消防泵探讨

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1、作者依据中国、美国的消防设计规范以及工程实践，就消火栓给水系统中的几个问题进行探 讨，以便共同促进消防事业的发展，不当之处请批评指正。1 消火栓给水系统1.1 消火栓的栓口压力和系统分区我国建筑设计防火规范GBJ1687修订版（以下简称建规）第8.6.2和高层民 用建筑设计防火规范GB5004595 （以下简称高规）第7.4.6条规定消火栓栓口静水压 力不应大于0.8Mpa,当大于0.8Mpa时应采取分区给水系统。美国 NFPA14Standard for the Installation of Stan pipe and Hose System（1996 Editon）中 规定系统任何一点的

2、压力在任何时间不能超过2.41Mpa,当栓口处静压力超过1.21Mpa时应 设减压装置。我国消火栓的静压不应大于 0.80Mpa 是系统分区值。消火栓的静压要求是 鉴于消火栓 的质量承压力。我国室内消火栓GB344582中规定室内消火栓工作压力为1.60Mpa, 试验压力为2.40Mpa,远大于静压分区值0.80 Mpa，因而我国的系统分区值可适当提高。在 美国系统分区有两个值确定，一是与我国相当的栓口静压不超过1.21Mpa；二是系统任何一 点的压力在任何时间不能超过2.41Mpa,这是系统必须串联分区的要求。据调查，我国有不 少的建筑高度在60m70m，这样高度的建筑物加上地下室高度和屋顶

3、水箱高度，其总高度 往往大于80m,致使消火栓系统要分区，造成消火栓给水系统设备、管道增加，投资增加。 适当提高此值或借鉴美国标准,可节省大量投资,并简化系统。建议静压分区值1.0Mpa1.2Mpa,系统串联分区值2.40Mpa。这样既可以充分利用消 火栓的承压力，又可以节省投资。1. 2 消火栓的等级 我国室内消火栓有DN65、DN50、和DN25 3个规格，DN25的水喉不能单 独使用，仅可与 DN65和DN50配合使用。NEPA14消火栓分为3个等级：I级为DN65的消火栓，仅设栓口； II级为DN40的消火栓箱，配有水龙带和水枪的消火栓，对于轻危险等级的场所可选用DN25 的水喉；II

4、I级为DN65的栓口和DN40的消火栓箱，对于轻危险等级的场所，DN40的消火 栓箱可改为 DN25 的水喉；设有自动喷水系统的场所，可不设 DN40 的消火栓箱。目前我国 DN50 的消火栓基本不用， DN40 的消火栓没有， DN25 的水喉不能单独使用。 DN65 的消火 栓职业消防队员和非职业消防队员都可用。在美国 DN65 消火栓仅为职业消防队员用。所以 DN40、 DN25 的消火栓为自救消火栓。建议建规中不设消火栓的场所均设水喉，水喉可与给水系统联合。设 有自动喷水系统的 场所仅设 DN65 的消火栓栓口；不设自动喷水的场所设 DN65 的消火栓栓口和 DN25 的水喉。 这样既

5、可以节省投资，又可以兼顾消防队员专业救火和非专业人员火灾初期救火。1.3 消火栓的位置、设置以及栓口压力我国建规和高规规定消火栓设在走道、楼梯附近等明显易于取用 的地点。消火 栓的间距：高层为30m,多层为50m，水龙带长度为20m一25m。消防电梯前室设消火栓， 屋顶设试验消火栓。消火栓栓口距地高度为1.1m，美国NFPA14规定：（1）消火栓立管亦 即是消火栓（因不设栓箱和水龙带）不应通过危险的区域，应设于防止机械破坏和火灾破坏 的地方；（2）消火栓立管和供水边缘立管应设于封闭楼梯间，或者位于与封闭楼梯间等效防 火的位置；（3）干式系统的消火栓立管不应封闭于建筑物的墙内或壁栓内；（4）消火

6、栓应置 于没有障碍物，距地0.9m1.5m的位置。若设有自动喷水系统时，边缘主管可不考虑保护， 给DN40的消火栓供水的立管可不考虑保护。DN65的消火栓应位于下列位置：（a）每一个 楼梯的中间楼梯平台；（b）邻近墙的任一边的水平出口；（c）在从建筑物进入走廊的每一个走廊 出口；（d）在有采光顶的室内林荫地的每一个走廊出口和回廊出口，或者在外部公共空间进入 室内林阴地；（e）在去屋面的最高层的楼梯中间平台设最不利点试验消火栓；（f）在没有自 动喷水系统的楼层最不利点到消火栓的最大距离不应超过45.7m，在有自动喷水系统的楼层 最不利点到消火栓的最大距离不应超过61m。对于设置II级DN40消火

