消防給水系統(tǒng)中閥門(mén)和管網(wǎng)設(shè)置對(duì)系統(tǒng)安全可靠性的影響

曾勤，謝畔，韋峰，龔金豪

（1中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶 400039；2南寧市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西南寧 530002）

0 引言

消防給水工程是由消防水源、供水設(shè)備、管道系統(tǒng)、滅火設(shè)施以及配電和控制系統(tǒng)等組成的系統(tǒng)工程。消防給水工程建設(shè)中，普遍重視消防水源、供水設(shè)備和滅火設(shè)施等消防主要子項(xiàng)工程，設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收環(huán)節(jié)一般能認(rèn)真執(zhí)行消防規(guī)范強(qiáng)制性條文，但也存在對(duì)消防規(guī)范中的一般性條文不夠重視，忽略消防給水系統(tǒng)材料及產(chǎn)品質(zhì)量、施工、維護(hù)等對(duì)消防給水系統(tǒng)整體安全可靠性的影響等問(wèn)題。近30年來(lái)，我國(guó)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，絕大多數(shù)消防給水工程按照現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)和實(shí)施，但仍然經(jīng)常出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)無(wú)水滅火的悲劇。對(duì)這些火場(chǎng)救援案例進(jìn)行調(diào)查就會(huì)發(fā)現(xiàn)，火場(chǎng)無(wú)水的主要原因很簡(jiǎn)單：已經(jīng)竣工驗(yàn)收幾年的建筑消防給水系統(tǒng)因管網(wǎng)漏水量較大，系統(tǒng)誤報(bào)警導(dǎo)致物業(yè)使消防給水泵控制開(kāi)關(guān)平時(shí)處于手動(dòng)狀態(tài)，甚至存在因管網(wǎng)漏水維護(hù)困難，物業(yè)無(wú)法承擔(dān)巨額管網(wǎng)漏水費(fèi)而使消防給水系統(tǒng)處于干式工況；消防給水管道布置不合理、閥門(mén)設(shè)置方式或位置錯(cuò)誤、管道系統(tǒng)設(shè)置不便于施工維護(hù)都可能造成消防給水系統(tǒng)局部或整體失效。若設(shè)計(jì)階段能從消防給水系統(tǒng)的整體安全可靠性出發(fā)，結(jié)合閥門(mén)等的耐久性、管道系統(tǒng)施工質(zhì)量、系統(tǒng)維護(hù)管理水平等設(shè)計(jì)消防給水管道系統(tǒng)，就可最大限度確保消防給水管道系統(tǒng)始終處于準(zhǔn)工作狀態(tài)。本文以幾個(gè)典型問(wèn)題為例，闡述消防給水管道系統(tǒng)的常見(jiàn)錯(cuò)誤，其中部分錯(cuò)誤做法雖然沒(méi)有違反規(guī)范強(qiáng)制性條文，但同樣會(huì)造成消防給水系統(tǒng)局部癱瘓?；诖?，對(duì)這些問(wèn)題提出相應(yīng)的解決措施。

1 消防給水管道系統(tǒng)中的超壓泄壓閥風(fēng)險(xiǎn)及措施

一般建筑工程消防給水系統(tǒng)的供水泵采用電動(dòng)機(jī)供水泵，設(shè)計(jì)中任意設(shè)置超壓泄壓閥，并將超壓泄壓閥設(shè)置在供水環(huán)網(wǎng)上，存在嚴(yán)重的安全隱患。超壓泄壓閥是消防給水系統(tǒng)中故障率較高、可靠性較低的部件，工程項(xiàng)目中常出現(xiàn)超壓泄壓閥泄壓后關(guān)閉不嚴(yán)或無(wú)法正常關(guān)閉的情況，有的火災(zāi)救援案例因超壓泄壓閥無(wú)法關(guān)閉造成消防水泵、水泵接合器均無(wú)法向室內(nèi)消防給水系統(tǒng)供水而癱瘓。

