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摘 要： 本文就无负压给水设备用于消防给水系统进行探讨。重点研究了无负压给水设备应用于消防给水系统的可行性、优势、组成设置、运作原理等。并对如何改进无负压供水设备，提高其应用效率提出了对策。
关键词： 无负压供水设备； 消防供水系统； 应用
0前言
无负压给水设备在国内最初主要用于生活给水系统， 由于具有节能、节资、节地、节水、环保、安装快捷、运行可靠、维护管理方便等特点， 被越来越多的供水领域应用。笔者就无负压给水设备用于消防给水系统进行探讨。
1 无负压给水设备用于消防给水系统的可行性
1. 1 修建消防水池存在的问题
为防止和减少火灾危害， 保证人民的生命和财产安全， 消防给水系统是城镇规划和建筑设计必不可少的部分。《建筑设计防火规范》（ GB 50016- 2006） （ 以下简称“建规”）规定： “符合下列规定之一时， 应设置消防水池： （ 1） 当生产、生活用水量达到最大时， 市政给水管道、进水管或天然水源不能满足室内外消防用水量；（ 2） 市政给水管道为枝状或只有1 条进水管， 且室内外消防用水量之和大于25 L/ s。”这一规定的目的是要保证在消防灭火时能提供足够的消防用水。
在不具备充沛的消防水量或供水安全性不高的情况下， 修建消防水池是必要的， 但是， 设置消防水池存在如下缺点：
（ 1） 占地面积大， 基建投资高， 施工周期长。
（ 2） 水泵扬程高， 能源浪费严重。市政自来水进入消防水池中贮存， 其原有压力全部释放， 被浪费掉， 这对于储备数量庞大的消防用水来说， 所造成的能源浪费是巨大的。此外， 由于消防水泵须从水池中抽水， 所需的水泵扬程高、功率大， 设备一次性投资高。
（ 3） 二次污染严重， 并直接影响到消防设施的可靠性。纯净的自来水放入消防水池长期不用， 往往会被污染， 直接威胁到消防设施的可靠运行， 影响消防设施的灭火效果和可靠性。对于生活、消防合用水池， 水质污染将威胁到人们的身体健康和生命安全。
（ 4） 消防水池的定期清洗不仅会造成大量的人力、物力和财力的浪费， 还会造成水资源的巨大浪费。
（ 5） 水池的“跑、冒、滴、漏、渗”等现象， 也会造成水
资源的浪费。
（ 6） 有些人的消防意识淡薄， 一旦设备验收合格就万事大吉， 不注重日常的维修保养， 使消防设备形同虚设， 在需要灭火时不能发挥作用。
1. 2 无负压给水设备用于消防给水系统的优势
随着城镇建设的发展， 供水设施逐步完善， 供水安全性大幅度提高， 市政停水的可能性越来越小。在国外， 20 世纪80 年代中期就开始逐步取消消防水池， 实行城市“直接给水方式”满足室内消防给水要求。在我国， 2000 年后上海首次在符合消防给水要求的部分建筑消防设计中取消消防水池， 采用消防水泵从市政自来水管道直接抽水的方式。但采用消防水泵直接从市政自来水管网抽水将会造成市政自来水管网产生负压， 影響周边用户的正常用水， 易引起管网损坏； 同时因为是强制抽水， 可能使市政自来水管网的水压猛降，所形成的负压可能将管外的细菌或污物吸入管内， 污染饮用水水质。因此， 无负压给水方式用于消防是最佳选择。无负压给水设备自1998 年推出至今， 已积累了丰富的生产经验和成熟的生产技术， 其供水可靠性已得到了社会认同。无负压给水技术应用于消防时， 由于具有设备定时巡检、管网过压保护和远程监控监测等保护功能而使消防给水系统的供水安全性更为可靠。因此， 消防给水系统在符合“建规”第8. 6. 1 条的条件下， 使用无负压给水设备是完全可行的。
使用无负压给水设备时具有以下优势：
（ 1） 设备直接串接在市政自来水管网上， 不用修建消防水池， 节约了大量土地和建设资金。