7、栓的建筑物：其任何 部位到消火栓距离不大于39.7m。小于DN40的消火栓距离不大于36.6m。这样消火栓的设置 与疏散距离相当，便于理解。 我国建规规定民用建筑房间到楼梯口的疏散距离为 20m40m，设有自动喷水系统时疏散距离可增加25%，即增加10m。房间门至室内最近点 的直线距离为15m。如果DN65的消火栓设置在楼梯间，则楼层最不利点到消火栓的最大距 离不应超过55m，当设有自动喷水系统时为65m。高规规定的疏散距离与建规相同。 所以如果我国规范规定DN65的消火栓设置在楼梯间，消火栓的布置与美国规范相当。我国的消火栓布置仅消防电梯前室允许设消火栓，而楼梯间不允许设消火 栓。原因是消

8、火栓设在楼梯间会破坏楼梯间的密封性，即使得防排烟功能被削弱或被破坏，影响疏散，通 常消火栓设在走廊内。走廊内的消火栓火灾时没有保护，而且走廊内又充满烟气，往往本层 着火点附近的消火栓消防队员无法取用，消防队员要使用本层较远的消火栓或者着火层上下 层的消火栓，或者由消防车供水，水龙带沿楼梯敷设至着火层。这样同样会破坏封闭楼梯间 的防烟功能。其实消防队员要 5min 内才能赶到，此时如建筑物内人员还在建筑物内，该疏 散的人员已经疏散，而无法疏散的人员仅靠疏散楼梯可能已无法实现。所以消火栓置于楼梯 间并不影响疏散楼梯间的功能，为此建议DN65的消火栓宜设于楼梯间，DN40和DN25的 自救消火栓设于

9、走廊。我国的消火栓都配有水龙带，多年不用和不维护，到消防时基本不能使用， 消防时消防 队员使用自带的水龙带。为此建议DN65的消火栓仅设栓口不配栓箱和水龙带，DN40、DN25 消火栓设消火栓箱和水龙带。1.4消火栓栓口余压我国建规和高规对消火栓栓口出水压力规定为：大于0.50Mpa时，消火栓处 应设减压装置。消火栓的充实水柱为7m、10m、13m，充实水柱对应的消火栓最小出水压力 为16m、19m、22m。NFPA14规定：DN65消火栓的栓口处最大最小剩余压力为0.69Mpa， 对于DN40和DN25的消火栓最大最小剩余压力为0.45Mpa，这说明美国规范对消火栓的出 口压力很重视，消火栓

10、的栓口压力为恒定值，大于此值可设减压装置，通常为减压稳压消火 栓。消火栓栓口处的最小剩余压力和最大压力取决于消防队员和使用者对消火 栓反作用推 力的承受能力， 以及灭火对消火栓充实水柱的要求。我国消火栓栓口处最大剩余压力0.50Mpa,最小剩余压力为16m、19m、22m。而美国消火栓栓口处的最小剩余压力和最大压 力为一个值，DN65消火栓为69m，小于DN65消火栓为45m。美国消火栓的间距大于我国 的间距，其水龙带的最大长度为3根25m的带子，若去掉水带和接口处的水头损失，其实际 栓口压力与我国相当。显然美国的栓口压力比我国的要大得多，其最小剩余压力不仅与反推 力有关，还和保护半径有关。美

11、国DN65的消火栓其设置与楼梯的间距相当，即便于消火栓 立管的保护、消防队员的应用和人员疏散。按我国目前高规、建规对疏散距离的规定， 消火栓布置在楼梯间，则消火栓的间距为40m-80m，设有自动喷水系统时为50m-100m。如 水龙带为3根25m，则可一股水注到达任何部位，如利用同一楼梯间上下层的消火栓可保证 有两股水柱到达任何部位。为便于建筑物的美观和消防队员的实战灭火以及与国际接轨，建议DN65的消火栓仅设 置在疏散楼梯间内，其间距与楼梯间的间距相当，最大最小剩余压力为0.50Mpa，这样消火 栓可接2根水龙带，保护半径会更大DN25的水喉间距为30m，最大最小剩余压力为0.40Mpa。1

