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GB 50974-2014 详解:消防给水系统一系列问题

作者:水力消防来源:www.slxf.com 浏览次数: 日期:2018年7月4日 14:23
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  以2014 年颁布的GB 50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》为依据,对其中新增加一些重点条款以及容易引起疑问的条款进行了分析探讨,供消防给水消防器材设计同行参考。


消防增压稳压给水设备
 

  一、消防水池有效容积即最低水位的确定

  一直以来,某些消防器材同行在消防水池有效容积的计算上都存有疑问,当消防水池占地面积确定的情况下,其有效容积仅与有效水深有关。有效水深即消防水池最高水位和最低水位间的高差,可见最低与最高水位的确定就是解决这个问题的关键。

  《消水规》第4.3.9条要求消防水池的出水管应保证消防水池的有效容积能被全部利用;第5.1.12条要求消防水泵应采取自灌吸水[1]。这两款条文中虽然都未直接提及最低水位,但实际上都对其做出了强制要求。
 

  (1) 消防水泵要求自灌吸水,也就是要求消防水池中的存水至少在高度上高于水泵所在的位置,同时还要求有效存水能被全部利用,显而易见,只有能够自灌的那部分水才能确保被全部利用。

  换句话说,同时满足上述两款条文中的最低要求的水位,就是消防水池的最低水位,即能够达到最小自灌吸水要求的水位(消防器材:水力消防)。自灌吸水的最基本要求是水能够在重力作用下自由流到水泵的第一级叶轮处并淹没叶轮。

  所以从理论上讲消防水池的最低水位的高度应略高于水泵第一级叶轮,在具体的设计中,水泵叶轮的高度往往不易直接确定,但水泵第一级叶轮的位置必然低于水泵吸水口上缘,所以我们通常可以用水泵吸水管(口)的顶标高近似确定为消防水池的最低水[2]。
 

  (2) 上述的自灌吸水水位并不是自灌启泵水位,这两个水位的参照控制点不同,自灌吸水的参照控制点是水泵的第一级叶轮,而自灌启泵是水泵能够在自灌条件下完成正常排气、吸水并最终达到正常转速的启泵方式,其控制点是水泵处的排气孔。

  只有当消防水池内存水的水位高于泵壳顶部的放气孔(卧式水泵)或出水法兰顶部的放气孔(填料密封立式水泵)或泵体上部机械密封压盖端部放气孔(机械密封立式水泵)时,水泵才能确保自灌启动。所以自灌启泵水位实际上控制的是消防水池的最高水位的下限,而不是最低水位。
 

  (3)《消水规》第5.1.13条款做出了对消防水泵吸水口淹没深度的规定,一方面是在确定了最低水位的前提下对消防水池的吸水槽深度提出相关要求,同时也进一步确保了消防水泵能够自灌吸水。


消防水池
 

  二、消防水泵自动启动控制点处控制值的选取

  《消水规》第11.0.1中规定:消防水泵控制柜在平时应使消防水泵处于自动启动状态[1]。

  所谓自动启泵就是在无需人工确认的情况下,系统直接自动开启消防水泵,又称自动直启。

  对于系统处于什么状态时即达到了自动直启的充分条件,《消水规》第11.0.4也提出明确规定:消防水泵应由消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关,或报警阀压力开关等开关信号直接自动启动消防水泵。

  以一个由消防水泵、高位水箱、稳压设备以及末端消火栓等设施组成的临时高压消火栓系统为例。

  根据要求应有消防水泵出水干管上设置的压力开关和高位消防水箱出水管上的流量开关两种方式直接启泵。

  所以只有正确选取压力值P开和水量值Q开,才能保证系统在火灾发生时及时启动消防水泵或者无火灾时不发生误启泵。

  平时系统中的压力主要由稳压设备和屋顶消防水箱维持,所以P开的确定与稳压泵扬程的选取是分不开的。

  《消水规》第5.3.3中要求:稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值,且增加值宜为0.07~0.10MPa[1]。

  前文我们知道,这个自动启泵压力设置点就是消防水泵出水干管上的压力开关处,稳压泵的准工作状态即无火灾时稳压泵在PS1和PS2两个压力点间的正常往复自动启停的状态。

  根据消防气压水罐计算方法,我们可以通过系统最不利点处灭火压力值P1求得消防水泵的启泵压力值P2,需要注意的是这个P2值是稳压泵处的消防水泵启泵压力,《消水规》最新要求的压力信号采集点已经不在稳压泵处,而是在消防水泵的出水干管压力开关处,所以要通过稳压泵与压力开关处的高差h求得P开,即P开=P2+h。

  当稳压泵高度高于压力开关时,h为正值;当稳压泵高度低于压力开关时,h为负值。同时,可以根据P2求得PS1和PS2以及稳压泵的扬程P稳,最终需要满足PS1-P开≥0.07~0.10MPa的要求。

  系统中平时的漏损量也是由稳压设备和消防水箱负责补充,无火灾发生时,消防水箱出水管内的流量是很小的,当火灾发生时,系统中某处的第一个消火栓开启,水箱出水管的流量迅速提高至Q开,此时消防水泵自动直启,间接确定火灾发生。

