穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)及改進措施

[摘? 要]：文章簡述穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的定義、特點、應用需求。通過一個工程設(shè)計實例具體應用分析，建議通過采用在穩(wěn)壓設(shè)施供水總管上增設(shè)流量開關(guān)聯(lián)鎖啟動消防泵、增加系統(tǒng)運行監(jiān)視設(shè)施與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通接口、根據(jù)系統(tǒng)實際運行測得的泄漏流量修正流量開關(guān)啟動消防泵設(shè)定流量值等改進措施，提高穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)應對初期火災的能力。

[關(guān)鍵詞]：穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng); 穩(wěn)壓設(shè)施; 穩(wěn)壓泵; 流量開關(guān); 泄漏流量

TU998.13B

2021年5月國家發(fā)布的《關(guān)于加強縣城綠色低碳建設(shè)的意見》中第二（三）條要求“限制縣城民用建筑高度?？h城民用建筑高度要與消防救援能力相匹配?？h城新建住宅以6層為主”，明確了我國縣城未來住宅類建筑高度、消防設(shè)防等方面的發(fā)展原則，也對相應工業(yè)、民用、市政等建設(shè)工程的消防給水系統(tǒng)設(shè)計、施工、驗收、維護管理工作提出了新的要求。

在已建、新建的項目中有很多項目位于專業(yè)消防救援能力較為薄弱的區(qū)位，消防設(shè)計時更應強調(diào)提升項目配置的消防給水系統(tǒng)應對初期火災的能力。在現(xiàn)有消防技術(shù)條件下，消防給水系統(tǒng)中末端水滅火設(shè)施有：消火栓系統(tǒng)的消防軟管卷盤、輕便水龍，自噴系統(tǒng)的快速反應噴頭等可用于提升系統(tǒng)應對初期火災能力;但作為最常用的臨時高壓消防給水系統(tǒng)中重要的組成部分——消防供水設(shè)施（消防水泵、屋頂高位消防水箱等）要提升性能更好應對初期火災，確有較多困難：消防水泵平時停機，不能滿足系統(tǒng)最不利點消防水壓要求;屋頂高位消防水箱受各種條件限制，設(shè)置高度有限，很難滿足系統(tǒng)最不利點消防水壓要求;屋頂高位消防水箱與局部穩(wěn)壓設(shè)施協(xié)同工作的系統(tǒng)雖能滿足系統(tǒng)最不利點消防水壓要求，但其穩(wěn)壓機組遠離消防泵，一般不考慮由該設(shè)施啟動消防泵，仍存在應對初期火災時消防流量不足、消防泵啟動不及時的問題，進而影響系統(tǒng)在控制、撲滅火災發(fā)生后最為重要的火災初期有效發(fā)揮其控火、滅火能力。工程界把為提高系統(tǒng)應對初期火災的能力，在臨時高壓消防給水系統(tǒng)基礎(chǔ)上增設(shè)穩(wěn)壓設(shè)施并能聯(lián)鎖啟動消防泵的改進型臨時高壓消防給水系統(tǒng)稱為穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)。該系統(tǒng)比臨時高壓消防給水系統(tǒng)和低壓消防給水系統(tǒng)能更好應對初期火災。

1 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)

根據(jù)上海市發(fā)布的DG J08-94-2007《民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程》（以下簡稱《民規(guī)》）的規(guī)定[1]，以及GB 50160-2008（2018年版）《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準》（以下簡稱《化規(guī)》）的規(guī)定[2]可知，穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的主要特征為：平時消防給水管網(wǎng)中滿足滅火要求的最不利點水壓由穩(wěn)壓設(shè)施提供，滅火時自動啟動消防泵以滿足最不利點水壓和流量達到滅火要求。

穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)在我國的應用從20世紀70年代初的石油化工、化纖行業(yè)廠區(qū)設(shè)置由發(fā)達國家引進的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)開始，已有近50年的成功運行經(jīng)驗，特別是上海市發(fā)布的《民規(guī)》實施后在民用建筑消防給水系統(tǒng)中的大量成功應用與經(jīng)驗總結(jié)，極大地推動了該系統(tǒng)在全國民用建筑消防給水系統(tǒng)中的應用與發(fā)展。穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)與其他形式消防給水系統(tǒng)相比較，特點有：

（1）系統(tǒng)平時管網(wǎng)充水、管網(wǎng)水壓能滿足系統(tǒng)中最不利點水滅火設(shè)施的水壓要求，可提供滿足初期火災滅火的水壓和部分流量要求。

（2）穩(wěn)壓設(shè)施聯(lián)鎖啟動消防泵，系統(tǒng)能及時向管網(wǎng)供水，盡快將火災在初期階段撲滅或有效控制。

（3）系統(tǒng)消防泵、穩(wěn)壓設(shè)施等設(shè)備的能源供給高可靠性。根據(jù)消防系統(tǒng)保護項目相應消防要求，系統(tǒng)能源供給可分別選用雙電源、雙回路供電、自備柴油發(fā)動機組、柴油機驅(qū)動水泵等措施保證系統(tǒng)能源的可靠供給。

（4）系統(tǒng)各設(shè)施、設(shè)備及管網(wǎng)的耐壓、密封性能須滿足較高要求。由于系統(tǒng)平時需保證管網(wǎng)充水且保持一定壓力，對系統(tǒng)中設(shè)施、設(shè)備、管材、接口、管道基礎(chǔ)形式等的設(shè)計、施工、維護管理均有較高要求以保證系統(tǒng)管網(wǎng)的供水安全。

（5）系統(tǒng)的消防泵及穩(wěn)壓設(shè)施應集中布置，便于維護管理。系統(tǒng)平時處于準工作狀態(tài)，能及時自動投入消防泵運行，并能及時發(fā)現(xiàn)故障，因此需制定嚴格維護保養(yǎng)值班制度，上崗人員需經(jīng)專業(yè)培訓并在消防控制中心全天值守。

（6）系統(tǒng)中其他設(shè)施、設(shè)備的簡化設(shè)置。根據(jù)GB 50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《消規(guī)》）6.1.9.2條規(guī)定[3]、《民規(guī)》6.5.2.4條規(guī)定[4]可取消設(shè)置高位消防水箱?！睹褚?guī)》6.1.4條規(guī)定[5]可不設(shè)置水泵接合器。設(shè)置該系統(tǒng)可取消設(shè)置消防水箱等設(shè)施的特點比較適合應用于前述老舊多層建筑住宅小區(qū)、工業(yè)園區(qū)、有風貌控制要求的古鎮(zhèn)（村）等需提升消防設(shè)防標準的改造、擴建工程。

2 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)施的設(shè)置

某古鎮(zhèn)文化遺址保護工程項目位于我國南方某遠離城鎮(zhèn)的鄉(xiāng)村，項目欲通過借鑒發(fā)達國家運用生態(tài)系統(tǒng)與古鎮(zhèn)適應氣候變化的成功經(jīng)驗，構(gòu)建一個基于高質(zhì)量生態(tài)環(huán)境和豐富文化遺址的旅游目的地。古鎮(zhèn)現(xiàn)狀基礎(chǔ)設(shè)施落后，無消防系統(tǒng)，作為磚木結(jié)構(gòu)的古建筑群，耐火等級三級，現(xiàn)仍居住大量居民，日常用火頻繁，極易發(fā)生火災，火災負荷較大。項目消防設(shè)施提升工程主要為增設(shè)消防水池、消防泵、穩(wěn)壓設(shè)施的室外、室內(nèi)穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)。在古鎮(zhèn)干道下設(shè)置DN200 mm消防環(huán)管及相應室外消火栓、消防設(shè)計流量為35 L/S（室外消防設(shè)計流量15 L/S、室內(nèi)消防設(shè)計流量20 L/S）、消防水池1座（有效儲存252 m3消防用水）、消防泵房內(nèi)設(shè)置消防泵2臺（一用一備、設(shè)計流量35 L/S、揚程40 m）、穩(wěn)壓設(shè)施1套、柴油發(fā)電機組1套（備用動力）。因古鎮(zhèn)風貌保護要求不再設(shè)置屋頂消防水箱。消防水池最低有效水位與系統(tǒng)最不利點處（見龍祠內(nèi)設(shè)置的室內(nèi)消火栓）消火栓口高差H1=5.3 m，無系統(tǒng)泄漏量數(shù)據(jù)。

穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)計配置：隔膜式氣壓罐初充壓力Po=0.24 MPa，穩(wěn)壓泵啟動壓力Ps1=Po·1.05=0.252 MPa， 穩(wěn)壓泵停泵壓力Ps2=Ps1/0.85=0.296 MPa，選用XW（L）-II-1.0-30-ADL成套設(shè)備（Po=0.24 MPa，Ps1=0.27 MPa，Ps2=0.32 MPa，配套穩(wěn)壓泵（流量1 L/S、揚程30 m）），氣壓罐調(diào)節(jié)水容積150 L，消防泵由消防泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)（壓力開關(guān)啟動消防泵壓力設(shè)定值P=0.20 MPa）、在穩(wěn)壓設(shè)施供水總管上增設(shè)流量開關(guān)（流量開關(guān)啟動消防泵流量設(shè)定值Q=1.2 L/S）雙連鎖啟動。

根據(jù)上述穩(wěn)壓設(shè)施選型復核計算系統(tǒng)最不利點處火災初期啟動消火栓箱增設(shè)的消防軟管卷盤Φ9水槍時壓力、流量情況：

穩(wěn)壓泵維持系統(tǒng)最低壓力時最不利點處Φ9水槍出水流量Q1=B（Ps1-H1）= 0.079（27-5.3）=1.31 L/S[6]， 系統(tǒng)壓力達壓力開關(guān)啟動消防泵壓力設(shè)定值時最不利點處Φ9水槍出水流量Q2= B（P-H1）= 0.079（20-5.3）=1.08 L/S。由系統(tǒng)流量開關(guān)啟動消防泵流量設(shè)定值Q=1.2 L/S小于Q1、大于Q2可知，在系統(tǒng)最不利點處啟動消防軟管卷盤Φ9水槍出水時流量開關(guān)能動作連鎖啟動消防泵，如流量開關(guān)故障、系統(tǒng)壓力繼續(xù)下降至壓力開關(guān)啟動消防泵壓力設(shè)定值P（0.20 MPa）時，壓力開關(guān)動作連鎖啟動消防泵。同理，如系統(tǒng)最不利點處火災初期啟動消火栓箱配置的Φ19水槍出水時因其水槍出流量更大，系統(tǒng)流量值、壓力值均會更快觸發(fā)在穩(wěn)壓設(shè)施供水總管上設(shè)置的流量開關(guān)動作、在消防泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)動作，連鎖啟動消防泵。

由以上分析可知，在穩(wěn)壓設(shè)施供水總管上增設(shè)流量開關(guān)連鎖啟動消防泵，切實提高了系統(tǒng)應對火災初期及時啟動消防泵的成功率。

3 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)改進建議

基于穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)比臨時高壓消防給水系統(tǒng)應對初期火災更為迅速、提高了控火效率，在火災危險性大的石化、核電等行業(yè)都得到廣泛應用并反饋良好。該系統(tǒng)雖在《民規(guī)》、《化規(guī)》中已有明確的定義，但在《消規(guī)》中只有關(guān)于穩(wěn)壓泵的相關(guān)定義，沒有穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的明確定義與闡釋，這無疑對該系統(tǒng)的推廣應用產(chǎn)生了一定的影響。為推動穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的推廣、應用，強化系統(tǒng)應對初期火災的能力，提出以下改進建議。