12、.5消火栓系统我国高规第7.1.3条规定室内消防给水应采用高压或临时高压给水系统， 建规 第8.6.1 条规定严寒地区非采暖的厂房、库房的室内消火栓系统，可采用干式系统。美国NFPA14把消火栓系统分为5个系统：（1）全自动干式系统平时系统管道充满 压缩空气，并设有像干式报警阀一样的装置，允许水自动进入开启的消火栓，系统的供水设 施有能力供应并满足系统消防用水量；（2）全自动湿式系统平时系统管道为充水的湿式 系统，其供水设施能够自动供应并满足系统所需消防水量；（3）半自动干式系统干式管 道系统上设有像雨淋阀一样的装置，在每一个消火栓处设一个遥控装置，以便允许水进入系 统，遥控装置动作时，系统的

13、供水设施有能力供应并满足系统所需消防水量（4）手动干式系 统系统管道为干式，且系统无永久的给水设施，手动干式系统需要的消防用水来自消防 车的消防泵，并通过消防水泵接合向系统供水；（5）手动湿式系统管道为湿式，而且连 接一个小流量供水装置以维持系统内水压，但系统无永久的能够满足系统所需水量的给水设 施，手动湿式系统需要的消防用水来自消防车的消防泵，并通过消防水泵接合器向系统供水。显然高规所指的常高压系统和临时高压系统实际都是美国规范所指的全自动湿式系统， 建规所指的干式系统应是美国规范所指的全自动干式系统或半自动干式系统。对于全自 动干、湿式系统而言只要消防时系统能全自动并提供满足系统消防所需水

14、量即可。可见国内 对消火栓系统提出常高压系统和临时高压系统意义不大，原因是很难找到一个真正意义上的 常高压消火栓给水系统，即消火栓给水系统任何时间不需启动消防泵即能满足系统消防所需 的水量和水压。为此建议取消常高压系统和临时高压系统的概念，用全自动干式系统、全自 动湿式系统、半自动干式系统、手动干式系统、手动湿式系统等新概念，这样概念明确。同 时鉴于国内的实际情况，建议采用全自动干式系统、全自动湿式系统、半自动干式系统、手 动干式系统4个系统。同时对于极为重要的建筑物采用双水源供水系统，即除消防水池和消 防泵供水外，增设屋顶水箱或压力水罐供水。1.6消火栓设计流量高规规定高层建筑室内消火栓的设

15、计流量为20L/S40L/S，建规规定民用建筑 室内消火栓的设计流量为5L/S30L/S，室外消防水量为10L/S30L/S；厂房仓库等设计流 量为5L/S40L/S；室外消防水量为10L/S45L/S。设计消防历时，甲、乙、丙类仓库为3h, 一类高层建筑为3h,其它为2h。NFPA14规定I级、III级消火栓系统水力最不利消火栓立管的最小流量为31.55/s，附加 立管的最小流量应为每一根15.76L/S，但总流量不应超过78.85L/SII级消火栓系统水力最 不利消火栓立管的最小流量为6.32L/S,不需附加流量。I级、II级、III级消火栓系统的设计 消防历时均为0.5h。当设有自动喷水

16、系统时消火栓流量可减少。NFPA14规定对于与自动喷 水联合的消火栓系统，轻危险等级、中危险等级和严重危险等级的室内消火栓给水量有3个 等级即OL/S、3.15/S、和6.3L/S；当自动喷水与室内外消火栓系统联合时，室内外消火栓给 水量轻危险等级为6.31L/S、中危险等级为15.77L/S和严重危险等级为31.54L/S。由此美国 设有自动喷水系统的建筑物室内消火栓系统的设计水量大为减少。所以我们可借鉴美国的经验，对设有自动喷水的建筑物可适当减少消火栓 给水系统的给 水量。2 消防给水系统稳压泵消防给水系统稳压是系统平时维持压力的水泵，对系统起着监护作用和使 系统具有自动 控制的功能。稳压

