淺析消防水池各個(gè)水位及消防水泵自動(dòng)啟動(dòng)方式

【摘要】建筑設(shè)計(jì)中消防水池作為防火給水系統(tǒng)最基礎(chǔ)的設(shè)施，對(duì)滅火的效果有著極其重要的作用，文章主要對(duì)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014中消防水池各個(gè)水位的論述，總結(jié)了消防水池各個(gè)水位的確定，本文通過(guò)對(duì)消防水泵自啟動(dòng)進(jìn)行分析，能夠很好的對(duì)壓力開(kāi)關(guān)、流量開(kāi)關(guān)等的值進(jìn)行設(shè)定。

【關(guān)鍵詞】最低有效水位；最低報(bào)警水位；最高水位；最高報(bào)警水位；溢流水位；進(jìn)水管管底標(biāo)高；壓力開(kāi)關(guān)；流量開(kāi)關(guān)；水泵自動(dòng)啟動(dòng)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.106

1、對(duì)消防水池進(jìn)行設(shè)計(jì)

防火水池的有效容積應(yīng)為火災(zāi)持續(xù)時(shí)間內(nèi)，各消防系統(tǒng)同時(shí)使用的消防水量之和。為了能夠確保室外消防用水，供水管網(wǎng)在設(shè)計(jì)中就必須要讓消防水池能夠裝滿水。通過(guò)消防水池的設(shè)計(jì)能夠滿足室外消防用水的需求。設(shè)置二路補(bǔ)水管時(shí)，消防水池有效容積可以減去火災(zāi)持續(xù)期間的補(bǔ)給量。補(bǔ)水時(shí)，應(yīng)選用小流量補(bǔ)水管。當(dāng)總?cè)萘砍^(guò)500m3時(shí)，可分成兩個(gè)單獨(dú)使用的消防水池。

2、消防水池及泵房的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

2.1 對(duì)建筑平面的布置以及建筑面積的利用產(chǎn)生了重要的影響

一般情況下，為防止消防池建設(shè)占用商業(yè)價(jià)值面積，消防水池和泵房一般設(shè)在地下室，而消防水池所占面積公式為A=V/h，相關(guān)規(guī)范對(duì)消防水池高度沒(méi)有規(guī)定，但由于地下室設(shè)計(jì)的合理性和消防泵自注吸起動(dòng)方式的影響，消防水池的高度往往低于地下室的高度。但由于地下室設(shè)計(jì)合理，以及消防泵自灌啟動(dòng)方式的影響，本文假定地下室高度為5米，除水箱頂、底板、水池自身頂板厚0.2米外，預(yù)留水池溢流高度0.4米和水池底高0.6米。所以這個(gè)消防水池的高度最多約3.5米。由此可以看出，消防水池的占用面積對(duì)地下室的使用有很大的影響。

2.2 具有較大的造價(jià)投資

消防水池和泵房的造價(jià)主要包括其本身的土建成本、基礎(chǔ)成本、泵房設(shè)備成本等。

因消防水池面積、體積、地質(zhì)條件及泵房設(shè)備等方面有較大的差別，所以在投入金額上也會(huì)有較大差異，由此引起種種問(wèn)題：

一是存在安全隱患，管理難度大。滅火水池及其管道要清洗、保持其清潔、檢查水泵、保證消防設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于消防系統(tǒng)在實(shí)際中經(jīng)常處于閑置狀態(tài)，容易使人產(chǎn)生麻痹思想，面對(duì)突發(fā)性火災(zāi)，有些消防水池水量不足或者沒(méi)有水、水泵生銹，消防設(shè)施虛設(shè)，造成無(wú)法估量的后果；二是水資源浪費(fèi)。由于消防水池里的水不常用，以免變成一潭死水，每個(gè)消防水池要定期更換，更換數(shù)百噸或更多的消防水池，可以想象，全國(guó)每年有那么多的消防水池需要更換水，這會(huì)浪費(fèi)多少水，這一浪費(fèi)加劇了我國(guó)水資源的緊張狀況；三是生活用水質(zhì)量下降。由于消防、生活用水比消防、生活用水更多，因此在消防、生活用水方面也更多。池水循環(huán)周期較長(zhǎng)，這不僅會(huì)減少水中的余氯，還會(huì)導(dǎo)致大量細(xì)菌生長(zhǎng)、繁殖，嚴(yán)重影響生活用水質(zhì)量。

