消火栓泵應(yīng)用探討與優(yōu)化

2012-12-21

消火栓泵的性能規(guī)定如下：水泵出流量為選定工作點(diǎn)的流量的150%時(shí)，其揚(yáng)程不小于選定的工作點(diǎn)的揚(yáng)程的65%，關(guān)閉水泵時(shí)的揚(yáng)程不大于選定工作點(diǎn)揚(yáng)程的140%。.消火栓泵給水系統(tǒng)：
1.1消火栓的栓口壓力和系統(tǒng)分區(qū)
　　我國(guó)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16—87修訂版（以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》）第8.6.2和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045—95（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）第7.4.6條規(guī)定消火栓栓口靜水壓力不應(yīng)大于0.8Mpa，當(dāng)大于0.8Mpa時(shí)應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)。
　　美國(guó)NFPA14《StandardfortheInstallationofStanpipeandHoseSystem》(1996Editon)中規(guī)定系統(tǒng)任何一點(diǎn)的壓力在任何時(shí)間不能超過(guò)2.41Mpa，當(dāng)栓口處?kù)o壓力超過(guò)1.21Mpa時(shí)應(yīng)設(shè)減壓裝置。
　　我國(guó)消火栓的靜壓不應(yīng)大于0.80Mpa是系統(tǒng)分區(qū)值。消火栓的靜壓要求是鑒于消火栓的質(zhì)量——承壓力。我國(guó)《室內(nèi)消火栓》GB3445—82中規(guī)定室內(nèi)消火栓工作壓力為1.60Mpa，試驗(yàn)壓力為2.40Mpa，遠(yuǎn)大于靜壓分區(qū)值0.80Mpa，因而我國(guó)的系統(tǒng)分區(qū)值可適當(dāng)提高。在美國(guó)系統(tǒng)分區(qū)有兩個(gè)值確定，一是與我國(guó)相當(dāng)?shù)乃陟o壓不超過(guò)1.21Mpa；二是系統(tǒng)任何一點(diǎn)的壓力在任何時(shí)間不能超過(guò)2.41Mpa，這是系統(tǒng)必須串聯(lián)分區(qū)的要求。據(jù)調(diào)查，我國(guó)有不少的建筑高度在60m—70m，這樣高度的建筑物加上地下室高度和屋頂水箱高度，其總高度往往大于80m，致使消火栓系統(tǒng)要分區(qū)，造成消火栓給水系統(tǒng)設(shè)備、管道增加，投資增加。適當(dāng)提高此值或借鑒美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，可節(jié)省大量投資，并簡(jiǎn)化系統(tǒng)。
　　建議靜壓分區(qū)值1.0Mpa—1.2Mpa，系統(tǒng)串聯(lián)分區(qū)值2.40Mpa。這樣既可以充分利用消火栓的承壓力，又可以節(jié)省投資。

1.2消火栓泵的等級(jí)
我國(guó)室內(nèi)消火栓有DN65、DN50、和DN253個(gè)規(guī)格，DN25的水喉不能單獨(dú)使用，僅可與DN65和DN50配合使用。NEPA14消火栓泵分為3個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)為DN65的消火栓，僅設(shè)栓口；Ⅱ級(jí)為DN40的消火栓箱，配有水龍帶和水槍的消火栓，對(duì)于輕危險(xiǎn)等級(jí)的場(chǎng)所可選用DN25的水喉；Ⅲ級(jí)為DN65的栓口和DN40的消火栓箱，對(duì)于輕危險(xiǎn)等級(jí)的場(chǎng)所，DN40的消火栓箱可改為DN25的水喉；設(shè)有自動(dòng)噴水系統(tǒng)的場(chǎng)所，可不設(shè)DN40的消火栓箱。目前我國(guó)DN50的消火栓基本不用，DN40的消火栓沒(méi)有，DN25的水喉不能單獨(dú)使用。DN65的消火栓職業(yè)消防隊(duì)員和非職業(yè)消防隊(duì)員都可用。在美國(guó)DN65消火栓僅為職業(yè)消防隊(duì)員用。所以DN40、DN25的消火栓為自救消火栓。
建議《建規(guī)》中不設(shè)消火栓的場(chǎng)所均設(shè)水喉，水喉可與給水系統(tǒng)聯(lián)合。設(shè)有自動(dòng)噴水系統(tǒng)的場(chǎng)所僅設(shè)DN65的消火栓栓口；不設(shè)自動(dòng)噴水的場(chǎng)所設(shè)DN65的消火栓栓口和DN25的水喉。這樣既可以節(jié)省投資，又可以兼顧消防隊(duì)員專業(yè)救火和非專業(yè)人員火災(zāi)初期救火。