17、泵的压力可根据系统压力而确定，一般稳压泵的压力可根据系统压力而确 定，一般稳压泵的压力比主泵高0.1Mpa0.2Mpa,或者稳压泵压力为主泵的1.1倍一1.2倍。 但对于稳压泵流量的确定就有不同的说法。高规第7.4.8条增压设施应符合下列规定：对 消火栓给水系统不应大于5L/S；对自动喷水系统不应大于1L/S。美国NFPA20Standand for the Installation of Centrifug al Fire Pumps(1996 Edition)规定稳压泵(Pressure Maintenan Pumps/Jocey Pumps/MakeUp Pumps)的流量不少于系统正常

18、条件下的泄漏量，压力应能足 够维持系统所需的压力。显然我国规定了稳压泵的流量的上限，而美国规定了稳压泵的下限。 我国的稳压泵的流量设置要求是能满足1个消防单元的用水量，美国是系统的泄漏水量。自动喷水系统管道的泄漏水量按国家采暖与卫生工程施工及验收规范 第3.15 条规 定：水压试验时，10min内压力降不大于0.05Mpa。然后将试验压力降至工作压力作外观检 查，以不漏为合格。 自动喷水灭火系统施工及验收规范第6.2.3条规定水压试验的测试点 应设在系统管网的最低点，对管网注水时，应将管网的空气排净，并应缓慢升压，达到试验 压力后，稳压30min，目测管网无泄漏、无变形，且压力降不大于0.05

19、Mpa。给水排水管道 工程施工 及验收规范 GB5O26897 第 1O.2.13 条规定： DN1OO 的钢管允许渗水量为 0.28L(minkm), DN150的钢管允许渗水量为0.3L(minkm)。显然若管道施工达到国家规范， 系统管网的泄漏水量很少。作者本人曾观察过两个已竣工的工程，室内管道的泄漏水主要在 管道的接口处毛细作用渗漏水，以及一端与大气接触的试验排水阀门和水泵出口止回阀的泄 漏水量。管道接口处毛细作用渗漏水一般形不成水滴，多在空气中蒸发。一端与大气接触的 阀门漏水很易观察，及时关闭或更换阀门便不成问题。水泵出口止回阀由于关不严而向水池 中回水，这一现象不易观察，是系统管网

20、泄漏水量的一大隐患。例如一工程选用的稳压泵流 量为1.33L/S,稳压泵长时间运行亦达不到设定压力，经检查是水泵出口止回阀关不严而向水 池中漏水，更换止回阀后，稳压泵正常工作，而且几天启动一次。这说明系统的泄漏量很少 很少，几乎可以忽略不计。据调查国内外稳压泵的流量多选为0.5L/S2.0L/S之间，当系统无气压罐 时停泵有水锤 现象。鉴于稳压泵对系统有着监护和自动控制功能的要求。我们建议稳压泵的流量为 l.OL/S2.0L/S,压力为比主泵高O.IMpa2.0Mpa或者为主泵的1.1倍一1.2倍。稳压泵最好 设有气压罐，若不设气压罐，应在稳压泵的控制器上作文章，使之在停泵时不至于因水锤作 用

21、而频繁启动。3 消防泵NFPA20 对消防泵的性能规定如下：水泵出流量为选定工作点的流量的 150% 时,其扬 程不小于选定的工作点的扬程的 65%,关闭水泵时的扬程不大于选定工作点扬程的 140%。 其实际是规定了水泵的性能曲线是一条平滑的曲线。我国规范对消防水泵没有详细的规定, 致使消防水泵的选用上有不少出入。建议设计人员在设计时参考NFPA20的规定。高规和建规对消防水泵的性能没有测试要求，NFPA20规定消防泵 在出水管上 设测量用流量计。流量计应能测试水泵选定流量的 175%,消防泵在出水管上应设直径大于 89mm 的压力表，这样水泵安装后可全面测试水泵的性能，以便得知是否能满足设计

22、要求。 建议设计人员在设计中考虑这个问题。参考文献：1建筑设计防火规范GBJ1687修订版，中国计划出版社，19972高层民用建筑设计防火规范GB5004595，中国计划出版社，19953NFPA14.Standard for the Installation of Standpipe and Hose System， 1996 Edition4NFPA20. Standard for the Installation of Centrifugal Fire Pumps， 1996 Edition5采暖与卫生工施工及验收规范GBJ24282，中国计划出版社，1982作者通讯处：黄晓家 100089北京西三环北路5号机械工业部设计研究院电话：（010）684288115507石峰 310006杭州市淀沙路38号杭州市消防支队建审科