  显而易见,Q开从数值上应该大于系统平时的最大漏损量Q漏,或大于系统中一个消火栓的出水量Q栓,才能确认系统出水量超出正常值。

  对于单体建筑来说,系统的最大漏损量Q漏一般不大于1L/s,而除建筑高度21m

  当系统管网十分庞大时,此数值还需详细计算。自动喷水系统及其它消防系统的启泵压力值P开与水量值Q开均可以通过上述的方式同理计算。


消防泵
 

  三、消防稳压设备的设置

  临时高压消防给水系统中的消防水泵平时处于关闭状态,当报警系统确认火灾发生后发出指令,消防水泵才会开启。

  由上面的讨论我们可知,消防水泵从收到启动信号后至其达到正常转速是需要一定的时间的,那么这个时间段内必须要有相应的措施来保证对初期火灾的控制,换句话说这个时间段内不但要有水而且还要保证一定的水量和压力才能实现对初期火灾较好的控制。规范中规定用来完成这项任务的设施就是高位消防水箱,其不但要储存火灾初期的消防水量,还要满足水灭火设施最不利点处的最小使用压力,当压力不能满足时,应设置稳压泵及相应的气压水罐[3]。

  《消水规》颁布后,细心的同行会发现很多变化。首先是原GB50016-2006《建筑设计防火规范》中要求的储存10min的消防水量的条文不见了;其次是原GB50045-95(2005年版)《高层民用建筑设计防火规范》中要求的稳压泵按不同系统确定的出水量(消火栓系统不大于5L/s,自喷系统不大于1L/s)不见了,以及气压水罐调节水量宜为450L的要求也不见了。这些变化给很多同行带来了疑惑,对上述问题不知该怎么处理。

  仔细体会这其中的变化就能找到答案,规范的编制者在这些地方做出了如此明显的调整,必然是刻意的。

  所以不必再纠结于原规范的条文,只需要遵循《消水规》的要求即可。对于消防稳压设施的设置,《消水规》进行了两个淡化。

  第一是对消防初期灭火时间的淡化,取消了10min的概念,气压水罐原来的450L的调节水量也是依据10min计算出来的,所以自然也就没有相应的条文了。

  高位消防水箱的有效容积仅需根据建筑的性质及高度按照《消水规》第5.2.1条中要求选定即可。

  第二个淡化的内容是消防稳压设施对于初期消防水量的贡献,首先是稳压泵的水量不再按照消防设施的用水量计算,而是根据系统管网的正常泄漏量和系统必要的自动启动流量来确定;其次气压水罐内原先的存水主要由稳压水容积、缓冲水容积以及消防水容积三部分组成,既然取消了根据10min计算消防水容积的条文,也就是对消防水这部分容积就不再做过多的要求,而是仅要求气压水罐调节容积应根据稳压泵启泵次数不大于15次/h计算确定,且总有效储水容积不宜小于150L。所以突出了气压水罐的主要作用是辅助稳压泵维持系统压力以及保证初期火灾用水的水压,而初期消防用水的水量还是由消防水箱来提供。

 

  四、其他规定

  4.1 消火栓系统消防水泵扬程的变化《消水规》第7.4.12.2中规定:高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过8m的民用建筑等场所,消火栓栓口动压不应小于0.35MPa,且消防水枪充实水柱应按13m计算;其他场所,消火栓栓口动压不应小于0.25MPa,且消防水枪充实水柱应按10m计算。本条对于消火栓栓口处的动压做出了直接要求。

  根据以往经验,我们知道,通过水力计算,当栓口动压分别为0.16MPa和0.22MPa时即可以满足消防水枪充实水柱分别达到10m和13m。故目前消火栓系统消防水泵的扬程需要比以往计算值高出0.09~0.13MPa才能满足《消水规》的要求。

  4.2 消防系统的工作压力《消水规》第8.2.3中对于常高压和临时高压消防系统的工作压力做出了明确规定,所以不能简单的认为系统的工作压力等同于消防水泵的设计扬程。

  例如采用稳压泵稳压的临时高压消防给水系统的系统工作压力,应取消防水泵零流量时的压力、消防水泵吸水口最大静压二者之和与稳压泵维持系统压力时两者其中的较大值。这个值有时会远大于消防水泵的设计扬程,正确的确定系统的工作压力对于试验压力和管材承压级别的选取至关重要。

  4.3 消防排水设备设计《消水规》第9.3.1中要求:消防给水系统试验装置处应设置专用排水设施。

  通常以前的设计中,设计人员往往将喷淋的末端试水装置引至就近的卫生间或空调机房等有排水设施的房间,使得试水时消防水可以及时排放,但是《消水规》明确要求设置专用排水设施,也就是专门服务于试水装置的排水系统,本条是强制执行条款,需要设计人员引起重视。

  4.4 消防水泵房与消防控制室的距离有关消防水泵房和消防控制室的距离问题,在之前的相关规范中没有明确规定。

  但《消水规》第11.0.12中要求:消防水泵控制柜应设置机械应急启泵功能,并应保证在控制柜内的控制线路发生故障时由有管理权限的人员在紧急时启动消防水泵。机械应急启动时,应确保消防水泵在报警后5min内正常工作[1]。这里5min实际上包括以下几个方面的时间:

  ①消防报警后,相关人员发现消防水泵及其备用泵均未自动启动,且在控制室内通过手动遥控仍未启动,此时确认自动启动和远程遥控启动失败,这个过程经历的时间比较短,一般不会大于1min;

  ②相关人员从消防控制室迅速赶至消防水泵房进行消防水泵机械应急启动;

  ③水泵从收到应急启动信号后至水泵达到正常转速,这个时间约2min。所以留给第二项的时间最多只有2~3min,这也就决定了消防水泵房与消防控制室的最远距离不能超过一个成年人2min~3min的跑步距离。本条要求为强条,需要引起注意。


消火栓
 

  五、总结

  上述提及的都是在消防安全设计中经常遇到的或容易忽略的问题,而且大多数都涉及《消水规》中的强制执行条款,这里提出自己的观点,旨在抛砖引玉,并引起广大消防器材设计人员的重视。水力消防希望广大消防器材同行在更好的理解规范的基础上,共同携手为我国的城市消防建设和消防安全提供愈加坚实的

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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