一直以來(lái)，行業(yè)人員普遍擔(dān)心臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)會(huì)因供水泵揚(yáng)程過(guò)高等原因出現(xiàn)超壓現(xiàn)象損壞管道系統(tǒng)，因而設(shè)置了超壓泄壓閥，而《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974—2014，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“水消規(guī)”）也并未限制消防給水系統(tǒng)中使用超壓泄壓閥。但是，當(dāng)消防給水系統(tǒng)的供水泵采用電動(dòng)機(jī)供水泵時(shí)，按照“水消規(guī)”對(duì)消防給水系統(tǒng)工作壓力要求選擇管材及閥門(mén)，消防給水系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)超過(guò)管道和閥門(mén)承壓能力的工況?！八?guī)”規(guī)定，消防給水系統(tǒng)中采用的設(shè)備、器材、管材管件、閥門(mén)和配件等系統(tǒng)組件的產(chǎn)品工作壓力等級(jí)應(yīng)大于消防給水系統(tǒng)的工作壓力，采用高位消防水箱穩(wěn)壓的臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)的系統(tǒng)工作壓力為消防水泵零流量時(shí)的壓力與水泵吸水口最大靜水壓力之和，采用穩(wěn)壓泵穩(wěn)壓的臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)的系統(tǒng)工作壓力為消防水泵零流量時(shí)的壓力、消防水泵吸水口最大靜壓之和與穩(wěn)壓泵維持系統(tǒng)壓力時(shí)兩者中的較大值。電動(dòng)消防水泵零流量的壓力是該水泵的最大揚(yáng)程，因此，消防給水管網(wǎng)及管網(wǎng)上閥門(mén)、附件等的產(chǎn)品壓力大于消防給水系統(tǒng)任何工況時(shí)的壓力，不需設(shè)置超壓泄壓閥。

消防給水系統(tǒng)的供水泵采用柴油機(jī)供水泵時(shí)，柴油機(jī)超速會(huì)造成供水泵揚(yáng)程大于系統(tǒng)工作壓力的工況，因此柴油機(jī)消防水泵給水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置超壓泄壓閥。但泄壓閥不應(yīng)設(shè)置在供水干管上，若泄壓閥設(shè)置在供水干管上，一旦泄壓閥打開(kāi)則無(wú)法自動(dòng)關(guān)閉，消防給水管道系統(tǒng)將整體失效，不能正常供水。若消防給水系統(tǒng)管道、閥門(mén)等產(chǎn)品可能無(wú)法承受供水泵最大壓力確需設(shè)置泄壓閥時(shí)，泄壓閥應(yīng)當(dāng)設(shè)置在泵出口端與止回閥之間，其打開(kāi)壓力應(yīng)高出系統(tǒng)工作壓力0.2MPa。泄壓閥設(shè)置在泵出口端與止回閥之間時(shí)，在止回閥的上游，應(yīng)把消防給水管道系統(tǒng)與泄壓閥隔絕開(kāi)，即使一組泄壓閥出現(xiàn)無(wú)法關(guān)閉造成該臺(tái)消防供水泵無(wú)法正常向管道系統(tǒng)供水，也仍可通過(guò)備用消防泵或水泵接合器向管道系統(tǒng)供水。同時(shí)泄壓閥放出流水的壓力一般較大，排入水池后，高速水流可能會(huì)把空氣泡卷帶到吸水口附近，因此泄壓閥管路的排水末端應(yīng)自由出流，排水末端應(yīng)盡量遠(yuǎn)離消防泵吸水口[1]。

在消防給水系統(tǒng)采用減壓閥分區(qū)時(shí)，考慮減壓閥失效會(huì)造成低區(qū)系統(tǒng)超壓，也有在減壓閥下游設(shè)置超壓泄壓閥的情況，這同樣存在安全隱患。減壓閥是消防給水系統(tǒng)中的重要設(shè)施，其可靠性將影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因其密封又可能存在慢滲水，時(shí)間一長(zhǎng)可能造成閥前后壓力接近，為此應(yīng)定期試驗(yàn)[1]。若考慮減壓閥失效而在減壓閥后設(shè)置安全泄壓閥，也應(yīng)考慮安全閥失效，可在安全閥上游采用電動(dòng)閥能緊急關(guān)閉的技術(shù)措施，以確保系統(tǒng)整體安全可靠；設(shè)計(jì)時(shí)也可采用高、低區(qū)分別設(shè)置消防供水泵，避免使用減壓閥。

