超高層建筑消防水泵聯(lián)動(dòng)控制要點(diǎn)

李維時(shí)

(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，我國(guó)超高層建筑的建設(shè)數(shù)量不斷增加，但隨著超高層建筑技術(shù)的飛速發(fā)展，相關(guān)的結(jié)構(gòu)、消防等諸多問(wèn)題出現(xiàn)，尤其是建筑消防問(wèn)題，一旦發(fā)生火災(zāi)，財(cái)產(chǎn)損失不可估量。

對(duì)電氣專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，超高層建筑的電氣設(shè)計(jì)在很多方面不同于低層建筑，如負(fù)荷等級(jí)的劃分、備用電源的設(shè)置、層變電室的設(shè)置、設(shè)備運(yùn)輸及設(shè)備后期的二次更換、消防水泵的控制原理圖等。其中，在電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，超高層建筑消防水泵的聯(lián)動(dòng)控制就是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。

鑒于國(guó)內(nèi)超高層建筑工程項(xiàng)目的不斷涌現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員對(duì)超高層消防水泵控制標(biāo)準(zhǔn)圖集的需求也越來(lái)越迫切。2016年，由筆者所在單位主編完成的標(biāo)準(zhǔn)圖集16D303-3《常用水泵控制電路圖》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《圖集》”)，則很好地補(bǔ)充了有關(guān)超高層消防水泵控制電路圖的相關(guān)內(nèi)容。因此，本文就從超高層消防給水系統(tǒng)展開(kāi)分析，以期電氣設(shè)計(jì)人員能夠更熟悉工程，更熟練地使用標(biāo)準(zhǔn)圖集。

1 超高層建筑消防水系統(tǒng)的分類(lèi)

消防水泵的聯(lián)動(dòng)控制主要是根據(jù)消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案來(lái)確定。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)由給水排水專(zhuān)業(yè)提出控制要求，電氣專(zhuān)業(yè)依據(jù)此要求，確定消防泵配電箱(柜)的二次原理圖。

然而依據(jù)建筑物的建筑形態(tài)、高度等差別，超高層建筑消防給水系統(tǒng)的分類(lèi)較多。部分給水排水專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員由于對(duì)系統(tǒng)的原理理解的不夠透徹，給電氣專(zhuān)業(yè)提出的控制條件不準(zhǔn)確，造成電氣的控制原理圖選擇不正確，丟失設(shè)置在異地的聯(lián)動(dòng)啟泵信號(hào)等。

1.1 五種消防給水系統(tǒng)的類(lèi)型及特征

目前國(guó)內(nèi)超高層建筑常用的5種消防給水系統(tǒng)及其設(shè)置特點(diǎn)如表1所示。

由表1了解到，超高層常用的5種消防給水系統(tǒng)形式為：直接加壓給水、消防水泵直接串聯(lián)給水、消防水泵轉(zhuǎn)輸水箱給水、重力流給水、常高壓消防給水系統(tǒng)。其中，前4種給水系統(tǒng)屬于臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，最后一種為常高壓消防給水系統(tǒng)。

超高層建筑常用的5種消防給水系統(tǒng) 表1

1.2 五種消防給水系統(tǒng)的區(qū)別

(1)直接加壓給水消防系統(tǒng)

此系統(tǒng)在建筑設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用于各類(lèi)建筑物，給水系統(tǒng)通過(guò)主干管上的壓力開(kāi)關(guān)、高位水箱上的流量開(kāi)關(guān)、報(bào)警閥上的壓力開(kāi)關(guān)，聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)消防泵(消火栓泵和噴灑泵)。由于這種系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各類(lèi)建筑物，聯(lián)動(dòng)控制比較常見(jiàn)。其原理圖及控制電路圖均參見(jiàn)《圖集》中常用水泵控制方案中的相關(guān)內(nèi)容，本文不再贅述。

(2)消防水泵直接串聯(lián)給水系統(tǒng)(俗稱(chēng)“泵穿泵消防給水系統(tǒng)”)

此消防給水系統(tǒng)為消火栓或自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。采用高、低區(qū)消防水泵直接串聯(lián)方式，向建筑物高區(qū)供水，消防水泵、消防轉(zhuǎn)輸泵均為一用一備。該系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)置特點(diǎn)是：消防給水系統(tǒng)分高、低區(qū)分別設(shè)置兩套給水系統(tǒng)，共用消防水池。低區(qū)設(shè)置傳統(tǒng)的直接壓力供水系統(tǒng)，就是當(dāng)?shù)貐^(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，傳統(tǒng)的消防泵控制方式。原理圖如圖1所示。