1.3、消火栓泵的位置、設(shè)置以及栓口壓力
　　我國(guó)《建規(guī)》和《高規(guī)》規(guī)定消火栓泵設(shè)在走道、樓梯附近等明顯易于取用的地點(diǎn)。消火栓的間距：高層為30m，多層為50m，水龍帶長(zhǎng)度為20m—25m。消防電梯前室設(shè)消火栓，屋頂設(shè)試驗(yàn)消火栓。消火栓栓口距地高度為1.1m，美國(guó)NF—PA14規(guī)定：（1）消火栓立管亦即是消火栓（因不設(shè)栓箱和水龍帶）不應(yīng)通過(guò)危險(xiǎn)的區(qū)域，應(yīng)設(shè)于防止機(jī)械破壞和火災(zāi)破壞的地方；（2）消火栓立管和供水邊緣立管應(yīng)設(shè)于封閉樓梯間，或者位于與封閉樓梯間等效防火的位置；（3）干式系統(tǒng)的消火栓立管不應(yīng)封閉于建筑物的墻內(nèi)或壁栓內(nèi)；（4）消火栓應(yīng)置于沒(méi)有障礙物，距地0.9m—1.5m的位置。若設(shè)有自動(dòng)噴水系統(tǒng)時(shí)，邊緣主管可不考慮保護(hù)，給DN40的消火栓供水的立管可不考慮保護(hù)。DN65的消火栓應(yīng)位于下列位置：（a）每一個(gè)樓梯的中間樓梯平臺(tái)；(b)鄰近墻的任一邊的水平出口；(c)在從建筑物進(jìn)入走廊的每一個(gè)走廊出口；(d)在有采光頂?shù)氖覂?nèi)林蔭地的每一個(gè)走廊出口和回廊出口，或者在外部公共空間進(jìn)入室內(nèi)林陰地；（e）在去屋面的高層的樓梯中間平臺(tái)設(shè)不利點(diǎn)試驗(yàn)消火栓；（f）在沒(méi)有自動(dòng)噴水系統(tǒng)的樓層不利點(diǎn)到消火栓的距離不應(yīng)超過(guò)45.7m，在有自動(dòng)噴水系統(tǒng)的樓層不利點(diǎn)到消火栓的距離不應(yīng)超過(guò)61m。對(duì)于設(shè)置Ⅱ級(jí)DN40消火栓的建筑物：其任何部位到消火栓距離不大于39.7m。小于DN40的消火栓距離不大于36.6m。這樣消火栓的設(shè)置與疏散距離相當(dāng)，便于理解。我國(guó)《建規(guī)》規(guī)定民用建筑房間到樓梯口的疏散距離為20m—40m，設(shè)有自動(dòng)噴水系統(tǒng)時(shí)疏散距離可增加25%，即增加10m。房間門(mén)至室內(nèi)點(diǎn)的直線距離為15m。如果DN65的消火栓設(shè)置在樓梯間，則樓層不利點(diǎn)到消火栓的距離不應(yīng)超過(guò)55m，當(dāng)設(shè)有自動(dòng)噴水系統(tǒng)時(shí)為65m?！陡咭?guī)》規(guī)定的疏散距離與《建規(guī)》相同。所以如果我國(guó)規(guī)范規(guī)定DN65的消火栓設(shè)置在樓梯間，消火栓的布置與美國(guó)規(guī)范相當(dāng)。
　　我國(guó)的消火栓泵布置僅消防電梯前室允許設(shè)消火栓泵，而樓梯間不允許設(shè)消火栓。原因是消火栓設(shè)在樓梯間會(huì)破壞樓梯間的密封性，即使得防排煙功能被削弱或被破壞，影響疏散，通常消火栓設(shè)在走廊內(nèi)。走廊內(nèi)的消火栓火災(zāi)時(shí)沒(méi)有保護(hù)，而且走廊內(nèi)又充滿煙氣，往往本層著火點(diǎn)附近的消火栓消防隊(duì)員無(wú)法取用，消防隊(duì)員要使用本層較遠(yuǎn)的消火栓或者著火層上下層的消火栓，或者由消防車供水，水龍帶沿樓梯敷設(shè)至著火層。這樣同樣會(huì)破壞封閉樓梯間的防煙功能。其實(shí)消防隊(duì)員要5min內(nèi)才能趕到，此時(shí)如建筑物內(nèi)人員還在建筑物內(nèi)，該疏散的人員已經(jīng)疏散，而無(wú)法疏散的人員僅靠疏散樓梯可能已無(wú)法實(shí)現(xiàn)。所以消火栓置于樓梯間并不影響疏散樓梯間的功能，為此建議DN65的消火栓宜設(shè)于樓梯間，DN40和DN25的自救消火栓設(shè)于走廊。
　　我國(guó)的消火栓都配有水龍帶，多年不用和不維護(hù)，到消防時(shí)基本不能使用，消防時(shí)消防隊(duì)員使用自帶的水龍帶。為此建議DN65的消火栓僅設(shè)栓口不配栓箱和水龍帶，DN40、DN25消火栓設(shè)消火栓箱和水龍帶。