2 室內(nèi)消火栓環(huán)網(wǎng)設(shè)置不合理風(fēng)險(xiǎn)及措施

多層商業(yè)等建筑物每層功能布局不一樣，室內(nèi)消火栓布置時(shí)各層室內(nèi)消火栓水平間距相差較大，不便于設(shè)置室內(nèi)消火栓豎管連接室內(nèi)消火栓，因此常在設(shè)計(jì)時(shí)采用室內(nèi)消火栓系統(tǒng)每層設(shè)置水平環(huán)網(wǎng)，各消火栓從水平環(huán)網(wǎng)接出，如圖1a）所示。

圖1 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

室內(nèi)消火栓每層設(shè)置水平環(huán)網(wǎng)，各消火栓從水平環(huán)網(wǎng)接出，不符合《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974—2014）第

8.1.6 條第1款的相關(guān)原則[2]。如果只設(shè)水平環(huán)網(wǎng)，在環(huán)管上間隔幾個(gè)消火栓設(shè)置1個(gè)檢修閥門(mén)，管網(wǎng)檢修期間關(guān)閉相應(yīng)閥門(mén)，一旦發(fā)生火災(zāi)，部分區(qū)域?qū)o(wú)消火栓保護(hù)。因此，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)宜采用豎向環(huán)網(wǎng)布置方式，各層消火栓應(yīng)盡量與豎管連接，如圖1b）所示。若采用水平環(huán)網(wǎng)連接室內(nèi)消火栓，管網(wǎng)及閥門(mén)設(shè)置應(yīng)考慮檢修室內(nèi)消火栓關(guān)閉閥門(mén)時(shí)，至少有一股室內(nèi)消火栓充實(shí)水柱到達(dá)室內(nèi)任意一點(diǎn)（圖2）。

圖2 室內(nèi)消火栓平面圖

3 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)布置方式問(wèn)題及措施

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)布置時(shí)，設(shè)計(jì)僅考慮管網(wǎng)供水時(shí)的水力條件是否合理，能否滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定的配水管兩側(cè)每根配水支管控制的標(biāo)準(zhǔn)流量灑水噴頭數(shù)量，沒(méi)有考慮施工安裝階段管網(wǎng)系統(tǒng)沖洗后是否能排空?！蹲詣?dòng)噴水滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》6.4.6條要求管網(wǎng)沖洗結(jié)束后，應(yīng)將管網(wǎng)內(nèi)的水排除干凈[3]?！蹲詣?dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.0.13條規(guī)定水平設(shè)置的管道宜有坡度，并應(yīng)坡向泄水閥，充水管道的坡度不宜小于2‰，準(zhǔn)工作狀態(tài)不充水管道的坡度不宜小于4‰[4]。山地城市建筑工程場(chǎng)地高差較大時(shí)，地下車(chē)庫(kù)頂板會(huì)有較大的坡度，類(lèi)似于坡度較大的斜屋面，水平配水管道一般貼車(chē)庫(kù)梁底吊裝，若管網(wǎng)布置時(shí)，沒(méi)有考慮是否便于管網(wǎng)放空，即使平面圖中看似水平管道，實(shí)際也是和水平面之間有較大斜度的管道。雖然在施工圖設(shè)計(jì)說(shuō)明中，要求管網(wǎng)安裝應(yīng)坡向泄水閥，但施工時(shí)該“水平”管道根本無(wú)可能坡向泄水閥，施工安裝時(shí)管道中的渣滓等在系統(tǒng)試壓、沖洗后，因部分“水平”管道不能排空，會(huì)造成管道和噴頭堵塞，如圖3a）所示。

為便于施工安裝階段管網(wǎng)系統(tǒng)沖洗后能順利排空，管網(wǎng)設(shè)計(jì)布置時(shí)應(yīng)調(diào)整配水支管方向，使其與車(chē)庫(kù)坡向垂直，便于安裝時(shí)配水支管坡向配水管、配水干管，如圖3b）所示。