圖1 消防水泵直接串聯(lián)給水系統(tǒng)原理圖

低區(qū)消防水系統(tǒng)的消防聯(lián)動(dòng)要求為：當(dāng)?shù)蛥^(qū)確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)后，低區(qū)消防泵由低區(qū)消火栓出水干管上的壓力開(kāi)關(guān)和中間水箱(低區(qū)高位水箱)出水管上的流量開(kāi)關(guān)以及低區(qū)報(bào)警閥上的壓力開(kāi)關(guān)，直接控制啟動(dòng)低區(qū)消防泵。這兩個(gè)信號(hào)，應(yīng)直接接入低區(qū)消防泵控制柜，直接聯(lián)動(dòng)啟泵。低區(qū)轉(zhuǎn)輸泵的控制圖可詳見(jiàn)《圖集》中XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。低區(qū)消防水泵的控制圖，可詳見(jiàn)《圖集》中XKCF-1-2～XKCF-3-2。

高區(qū)消防水系統(tǒng)的消防聯(lián)動(dòng)要求為：當(dāng)高區(qū)確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)后，高區(qū)消防連鎖觸發(fā)信號(hào)(壓力開(kāi)關(guān)、流量開(kāi)關(guān)等)首先啟動(dòng)低區(qū)的轉(zhuǎn)輸泵；該轉(zhuǎn)輸泵啟動(dòng)完成后，由其運(yùn)行信號(hào)連鎖高區(qū)的串聯(lián)消防水泵(高區(qū)消防泵)控制柜延時(shí)啟動(dòng)。高區(qū)消防水泵的控制圖可詳見(jiàn)《圖集》中XKCF-4-2～XKCF-6-2方案。

(3)消防水泵、轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)給水系統(tǒng)

此消防給水系統(tǒng)采用消防泵，轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)方式，向建筑物高區(qū)供水。該系統(tǒng)又稱(chēng)泵穿水箱消防給水系統(tǒng)。考慮建筑物形式，系統(tǒng)特點(diǎn)等原因，此類(lèi)系統(tǒng)又分為2種使用情況。

第一種情況：消火栓系統(tǒng)與噴灑系統(tǒng)各自獨(dú)立設(shè)置。消防給水系統(tǒng)采用消防泵，轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)方式，向建筑物高區(qū)供水。消火栓和自噴系統(tǒng)的轉(zhuǎn)輸供水設(shè)施相互獨(dú)立，消防水泵、消防轉(zhuǎn)輸水泵均一用一備。自噴系統(tǒng)設(shè)置同上。原理圖(以濕式消火栓給水系統(tǒng)為例，自噴系統(tǒng)同)如圖2所示。

圖2 消火栓系統(tǒng)與噴灑系統(tǒng)各自獨(dú)立設(shè)置原理圖

圖3 消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉(zhuǎn)輸供水設(shè)施原理圖

該系統(tǒng)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制要求：1)各級(jí)消火栓泵(或自噴泵)控制要求：著火區(qū)域消火栓泵出水干管上的壓力開(kāi)關(guān)及相應(yīng)區(qū)域的流量開(kāi)關(guān)信號(hào)，啟動(dòng)本區(qū)域相應(yīng)的消火栓泵。消防水泵的控制方案，詳見(jiàn)《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各級(jí)轉(zhuǎn)輸泵的控制要求：著火區(qū)域消火栓泵(或自噴泵)啟動(dòng)后，啟動(dòng)信號(hào)連鎖下一級(jí)轉(zhuǎn)輸水泵延時(shí)啟動(dòng)。本級(jí)轉(zhuǎn)輸泵啟動(dòng)后，啟動(dòng)信號(hào)連鎖下一級(jí)轉(zhuǎn)輸水泵延時(shí)啟動(dòng)。轉(zhuǎn)輸水泵的控制方案，詳見(jiàn) 《圖集》XKCF-7-2～XKCF-9-2。3)各級(jí)轉(zhuǎn)輸水箱設(shè)置超低水位報(bào)警信號(hào)。

第二種情況：消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉(zhuǎn)輸供水設(shè)施。每組消防水泵一用一備、消防轉(zhuǎn)輸水泵均二用一備。消防給水系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

這種系統(tǒng)采用消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉(zhuǎn)輸供水設(shè)施時(shí)，系統(tǒng)設(shè)置特點(diǎn)為：每組消防水泵一用一備、消防轉(zhuǎn)輸水泵均二用一備。