（1）系統(tǒng)保留穩(wěn)壓設(shè)施壓力開關(guān)聯(lián)鎖啟動消防泵的方式，另在穩(wěn)壓設(shè)施供水總管上增設(shè)流量開關(guān)聯(lián)鎖啟動消防泵，以消除因穩(wěn)壓設(shè)施在火災初期工作時輸出流量可能滿足現(xiàn)場需求，系統(tǒng)壓力下降緩慢使壓力開關(guān)延誤啟動消防泵的隱患。系統(tǒng)由壓力開關(guān)、流量開關(guān)雙控啟動消防泵增加了系統(tǒng)啟動消防泵的可靠性。為便于系統(tǒng)調(diào)試、維護管理，消防泵與穩(wěn)壓設(shè)施及壓力開關(guān)、流量開關(guān)應集中布置在同一泵房內(nèi)。系統(tǒng)安裝調(diào)試時，根據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)場實際測得的準工作狀態(tài)時的泄漏流量來調(diào)整穩(wěn)壓設(shè)施供水總管上的流量開關(guān)啟動消防泵設(shè)定流量值，提高系統(tǒng)正常運行的可靠性。

（2）增加系統(tǒng)運行監(jiān)控與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的接口功能以提高監(jiān)控系統(tǒng)信息化水平，提升全程監(jiān)控系統(tǒng)運行的能力，及時發(fā)現(xiàn)、處理系統(tǒng)故障。確保系統(tǒng)隨時保持臨戰(zhàn)狀態(tài)運行。

建筑論壇與建筑設(shè)計鄧東耀： 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)及改進措施

（3）在環(huán)保要求高的區(qū)域，備用動力試用新能源驅(qū)動系統(tǒng)。隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入推進，傳統(tǒng)內(nèi)燃機驅(qū)動的備用發(fā)電機組、柴油機驅(qū)動水泵都需采用新能源的機組替換。

4 結(jié)束語

穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)是一種在我國已成功使用多年的自動消防給水系統(tǒng)。因其具有能滿足系統(tǒng)最不利點水消防滅火設(shè)施的水壓要求、部分滿足流量要求的特點，可采取適當優(yōu)化措施強化其迅速控制、撲滅初期火災的能力。建議通過采用在穩(wěn)壓設(shè)施供水總管上增設(shè)流量開關(guān)聯(lián)鎖啟動消防泵、增加系統(tǒng)運行監(jiān)視設(shè)施與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通接口、根據(jù)系統(tǒng)實際運行測得的泄漏流量修正流量開關(guān)啟動消防泵設(shè)定流量值、強化系統(tǒng)使用信息搜集與應用研究以及規(guī)范編制等改進措施，切實提高穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)應對初期火災的快速響應能力。

加強對已使用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)成功運行經(jīng)驗與失敗案例的信息搜集、分析、研究、改進工作，盡快在《消規(guī)》等水滅火系統(tǒng)規(guī)范表述中把穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)單列，以便更好地推廣、正確使用該系統(tǒng)。由于穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)通常作為臨時高壓消防給水系統(tǒng)的優(yōu)化升級，出于對我國過去消防給水系統(tǒng)的維護管理水平、供水可靠性、能源供應等現(xiàn)實困難考慮，各地建設(shè)、消防主管部門、各建設(shè)責任方仍有把穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)歸為臨時高壓消防給水系統(tǒng)來管理、設(shè)計、施工、維護的情況發(fā)生，沒有充分發(fā)揮出穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的比較優(yōu)勢，更有可能因忽視保證該系統(tǒng)正常運作的相關(guān)特點進而造成不必要的消防風險和損失。

參考文獻

[1] 民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程： DGJ08-94-2007[S].

[2] 石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準： GB50160-2008（2018年版）[S].

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[6] 趙鋰. 建筑給水排水設(shè)計手冊.第二版.[M].北京：中國建筑工程出版社，2008：514.