1.5、消火栓泵系統(tǒng)
　　我國(guó)《高規(guī)》第7.1.3條規(guī)定室內(nèi)消防給水泵應(yīng)采用高壓或臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)，《建規(guī)》第8.6.1條規(guī)定嚴(yán)寒地區(qū)非采暖的廠房、庫(kù)房的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，可采用干式系統(tǒng)。
　　美國(guó)NFPA14把消火栓系統(tǒng)分為5個(gè)系統(tǒng)：（1）全自動(dòng)干式系統(tǒng)——平時(shí)系統(tǒng)管道充滿壓縮空氣，并設(shè)有像干式報(bào)警閥一樣的裝置，允許水自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)啟的消火栓，系統(tǒng)的供水設(shè)施有能力供應(yīng)并滿足系統(tǒng)消防用水量；（2）全自動(dòng)濕式系統(tǒng)——平時(shí)系統(tǒng)管道為充水的濕式系統(tǒng)，其供水設(shè)施能夠自動(dòng)供應(yīng)并滿足系統(tǒng)所需消防水量；（3）半自動(dòng)干式系統(tǒng)——干式管道系統(tǒng)上設(shè)有像雨淋閥一樣的裝置，在每一個(gè)消火栓處設(shè)一個(gè)遙控裝置，以便允許水進(jìn)入系統(tǒng)，遙控裝置動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)的供水設(shè)施有能力供應(yīng)并滿足系統(tǒng)所需消防水量（4）手動(dòng)干式系統(tǒng)——系統(tǒng)管道為干式，且系統(tǒng)無(wú)永久的給水設(shè)施，手動(dòng)干式系統(tǒng)需要的消防用水來(lái)自消防車的消防泵，并通過(guò)消防水泵接合向系統(tǒng)供水；（5）手動(dòng)濕式系統(tǒng)——管道為濕式，而且連接一個(gè)小流量供水裝置以維持系統(tǒng)內(nèi)水壓，但系統(tǒng)無(wú)永久的能夠滿足系統(tǒng)所需水量的給水設(shè)施，手動(dòng)濕式系統(tǒng)需要的消防用水來(lái)自消防車的消防泵，并通過(guò)消防水泵接合器向系統(tǒng)供水。
顯然《高規(guī)》所指的常高壓系統(tǒng)和臨時(shí)高壓系統(tǒng)實(shí)際都是美國(guó)規(guī)范所指的全自動(dòng)濕式系統(tǒng)，《建規(guī)》所指的干式系統(tǒng)應(yīng)是美國(guó)規(guī)范所指的全自動(dòng)干式系統(tǒng)或半自動(dòng)干式系統(tǒng)。對(duì)于全自動(dòng)干、濕式系統(tǒng)而言只要消防時(shí)系統(tǒng)能全自動(dòng)并提供滿足系統(tǒng)消防所需水量即可?？梢?jiàn)國(guó)內(nèi)對(duì)消火栓系統(tǒng)提出常高壓系統(tǒng)和臨時(shí)高壓系統(tǒng)意義不大，原因是很難找到一個(gè)真正意義上的常高壓消火栓給水系統(tǒng)，大西洋泵業(yè)消防泵領(lǐng)域、即消火栓給水系統(tǒng)任何時(shí)間不需啟動(dòng)消防泵即能滿足系統(tǒng)消防所需的水量和水壓。為此建議取消常高壓系統(tǒng)和臨時(shí)高壓系統(tǒng)的概念，用全自動(dòng)干式系統(tǒng)、全自動(dòng)濕式系統(tǒng)、半自動(dòng)干式系統(tǒng)、手動(dòng)干式系統(tǒng)、手動(dòng)濕式系統(tǒng)等新概念，這樣概念明確。同時(shí)鑒于國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況，建議采用全自動(dòng)干式系統(tǒng)、全自動(dòng)濕式系統(tǒng)、半自動(dòng)干式系統(tǒng)、手動(dòng)干式系統(tǒng)4個(gè)系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)于極為重要的建筑物采用雙水源供水系統(tǒng)，即除消防水池和消防泵供水外，增設(shè)屋頂水箱或壓力水罐供水。