該系統(tǒng)各設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制要點(diǎn)：1)各級(jí)消火栓泵控制要求：發(fā)生火災(zāi)時(shí)，著火區(qū)域消火栓泵出水干管上的壓力開(kāi)關(guān)及相應(yīng)區(qū)域的流量開(kāi)關(guān)信號(hào)，啟動(dòng)本區(qū)域相應(yīng)的消火栓泵。消防水泵的控制方案詳見(jiàn)《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。2)各級(jí)自噴泵控制要求：發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由濕式報(bào)警閥壓力開(kāi)關(guān)等信號(hào)啟動(dòng)本區(qū)域相應(yīng)的自噴泵。消防水泵的控制方案詳見(jiàn)《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。3)各級(jí)轉(zhuǎn)輸泵的控制要求：著火區(qū)域任一消火栓泵、自噴泵啟動(dòng)后，啟動(dòng)信號(hào)連鎖下一級(jí)轉(zhuǎn)輸水泵延時(shí)啟動(dòng)。本級(jí)轉(zhuǎn)輸泵啟動(dòng)后，啟動(dòng)信號(hào)連鎖下一級(jí)轉(zhuǎn)輸水泵延時(shí)啟動(dòng)。當(dāng)消火栓泵和自噴泵均啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)連鎖啟動(dòng)下一級(jí)轉(zhuǎn)輸水泵第2臺(tái)泵延時(shí)啟動(dòng)。各級(jí)轉(zhuǎn)輸泵逐級(jí)啟動(dòng)。轉(zhuǎn)輸水泵的控制方案詳見(jiàn)XKCF-10-3～XKCF-11-3方案。4)各級(jí)轉(zhuǎn)輸水箱設(shè)置超低水位報(bào)警信號(hào)。

(4)重力流消防給水系統(tǒng)

該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：建筑物在頂部區(qū)域設(shè)置臨時(shí)加壓消防給水泵；其余區(qū)域消防給水由屋頂消防水池重力流供水，但是水池是“小水池”，存儲(chǔ)水量不滿(mǎn)足3h消防用水量要求；消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉(zhuǎn)輸供水設(shè)施；轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)方式，向建筑物高區(qū)供水。消防轉(zhuǎn)輸水泵均二用一備。原理圖如圖4所示。

圖4 重力流消防給水系統(tǒng)原理圖

該系統(tǒng)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)連鎖控制要點(diǎn)：1)建筑物頂部消火栓泵、自噴泵控制要求：發(fā)生火災(zāi)時(shí)，著火區(qū)域消火栓泵出水干管上的壓力開(kāi)關(guān)及相應(yīng)區(qū)域的流量開(kāi)關(guān)信號(hào)，啟動(dòng)本區(qū)域相應(yīng)的消防泵。消防水泵的控制方案，詳見(jiàn)《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各級(jí)轉(zhuǎn)輸泵的控制要求：發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消火栓系統(tǒng)的各級(jí)壓力開(kāi)關(guān)、流量開(kāi)關(guān)、報(bào)警閥壓力開(kāi)關(guān)或自噴系統(tǒng)的濕式報(bào)警閥的壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)啟動(dòng)最上一級(jí)消防轉(zhuǎn)輸泵。3)第一級(jí)轉(zhuǎn)輸水泵的控制方案，詳見(jiàn)《圖集》XKCF-12-3，XKCF-13-3。4)其他各級(jí)轉(zhuǎn)輸泵受上一級(jí)轉(zhuǎn)輸泵的啟動(dòng)信號(hào)控制：消火栓系統(tǒng)和自噴系統(tǒng)的連鎖觸發(fā)信號(hào)與各級(jí)轉(zhuǎn)輸水泵的二臺(tái)泵一一對(duì)應(yīng)。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的觸發(fā)信號(hào)動(dòng)作，只啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的一臺(tái)轉(zhuǎn)輸水泵；當(dāng)?shù)诙€(gè)系統(tǒng)的觸發(fā)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，各級(jí)轉(zhuǎn)輸水泵的第二臺(tái)水泵均逐級(jí)連鎖啟動(dòng)。其他各級(jí)轉(zhuǎn)輸水泵的控制方案，詳見(jiàn)《圖集》XKCF-10-3，XKCF-11-3。5)各級(jí)轉(zhuǎn)輸水箱設(shè)置超低水位報(bào)警信號(hào)。