3、消防水池各個(gè)水位總述

首先根據(jù)2014年GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“消規(guī)”），

多年來(lái)指導(dǎo)工程界的執(zhí)行，其中有關(guān)消防水池設(shè)計(jì)中各個(gè)水位在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)了不同的爭(zhēng)議，經(jīng)本人整理多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)且查閱了相關(guān)資料，將消防水池設(shè)計(jì)中各個(gè)水位整理如下，與同行們商榷。

4、《消規(guī)》中有關(guān)水位的表述

《消規(guī)》4.3.9條第一款：消防水池的出水管應(yīng)保證消防水池的有效容積能被全部利用；第二款：消防水池應(yīng)設(shè)置就地水位顯示裝置，并應(yīng)在消防控制中心或值班室等地點(diǎn)設(shè)置顯示消防水池水位的裝置，同時(shí)應(yīng)有最高和最低報(bào)警水位；依據(jù)條文說(shuō)明：各類水位的設(shè)定是為了保證消防水池不因泄洪或各種因素漏水造成水源不足而采取的技術(shù)措施。為達(dá)到以上目的，設(shè)定最低有效水位、最低報(bào)警水位、最高報(bào)警水位、最高報(bào)警水位、為確保有效滅火水源充足的目的，采取過(guò)水水位和進(jìn)水管底標(biāo)高的技術(shù)措施，防止生活飲用水被污染。

5、最低有效水位

設(shè)置最低有效水位是為了充分利用消防水池的有效容積，增加消防水池的有效利用率，減少死水量，達(dá)到節(jié)地節(jié)水的要求。

通常通過(guò)下列措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

（1）按照消毒法5.1.13-4離心式消防泵吸水口的潛深應(yīng)滿足消防水泵最低水位運(yùn)行的安全性要求，消防水池最低有效水位下拉管喇叭口的沉深，在使用旋流式噴嘴時(shí)，水深不小于200mm，沉水深度不能小于200mm，旋流噴嘴的水流速度和水力條件不能小于200mm。

實(shí)施規(guī)范中一般消防水池最低有效水位采用消防水泵吸水喇叭口以上0.6m水位，在消防泵吸水管上設(shè)置防旋器時(shí)，其最小有效水位為防止旋流器頂部高于0.2m。詳見(jiàn)圖（a）。

圖（a）中：A-消防水池最低水位線；D-吸水管喇叭口直徑；

h1-喇叭口底到吸水井底的距離；h3-喇叭口底到池底的距離

（2）在消防水池中安裝軸流深井泵，其第一個(gè)水泵葉輪底部應(yīng)低于消防水池最低有效水位線，并且，能夠充分利用消防水池等消防水源的有效蓄水量或有效水位，并且要滿足消防水池等消防水源的要求，且泵設(shè)計(jì)流量不小于0.6L/s，當(dāng)泵設(shè)計(jì)流量大于125L/s時(shí)，應(yīng)根據(jù)泵的性能確定沉沒(méi)深度，并滿足水泵的氣蝕要求。

（3）遇火不定時(shí)，為確保消防泵隨時(shí)啟動(dòng)，依賴于供水的消防泵要經(jīng)常注滿水，以確保及時(shí)啟動(dòng)供水，所以消防泵應(yīng)該自灌吸水，《消規(guī)》第5.1.12條：作為強(qiáng)制性規(guī)定，消防泵應(yīng)采用自注吸水。