圖3 自動(dòng)噴水平面圖

4 末端試水裝置遠(yuǎn)離最不利噴頭對(duì)日常監(jiān)測(cè)的影響

《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》6.5.1條規(guī)定，每個(gè)報(bào)警閥組控制的最不利點(diǎn)灑水噴頭處應(yīng)設(shè)末端試水裝置，其他防火分區(qū)、樓層均應(yīng)設(shè)直徑為25mm的試水閥[4]，這是為了使末端試水裝置能夠模擬火災(zāi)時(shí)最不利噴頭的出流狀態(tài)，進(jìn)行開(kāi)放一只噴頭啟動(dòng)系統(tǒng)等試驗(yàn)。設(shè)計(jì)階段，部分項(xiàng)目受建筑物水井、噴淋主干管位置限制，末端試水排水管遠(yuǎn)離最不利點(diǎn)噴頭，位置不合理，試水接頭出水口的動(dòng)壓與最不利點(diǎn)噴頭處的壓力相差較大，其出流狀態(tài)不是最不利點(diǎn)噴頭的實(shí)際情況，影響測(cè)試結(jié)果，如圖4所示。

圖4 存在問(wèn)題的末端試水平面圖

末端試水裝置距離最不利噴頭管道長(zhǎng)度39m,管徑DN25，K80標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積灑水噴頭。假定末端試水裝置處壓力為0.1MPa時(shí)，其出流量為1.33L/s，v=2.50，i=0.76最不利噴頭至末端試水裝置管段水損約為：

因此，最不利點(diǎn)處噴頭壓力高于末端試水裝置處0.356MPa，為

遠(yuǎn)離最不利噴頭設(shè)置的末端試水裝置所測(cè)壓力及出流水量，與最不利噴頭處實(shí)際壓力、出流量差距較大，測(cè)試結(jié)果不能代替實(shí)際情況。因此，末端試水裝置設(shè)置位置應(yīng)靠近最不利噴頭，才能實(shí)現(xiàn)模擬火災(zāi)時(shí)最不利噴頭的出流狀態(tài)這一功能。

5 管道敷設(shè)方式的耐久性、維護(hù)便利性問(wèn)題

建筑小區(qū)一般在住宅下方設(shè)有大底盤(pán)車(chē)庫(kù)，車(chē)庫(kù)頂板上方覆土深度約1.5m，部分設(shè)計(jì)將室外消火栓管網(wǎng)敷設(shè)在該覆土區(qū)域，這種敷設(shè)方式并不與規(guī)范沖突，設(shè)計(jì)可以按照埋地消防管道的設(shè)計(jì)要求，選擇耐腐蝕管材及相應(yīng)接口方式。但近些年，因管材、施工質(zhì)量等多種因素影響，已投入使用的各類(lèi)小區(qū)陸續(xù)出現(xiàn)消防管網(wǎng)漏水現(xiàn)象，部分小區(qū)漏水量較大，小區(qū)業(yè)主公攤費(fèi)用較高，物業(yè)公司因無(wú)法找到漏點(diǎn)維護(hù)，便關(guān)閉消防管道閥門(mén)，造成嚴(yán)重的消防安全隱患。因此設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)管網(wǎng)可在車(chē)庫(kù)架空敷設(shè)時(shí)，應(yīng)盡可能架空敷設(shè)，以減少管道腐蝕，方便后期維護(hù)管理[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

消防給水管道系統(tǒng)是消防供水的重要組成部分，閥門(mén)、管道等設(shè)置不合理造成的消防安全隱患在日常維護(hù)中有時(shí)不容易發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)未充分考慮產(chǎn)品可靠性、維護(hù)便利性等因素均有可能使消防給水系統(tǒng)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)無(wú)法正常供水。因此，消防給水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不僅要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范的條文，還應(yīng)從消防給水系統(tǒng)整體安全性出發(fā)，合理設(shè)置閥門(mén)、管網(wǎng)等消防給水系統(tǒng)，確保其在火災(zāi)時(shí)能真正發(fā)揮作用。