（ 2） 可充分利用自来水管网水压， 降低水泵配套功率， 既节省设备的投资， 又节约电能， 降低噪音。
（ 3） 杜绝了消防水池的二次污染， 避免水质污染并堵塞灭火系统喷头和损坏报警阀密封性能， 从而提高灭火系统的可靠性。
（ 4） 设备始终处于有效运行状态， 保证供水的连续性、稳定性和安全性。
（ 5） 设备全封闭运行， 杜绝了因设消防水池而造成的“跑、冒、滴、漏、渗”等水资源浪费。
（ 6） 设备智能化全自动控制， 灭火可靠性高， 管理维护方便。
（ 7） 设备具有定时自动无压巡检、管网过压保护等功能， 避免水泵锈死的可能性。
（ 8） 采用远程监控技术， 实现设备的远程监控、监测， 使消防设施有双重可靠性保证。
2 消防用无负压给水设备组成
消防用无负压给水设备按其使用范围， 可分为消火栓无负压给水系统和自动喷水灭火无负压给水系统两种基本方式。
2. 1 消火栓无负压给水系统的组成
消火栓无负压给水系统由稳流补偿器、真空抑制器、水泵（ 或消防水泵） 、控制柜、过滤器、倒流防止器、压力控制器、管道、阀门、消火栓、水泵接合器、高位水箱等组成， 见图1 所示。该系统适用于临时高压室内消火栓灭火给水系统， 即市政自来水管网压力不能满足室内最不利消火栓所需水压和水量要求。火灾初期先由高位水箱灭火， 高位水箱容积及其设置应符合我国“建规”和《高层民用建筑设计防火规范》（ 以下简称“高规”）的规定， 当高位水箱的设置高位不能保证最不利点消火栓静水压力要求时， 应设置增压设施。火灾发生后， 消防控制系统在接到消防信号（ 破玻按钮信号） ， 消防管网压力下降后， 水泵启动， 实现无负压供水。
1. 稳流补偿器； 2. 真空抑制器； 3. 水泵（ 或消防消水泵） ；4. 过滤器； 5. 倒流防止器； 6. 压力传感器； 7. 压力控制器；8. 阀门； 9. 安全阀； 10. 水泵接合器； 11. 消火栓；12. 屋顶试验消火栓； 13. 高位水箱； 14. 控制柜 图1 消火栓无负压给水系统
消火栓无负压给水系统中， 高位水箱宜采用生活、生产供水管网补水， 严禁用消防水泵补水， 并应在高位水箱的出水管上设止回阀， 以防止消防水泵工作时， 消防出水进入水箱而影响到消防时的水量和水压。另外，系统应设置两条或两条以上的市政自来水管道进水，且每条进水管应装设防倒流用的倒流防止器（ 或空气隔断阀） ， 并应在稳流补偿器前将管道连成环状或贯通状双向供水。
2. 2 自动喷水灭火无负压给水系统的组成
自动喷水灭火无负壓给水系统是由稳流补偿器、真空抑制器、水泵（ 或消防水泵） 、控制柜、过滤器、倒流防止器、压力控制器、管道、报警阀、喷头、水流指示器、水泵接合器、高位水箱等组成， 见图2 所示。火灾发生时， 作用喷头动作， 充水管网压力下降， 湿式报警阀报警， 水流指示器感应到水流流动， 发出电信号， 消防水泵启动， 实现无负压给水。
1. 稳流补偿器； 2. 真空抑制器； 3. 水泵（ 或消防水泵） ；4. 过滤器； 5. 倒流防止器； 6. 压力传感器； 7. 压力控制器；8. 阀门； 9. 湿式报警阀； 10. 延时器； 11. 水力警铃；12. 安全阀； 13. 水泵接合器； 14. 控制柜； 15. 探测器；16. 喷头； 17. 末端试水装置； 18. 水流指示器； 19. 高位水箱
图2 自动喷水（ 湿式） 灭火无负压给水系统
3 消防用无负压给水设备工作原理
消防用无负压给水设备工作原理是， 系统通过真空补偿系统（ 包括稳流补偿器、真空抑制器及其配套的消防控制系统） 和全封闭结构， 实现与市政自来水管网直接串接而不产生负压， 不影响周边用户用水。稳流补偿器连接在市政自来水管网与水泵进水口之间， 以实现管网增压和稳流作用， 并配合真空抑制器及控制系统抑制负压形成； 真空抑制器则根据稳流补偿器的水量和水压等信号， 通过控制系统自动调节、控制， 以实现供水系统的压力平衡和无负压供水； 而控制柜通过对各系统进行适时分析和控制， 实现消防用无负压给水系统的连续供水。