1.6、消火栓泵設(shè)計(jì)流量
　　《高規(guī)》規(guī)定高層建筑室內(nèi)消火栓的設(shè)計(jì)流量為20L/S—40L/S，《建規(guī)》規(guī)定民用建筑室內(nèi)消火栓的設(shè)計(jì)流量為5L/S—30L/S，室外消防水量為10L/S—30L/S；廠房倉(cāng)庫(kù)等設(shè)計(jì)流量為5L/S—40L/S；室外消防水量為10L/S—45L/S。設(shè)計(jì)消防歷時(shí)，甲、乙、丙類倉(cāng)庫(kù)為3h，一類高層建筑為3h，其它為2h。

2、消防給水泵系統(tǒng)穩(wěn)壓泵
　　消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓是系統(tǒng)平時(shí)維持壓力的水泵，對(duì)系統(tǒng)起著監(jiān)護(hù)作用和使系統(tǒng)具有自動(dòng)控制的功能。穩(wěn)壓泵的壓力可根據(jù)系統(tǒng)壓力而確定，一般穩(wěn)壓泵的壓力可根據(jù)系統(tǒng)壓力而確定，一般穩(wěn)壓泵的壓力比主泵高0.1Mpa—0.2Mpa，或者穩(wěn)壓泵壓力為主泵的1.1倍—1.2倍。但對(duì)于穩(wěn)壓泵流量的確定就有不同的說(shuō)法?！陡咭?guī)》第7.4.8條增壓設(shè)施應(yīng)符合下列規(guī)定：對(duì)消火栓給水系統(tǒng)不應(yīng)大于5L/S；對(duì)自動(dòng)噴水系統(tǒng)不應(yīng)大于1L/S。美國(guó)NFPA20《StandandfortheInstallationofCentrifugalFirePumps》(1996Edition)規(guī)定穩(wěn)壓泵（PressureMaintenanPumps/JoceyPumps/Make—UpPumps）的流量不少于系統(tǒng)正常條件下的泄漏量，壓力應(yīng)能足夠維持系統(tǒng)所需的壓力。顯然我國(guó)規(guī)定了穩(wěn)壓泵的流量的上限，而美國(guó)規(guī)定了穩(wěn)壓泵的下限。我國(guó)的穩(wěn)壓泵的流量設(shè)置要求是能滿足1個(gè)消防單元的用水量，美國(guó)是系統(tǒng)的泄漏水量。
　　自動(dòng)噴水泵系統(tǒng)管道的泄漏水量按國(guó)家《采暖與衛(wèi)生工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》第3.15條規(guī)定：水壓試驗(yàn)時(shí)，10min內(nèi)壓力降不大于0.05Mpa。然后將試驗(yàn)壓力降至工作壓力作外觀檢查，以不漏為合格。《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》第6.2.3條規(guī)定水壓試驗(yàn)的測(cè)試點(diǎn)應(yīng)設(shè)在系統(tǒng)管網(wǎng)的低點(diǎn)，對(duì)管網(wǎng)注水時(shí)，應(yīng)將管網(wǎng)的空氣排凈，并應(yīng)緩慢升壓，達(dá)到試驗(yàn)壓力后，穩(wěn)壓30min，目測(cè)管網(wǎng)無(wú)泄漏、無(wú)變形，且壓力降不大于0.05Mpa。《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50268—97第10.2.13條規(guī)定：DN100的鋼管允許滲水量為0.28L(min•km)，DN150的鋼管允許滲水量為0.3L(min•km)。