建筑消防给水系统设计分析

张亮

摘要：对于建筑的使用来说，安全性是极为关键的一个指标，而对于这种安全性的保障来说，消防安全又是极为重要的一个组成部分，为了更好地确保其消防安全，加强对于建筑消防给水系统设计的关注极为必要，这也是本文探讨的核心要点所在。消防给水系统设计是建筑设计中的一个重要环节，消防给水系统设计的合理性和可靠性关乎着建筑的使用安全，设计中必须予以高度的重视。

关键词：高层建筑；消防给水；系统工作压力；设计分区；自动起泵

随着社会的进步，技术的发展，消防给水系统的设计也发生了变化，原有的设计方式和设计思路很多已不适用于现在的设计规范要求，现行规范对于消防系统的安全性、可靠性、自动化程度要求更高。下面就消防给水系统设计工作中遇到的一些问题做些探讨。

一、消防给水系统的系统工作压力

消防给水系统的“系统工作压力”是一个十分重要的概念，涉及到系统的分区、管材压力等级的选择、系统试验压力的确定等等方面。以往的设计中将系统工作压力定为系统在设计流量状态下的工作压力，也就是消防主泵额定流量状态下的压力。根据目前最新的设计理念，为了提高系统的安全性和可靠性，现在规范中所指的系统工作压力实际为系统可能产生的最大工作压力。在发生火灾的初期，往往消防给水系统的出流量会很少，可能仅为一个喷头或者一个消火栓的出流量，此时消防主泵处在低流量高扬程的情况，压力最大的可能达到额定扬程的1.4倍，整个管网系统就会承受比额定设计压力更高的压力，就会对管材、配件、消防设施的承压能力造成考验，对于消火栓系统还会对使用者的使用造成影响，所以新的设计理念将系统可能产生的最大工作压力作为系统设计工作压力。如此一来会给管材、配件、消防设施的压力等级选择造成更高的要求，如原来可以采用普通镀锌钢管的系统，现在可能需要采用加厚镀锌钢管，这样会带来更高的安全性和可靠性，但不可避免的会带来更大的投资。为了在保证安全可靠的前提下节省投资，在设计中可以采取一些处理措施，例如在高度比较高的楼层以上采用压力等级相对较低的管道、配件、设施，因为高度差的消减会保证上面的管道无论在何时都不会超压。同样在设置减压阀的消防给水系统中，也可以采用此类办法，将减压阀后的压力等级降低，但首先要保证减压阀的可靠性，建议在设置串联多级减压的系统中按此设计，设计时按照串联的减压阀有一个损坏的情况下减压后的剩余压力来设计。

二、消防给水系统的设计分区

《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）第6.2.1条分为3款，分别对不同情况的消防给水系统分区进行了规定。

第1款：系统工作压力大于2.40MPa时需要分区，此条规定的2.40MPa分区是指完全分区，对于目前的管材、配件、消防设施等产品此时整个系统的承压能力已经达到上限，为了确保系统的安全，只能通过采用水泵串联或减压水箱方式完全分区，以保证每个分区内不超压。

第2款：消火栓栓口处静压力大于1.0MPa时需要分区，此时的分区需要注意两个方面，一个是此时的分区压力为静压，此静压应为消火栓系统平时通过消防水箱、稳压设备等维持的压力，这个压力是准工作状态下的系统内常备压力，而在消火栓使用时的出流压力是动压，动压是可以超过1.0MPa的，这样也就不会有减压稳压消火栓的工作压力可以达到1.60MPa，而为什么系统的分区压力只有1.0MPa的疑问了。另外一个方面是注意此时的分区应还可采用减压阀的分区方式，仍可采用共用消防主泵，用减压阀将不同分区分开。

第3款：自动水灭火系统报警阀处的工作压力大于1.60MPa或喷头处的工作压力大于1.20MPa时需要分区，此条规定也与之前的设计方式不同，从承压能力上来说报警阀的工作压力可以达到1.60MPa，而喷头的工作压力最高是1.20MPa，这是产品特性决定的，之前的喷淋系统分区设计仅以1.20MPa作为分区依据，为的是保护喷头不超压，但并未充分利用报警阀的承压能力。现在将报警阀和喷头的工作压力限制区分开来，可以带来设计上的灵活性，设计中可根据建筑的不同情况将报警阀设置在合理的位置，例如原来根据1.20MPa的分区要求，需要将报警阀设置在楼上，带来管井空间的增大，而现在可以考虑将报警阀设置在地下室或者裙房等比较容易找到设置空间的较低楼层的位置，只要保证此分区的喷头工作压力不超过1.20MPa即可，如此一来报警阀与本分区喷头有近40m的高差调整空间，设计可以更加灵活的布置，也充分利用了每种产品本身的承压能力。另外需要注意的是此款要求所指的工作压力应为动压，是系统可能产生的最大压力，也就是上文所说的“系统工作压力”。

三、消防给水系统的自动控制

原有的消火栓给水系统主要采用手动起泵的方式，通过消火栓起泵按钮、消防控制室起泵、消防泵房就地起泵等方式操作。而现行的消防给水系统设计理念是尽量采用自动控制的方式运行，无论消火栓系统还是喷淋系统均要求能够在无人工操作的情况下能够自动起泵，人工操作仅作为备用的起泵方式。规范要求消防水泵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自动启动消防水泵。以上几种起泵方式是并列的，原则上只要具备其中一种自动起泵方式即可。设计时可根据系统的特点，流量开关、压力开关的产品特点等采用合理的起泵方式。流量开关动作需要一个启动流量，当系统出水的流量大于流量开关的启动流量时流量开关会发出信号启动消防主泵。在实际设计中喷淋系统的流量开关启动流量值以1.0L/S左右（即开启一个喷头的流量）为宜，消火栓系统以2.0L/S左右（即开启一个消火栓的流量）为宜，具体设定值可进行现场调试。另外一种起泵方式是压力开关，压力开关与流量开关相比产品更为成熟可靠，它通过感知系统中的压力变化来动作，系统的压力降低到压力开关的设定值时压力开关发出信号启动消防主泵。压力开关启动消防主泵的压力设定值应使最不利点消防设施准工作状态下有0.2MPa以上的压力值，也就是说预留出0.05MPa的压力下降区给消防主泵以启动的时间。

流量开关和压力开关两种产品有各自的特点，设计时需根据消防给水系统的情况和产品的特性来选择适合的起泵方式。如系统无稳压设备，系统压力由高位消防水箱维持，则此时采用流量开关作为自动起泵方式较为合适。因为压力开关有其自身的灵敏度，如果系统压力变化值很小，达不到压力开关的最小动作变化值，则压力开关无法启动。而由高位消防水箱稳压的系统，在动作时水箱的水位降低幅度很小，系统内的压力变化很小，无法使压力开关动作，造成系统失灵。但当系统设置有稳压设备，则采用压力开关更为合适，如此可充分发挥压力开关产品成熟，动作灵敏的特点，保证了系统的可靠性。

四、结语

总而言之，消防给水系统的设计随着时代的发展，产品的成熟，会越来越强调系统的安全性、可靠性、自动化。设计工作者在设计中需要紧跟时代发展的要求，不断改进系统，调整设计理念，更好的服务于社会。

参考文献：

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[2]廖建光.高层建筑消防水设计的探讨[J]科技创新导报，2012（20）.

[3]夏远玲.高层建筑给排水消防设计浅析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（09）.