消防用无负压给水设备的控制原理见图3 所示。
图3 消防用无负压给水设备控制原理
4消防用无负压给水设备技术条件
消防用无负压给水设备在工程设计和选用时应注意以下几点：
（ 1） 应符合“建规”、“高规”等相关消防规范的规定和要求。
（ 2） 采用消防用无负压给水方式时， 应征得当地自来水公司和消防主管部门的同意。
（ 3） 市政自来水管网应能保证足够的消防用水量，即能满足消防最大设计秒流量要求。
（ 4） 水泵扬程应按市政自来水管网的最低供水水压计算确定， 并应以市政自来水管网的最高水压校核水泵超压和工作效率等情况。
（ 5） 系统中应设置水泵接合器， 用于火灾较大时，由消防车通过水泵接合器向室内消防给水系统补充水量和水压。
5结语
在市政自来水管网供水能力和可靠性大幅度提高的今天， 在保证水源充足的情况下， 宜优先选用消防用无负压给水设备。这样不仅能有效解决修建庞大消防水池带来的种种弊端， 而且节能、节资、节地、节水， 系统的智能化控制还能大大提高设备的供水可靠性。此外， 无负压给水设备还可作为消防增压稳压给水设备与市政自来水管网或其他管网直接串接。
参考文献：
[ 1] 王增长， 曾雪华. 建筑给水排水工程[ M ] . 北京： 中国建筑工业出版社， 1998.
[ 2] GB 50015- 2003， 建筑给水排水设计规范[ S] .
[ 3] GB 50016- 2006， 建筑设计防火规范[ S] .
关键词： 无负压供水设备； 消防供水系统； 应用
0前言
无负压给水设备在国内最初主要用于生活给水系统， 由于具有节能、节资、节地、节水、环保、安装快捷、运行可靠、维护管理方便等特点， 被越来越多的供水领域应用。笔者就无负压给水设备用于消防给水系统进行探讨。
1 无负压给水设备用于消防给水系统的可行性
1. 1 修建消防水池存在的问题
为防止和减少火灾危害， 保证人民的生命和财产安全， 消防给水系统是城镇规划和建筑设计必不可少的部分。《建筑设计防火规范》（ GB 50016- 2006） （ 以下简称“建规”）规定： “符合下列规定之一时， 应设置消防水池： （ 1） 当生产、生活用水量达到最大时， 市政给水管道、进水管或天然水源不能满足室内外消防用水量；（ 2） 市政给水管道为枝状或只有1 条进水管， 且室内外消防用水量之和大于25 L/ s。”这一规定的目的是要保证在消防灭火时能提供足够的消防用水。
在不具备充沛的消防水量或供水安全性不高的情况下， 修建消防水池是必要的， 但是， 设置消防水池存在如下缺点：
（ 1） 占地面积大， 基建投资高， 施工周期长。
（ 2） 水泵扬程高， 能源浪费严重。市政自来水进入消防水池中贮存， 其原有压力全部释放， 被浪费掉， 这对于储备数量庞大的消防用水来说， 所造成的能源浪费是巨大的。此外， 由于消防水泵须从水池中抽水， 所需的水泵扬程高、功率大， 设备一次性投资高。
（ 3） 二次污染严重， 并直接影响到消防设施的可靠性。纯净的自来水放入消防水池长期不用， 往往会被污染， 直接威胁到消防设施的可靠运行， 影响消防设施的灭火效果和可靠性。对于生活、消防合用水池， 水质污染将威胁到人们的身体健康和生命安全。
（ 4） 消防水池的定期清洗不仅会造成大量的人力、物力和财力的浪费， 还会造成水资源的巨大浪费。
（ 5） 水池的“跑、冒、滴、漏、渗”等现象， 也会造成水
资源的浪费。
（ 6） 有些人的消防意识淡薄， 一旦设备验收合格就万事大吉， 不注重日常的维修保养， 使消防设备形同虚设， 在需要灭火时不能发挥作用。