顯然若管道施工達(dá)到國(guó)家規(guī)范，系統(tǒng)管網(wǎng)的泄漏水量很少。作者本人曾觀察過(guò)兩個(gè)已竣工的工程，室內(nèi)管道的泄漏水主要在管道的接口處毛細(xì)作用滲漏水，以及一端與大氣接觸的試驗(yàn)排水閥門(mén)和水泵出口止回閥的泄漏水量。管道接口處毛細(xì)作用滲漏水一般形不成水滴，多在空氣中蒸發(fā)。一端與大氣接觸的閥門(mén)漏水很易觀察，及時(shí)關(guān)閉或更換閥門(mén)便不成問(wèn)題。水泵出口止回閥由于關(guān)不嚴(yán)而向水池中回水，這一現(xiàn)象不易觀察，是系統(tǒng)管網(wǎng)泄漏水量的一大隱患。例如一工程選用的穩(wěn)壓泵流量為1.33L/S，穩(wěn)壓泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行亦達(dá)不到設(shè)定壓力，經(jīng)檢查是水泵出口止回閥關(guān)不嚴(yán)而向水池中漏水，更換止回閥后，穩(wěn)壓泵正常工作，而且?guī)滋靻?dòng)一次。這說(shuō)明系統(tǒng)的泄漏量很少很少，幾乎可以忽略不計(jì)。
　　據(jù)調(diào)查國(guó)內(nèi)外穩(wěn)壓泵的流量多選為0.5L/S—2.0L/S之間，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)氣壓罐時(shí)停泵有水錘現(xiàn)象。鑒于穩(wěn)壓泵對(duì)系統(tǒng)有著監(jiān)護(hù)和自動(dòng)控制功能的要求。我們建議穩(wěn)壓泵的流量為1.0L/S—2.0L/S，壓力為比主泵高0.1Mpa—2.0Mpa或者為主泵的1.1倍—1.2倍。穩(wěn)壓泵設(shè)有氣壓罐，若不設(shè)氣壓罐，應(yīng)在穩(wěn)壓泵的控制器上作文章，使之在停泵時(shí)不至于因水錘作用而頻繁啟動(dòng)。

3、消火栓泵
　　NFPA20對(duì)消火栓泵的性能規(guī)定如下：水泵出流量為選定工作點(diǎn)的流量的150%時(shí)，其揚(yáng)程不小于選定的工作點(diǎn)的揚(yáng)程的65%，關(guān)閉水泵時(shí)的揚(yáng)程不大于選定工作點(diǎn)揚(yáng)程的140%。其實(shí)際是規(guī)定了水泵的性能曲線是一條平滑的曲線。我國(guó)規(guī)范對(duì)消防水泵沒(méi)有詳細(xì)的規(guī)定，致使消防水泵的選用上有不少出入。建議設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)參考NFPA20的規(guī)定。
　　《高規(guī)》和《建規(guī)》對(duì)消防水泵的性能沒(méi)有測(cè)試要求，NFPA20規(guī)定消防泵在出水管上設(shè)測(cè)量用流量計(jì)。流量計(jì)應(yīng)能測(cè)試水泵選定流量的175%，消防泵在出水管上應(yīng)設(shè)直徑大于89mm的壓力表，這樣水泵安裝后可全面測(cè)試水泵的性能，以便得知是否能滿足設(shè)計(jì)要求。建議設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中考慮這個(gè)問(wèn)題。

上海帕特泵業(yè)制造有限公司

2012年12月21日星期五

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