(5)(常)高壓消防給水系統(tǒng)

該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：在建筑物頂部區(qū)域設(shè)置臨時(shí)加壓消防給水泵；其余區(qū)域?yàn)?常)高壓消防給水系統(tǒng)；由屋頂消防水池(大水池，即儲(chǔ)存水量滿(mǎn)足3h消防用水要求)供水；消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉(zhuǎn)輸供水設(shè)施；轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)方式，向建筑物高區(qū)供水；消防轉(zhuǎn)輸水泵均二用一備。原理圖如圖5所示。

圖5 (常)高壓消防給水系統(tǒng)原理圖

該系統(tǒng)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制要點(diǎn)：1)建筑物頂部消火栓泵、自噴泵控制要求：發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由出水干管上的壓力開(kāi)關(guān)、濕式報(bào)警閥壓力開(kāi)關(guān)等信號(hào)，啟動(dòng)建筑物頂部的消火水泵。消防水泵的控制方案，詳見(jiàn)《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各級(jí)轉(zhuǎn)輸泵的控制要求：為屋頂水箱直接供水的轉(zhuǎn)輸泵，受屋頂消防水池的水位控制：低水位啟動(dòng)一臺(tái)轉(zhuǎn)輸泵，次低水位兩臺(tái)轉(zhuǎn)輸泵同時(shí)啟動(dòng)。其他各級(jí)轉(zhuǎn)輸泵受上一級(jí)轉(zhuǎn)輸水箱水位控制：低水位啟動(dòng)一臺(tái)轉(zhuǎn)輸泵，次低水位兩臺(tái)轉(zhuǎn)輸泵同時(shí)啟動(dòng)。 轉(zhuǎn)輸水泵的控制方案，詳見(jiàn)《圖集》XKCF-14-3，XKCF-15-3。

3)各級(jí)轉(zhuǎn)輸水箱設(shè)置超低水位報(bào)警信號(hào)。

2 在超高層電氣設(shè)計(jì)中，消防聯(lián)動(dòng)控制應(yīng)注意的其他幾個(gè)問(wèn)題

在超高層建筑中，對(duì)不同的消防給水系統(tǒng)，不同位置的消防水泵、消防轉(zhuǎn)輸泵的控制要求及相應(yīng)的控制方案均存在差別，需設(shè)計(jì)人員依據(jù)工程的實(shí)際情況，與給水排水專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員核實(shí)控制要求后，進(jìn)行控制電路圖方案的選擇。

另外各消防系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制除了前面提到的各種要求外，還有一些需要電氣設(shè)計(jì)人員注意的地方。

(1)超高層消防給水系統(tǒng)多數(shù)情況下，消防水泵、轉(zhuǎn)輸泵的連鎖信號(hào)取自非本地的觸發(fā)信號(hào)。比

如地下一層消防泵房轉(zhuǎn)輸泵的啟泵信號(hào)，來(lái)自本地壓力信號(hào)及避難層或屋頂層的流量開(kāi)關(guān)信號(hào)；避難層消防泵的啟泵信號(hào)，來(lái)自地下一層的轉(zhuǎn)輸泵啟泵的延時(shí)信號(hào)等等。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先理解整個(gè)消防給水系統(tǒng)的啟動(dòng)條件，在平面圖中把不同位置的信號(hào)表達(dá)、描述清晰，以免丟項(xiàng)、落項(xiàng)。

(2)在超高層消防給水系統(tǒng)中，要清楚特殊專(zhuān)屬水泵的作用。需要注意的是，當(dāng)在消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉(zhuǎn)輸給水設(shè)施時(shí)，每組消防轉(zhuǎn)輸泵的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)需要設(shè)置2個(gè)聯(lián)動(dòng)控制模塊，來(lái)進(jìn)行消防聯(lián)動(dòng)控制。因?yàn)槭莾蓚€(gè)系統(tǒng)，消火栓系統(tǒng)及噴灑系統(tǒng)分別聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)輸泵。

(3)在重力流消防給水系統(tǒng)中，建筑物頂部區(qū)域消火栓出水干管上的壓力開(kāi)關(guān)、自噴系統(tǒng)的濕式報(bào)警閥壓力開(kāi)關(guān)、均應(yīng)有3對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，作用分別是：?jiǎn)?dòng)消火栓或自噴泵；啟動(dòng)最上一級(jí)消防轉(zhuǎn)輸泵；連接消防報(bào)警輸入模塊，反饋信號(hào)。

3 結(jié)束語(yǔ)