6、最低報(bào)警水位

消防水池設(shè)置會(huì)因各種原因?qū)е滤唤档停海?）進(jìn)水管上的液位控制閥出現(xiàn)故障，水池?zé)o法正常補(bǔ)水而導(dǎo)致水位降低；（2）消防水池因?yàn)檎舭l(fā)原因?qū)е滤唤档?；?）消防水池管道、管件銹蝕滲漏發(fā)生大量泄漏導(dǎo)致水位降低。因此消防水池需要設(shè)置最低水位報(bào)警，提醒物業(yè)維修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，及時(shí)檢修，隨時(shí)保證水池的有效水位。因此，水位低于正常水位50～100mm時(shí)，應(yīng)向消防控制中心或值班室報(bào)警。

但此處最低報(bào)警水位決不能等同于最低有效水位。如果水池因各種原因水位降低至最低有效水位才報(bào)警，此時(shí)消防水池的水量就會(huì)嚴(yán)重不足，大大降低了消防給水滅火的安全性。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》15S909中第27頁(yè)，提示1：水位降低至最低有效水位時(shí)應(yīng)報(bào)警。因泄漏、蒸發(fā)等原因而導(dǎo)致水位降至最低有效水位的概率是很低的，幾乎是不存在的。只要物業(yè)管理人員及時(shí)維修，水位降至最低報(bào)警水位時(shí)管理人員就能察覺(jué)。假如火災(zāi)時(shí)，水滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火，水位持續(xù)降低，此時(shí)消防人員及物業(yè)管理人員全員就位，時(shí)刻監(jiān)視水位變化，也不需要通過(guò)水位降至最低有效水位通過(guò)報(bào)警提示而去停泵。

7、最高水位

消防水池最高水位與最低有效水位之間的距離為水池有效水深，其容積為有效容積，因此在最低有效水位確定的情況下，可通過(guò)確定水池有效容積后進(jìn)而計(jì)算出水池最高水位，即正常水位。

8、最高報(bào)警水位

為避免水資源的浪費(fèi)，在進(jìn)水液位閥損壞等原因造成消防水池水位持續(xù)上升，達(dá)到最高報(bào)警水位時(shí)應(yīng)報(bào)警，以便管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥，及時(shí)維修。根據(jù)建筑物給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3.8.6規(guī)定的報(bào)警水位與最高水位之間的關(guān)系：警戒水位在50mm以上，小水箱宜小，大水箱宜大些。警戒水位一般在距溢流水位50毫米左右。消防水池的最大報(bào)警水位與溢流水位之間的有效容積大于消防水池應(yīng)急關(guān)閉閥門(mén)時(shí)間內(nèi)進(jìn)水管補(bǔ)水。

9、溢流水位

使用生活給水管網(wǎng)給水池補(bǔ)水，過(guò)流水位可以保證一定的空間，防止進(jìn)水管口被水淹而造成污染。溢流水位的另一個(gè)作用是進(jìn)水管控制閥損壞水位達(dá)到最高報(bào)警水位后，不能及時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥，水池里的水可以通過(guò)溢流管排泄，防止水位持續(xù)升高影響水池結(jié)構(gòu)安全。根據(jù)《建筑給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》3.8.6條文報(bào)警水位距溢流水位一般約50mm。

10、進(jìn)水管管底標(biāo)高

消規(guī)5.2.6-6規(guī)定，為防止消防水池補(bǔ)水時(shí)回水管網(wǎng)水質(zhì)受到污染，消規(guī)5.2.6-6規(guī)定進(jìn)水管必須高于溢流水位，進(jìn)口管最低處高度大于進(jìn)口管直徑。不能超過(guò)100mm，最大不超過(guò)150mm，此規(guī)定適用于非生活飲用水的補(bǔ)水。如果補(bǔ)水管為生活飲用水管網(wǎng)，應(yīng)按照GB50015-2019建筑給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3.3.6-1條的規(guī)定進(jìn)行。不供生活用水的其他貯水池（箱）補(bǔ)水，如生活飲用水管網(wǎng)等，用于生活飲用水入口最低點(diǎn)溢流邊緣的空隙不得小于150mm。其他給水管網(wǎng)及其它貯水池（箱）補(bǔ)水，此處指進(jìn)水管管口最低點(diǎn)大于等于溢流水位150mm，因此在設(shè)計(jì)驗(yàn)收時(shí)要與其他管標(biāo)注的管中心高度不同。

結(jié)論：

綜上所述，消防水池各個(gè)水位設(shè)置總結(jié)詳見(jiàn)以下示意圖圖（b）。

11、消防水泵自動(dòng)啟動(dòng)總述

首先根據(jù)2014年GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“消規(guī)”），

已經(jīng)指導(dǎo)工程界實(shí)施了幾年，其中關(guān)于自動(dòng)啟泵的內(nèi)容在實(shí)施過(guò)程中有不同的爭(zhēng)議，本人通過(guò)多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并參考相關(guān)資料，整理出消防自控泵的內(nèi)容，以下與同行商榷。

12、消防水泵自動(dòng)啟動(dòng)總述

《消規(guī)》11.0.4消防泵應(yīng)安裝在消防水泵出水干管上的壓力開(kāi)關(guān)，以及高位消防水箱出水管上的流量開(kāi)關(guān)，或者報(bào)警閥上的壓力開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)信號(hào)直接自動(dòng)啟動(dòng)消防泵。外國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家常用的啟泵信號(hào)也是壓力和流量，因其工作可靠性高，可選擇電接壓力表、壓力傳感器等。

壓力開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟泵設(shè)定值：

式中：Pd1-壓力開(kāi)關(guān)設(shè)置點(diǎn)處的正常壓力，MPa

H1-高位水箱最高水位與壓力開(kāi)關(guān)設(shè)置點(diǎn)處的幾何高差，m

0.01-換算系數(shù)

式中：Pd2-消防水泵出水干管上壓力開(kāi)關(guān)的自動(dòng)啟泵設(shè)定值，MPa

式中：Ps2-增壓穩(wěn)壓泵設(shè)計(jì)壓力，MPa

H2-高位水箱增壓穩(wěn)壓設(shè)備電接點(diǎn)壓力表設(shè)置點(diǎn)與壓力開(kāi)關(guān)設(shè)置點(diǎn)處的幾何高差，m

《消規(guī)》5.3.3-2條穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持自動(dòng)啟泵壓力設(shè)置點(diǎn)處的壓力在維持工作狀態(tài)時(shí)大于系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)啟泵壓力值，且增壓值宜為0.07MPa-0.10MPa。則壓力開(kāi)關(guān)的設(shè)定值Pd2為：

流體開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)泵設(shè)定值

當(dāng)確定穩(wěn)壓泵設(shè)計(jì)流量時(shí)，要滿足系統(tǒng)維持壓強(qiáng)的功能要求，就要使其流量大于系統(tǒng)的泄流。在壓力穩(wěn)定系統(tǒng)中設(shè)置的流量開(kāi)關(guān)需要有一定的流量以啟動(dòng)，一般穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)流量大于流量開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的是室外管網(wǎng)漏水量大于室內(nèi)管網(wǎng)漏水量，大管網(wǎng)比小管網(wǎng)漏水量大，需要根據(jù)具體情況，通過(guò)相關(guān)計(jì)算比較確定。所以流量開(kāi)關(guān)啟動(dòng)泵的設(shè)置值應(yīng)該是：對(duì)于最不利點(diǎn)水滅火裝置的出水量，流量開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)泵的設(shè)定值應(yīng)為系統(tǒng)的正常流量。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50015-2019.

[2]《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014.

[3]《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》圖示15S909.

[4]《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》-2009給水排水.

作者簡(jiǎn)介：

牟時(shí)尚，男，1986年生，甘肅會(huì)寧人，2011年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)給水排水工程專業(yè)，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司設(shè)計(jì)三所從事建筑給排水設(shè)計(jì)。