1. 2 无负压给水设备用于消防给水系统的优势
随着城镇建设的发展， 供水设施逐步完善， 供水安全性大幅度提高， 市政停水的可能性越来越小。在国外， 20 世纪80 年代中期就开始逐步取消消防水池， 实行城市“直接给水方式”满足室内消防给水要求。在我国， 2000 年后上海首次在符合消防给水要求的部分建筑消防设计中取消消防水池， 采用消防水泵从市政自来水管道直接抽水的方式。但采用消防水泵直接从市政自来水管网抽水将会造成市政自来水管网产生负压， 影響周边用户的正常用水， 易引起管网损坏； 同时因为是强制抽水， 可能使市政自来水管网的水压猛降，所形成的负压可能将管外的细菌或污物吸入管内， 污染饮用水水质。因此， 无负压给水方式用于消防是最佳选择。无负压给水设备自1998 年推出至今， 已积累了丰富的生产经验和成熟的生产技术， 其供水可靠性已得到了社会认同。无负压给水技术应用于消防时， 由于具有设备定时巡检、管网过压保护和远程监控监测等保护功能而使消防给水系统的供水安全性更为可靠。因此， 消防给水系统在符合“建规”第8. 6. 1 条的条件下， 使用无负压给水设备是完全可行的。
使用无负压给水设备时具有以下优势：
（ 1） 设备直接串接在市政自来水管网上， 不用修建消防水池， 节约了大量土地和建设资金。
（ 2） 可充分利用自来水管网水压， 降低水泵配套功率， 既节省设备的投资， 又节约电能， 降低噪音。
（ 3） 杜绝了消防水池的二次污染， 避免水质污染并堵塞灭火系统喷头和损坏报警阀密封性能， 从而提高灭火系统的可靠性。
（ 4） 设备始终处于有效运行状态， 保证供水的连续性、稳定性和安全性。
（ 5） 设备全封闭运行， 杜绝了因设消防水池而造成的“跑、冒、滴、漏、渗”等水资源浪费。
（ 6） 设备智能化全自动控制， 灭火可靠性高， 管理维护方便。
（ 7） 设备具有定时自动无压巡检、管网过压保护等功能， 避免水泵锈死的可能性。
（ 8） 采用远程监控技术， 实现设备的远程监控、监测， 使消防设施有双重可靠性保证。
2 消防用无负压给水设备组成
消防用无负压给水设备按其使用范围， 可分为消火栓无负压给水系统和自动喷水灭火无负压给水系统两种基本方式。
2. 1 消火栓无负压给水系统的组成
消火栓无负压给水系统由稳流补偿器、真空抑制器、水泵（ 或消防水泵） 、控制柜、过滤器、倒流防止器、压力控制器、管道、阀门、消火栓、水泵接合器、高位水箱等组成， 见图1 所示。该系统适用于临时高压室内消火栓灭火给水系统， 即市政自来水管网压力不能满足室内最不利消火栓所需水压和水量要求。火灾初期先由高位水箱灭火， 高位水箱容积及其设置应符合我国“建规”和《高层民用建筑设计防火规范》（ 以下简称“高规”）的规定， 当高位水箱的设置高位不能保证最不利点消火栓静水压力要求时， 应设置增压设施。火灾发生后， 消防控制系统在接到消防信号（ 破玻按钮信号） ， 消防管网压力下降后， 水泵启动， 实现无负压供水。
1. 稳流补偿器； 2. 真空抑制器； 3. 水泵（ 或消防消水泵） ；4. 过滤器； 5. 倒流防止器； 6. 压力传感器； 7. 压力控制器；8. 阀门； 9. 安全阀； 10. 水泵接合器； 11. 消火栓；12. 屋顶试验消火栓； 13. 高位水箱； 14. 控制柜 图1 消火栓无负压给水系统
消火栓无负压给水系统中， 高位水箱宜采用生活、生产供水管网补水， 严禁用消防水泵补水， 并应在高位水箱的出水管上设止回阀， 以防止消防水泵工作时， 消防出水进入水箱而影响到消防时的水量和水压。另外，系统应设置两条或两条以上的市政自来水管道进水，且每条进水管应装设防倒流用的倒流防止器（ 或空气隔断阀） ， 并应在稳流补偿器前将管道连成环状或贯通状双向供水。
2. 2 自动喷水灭火无负压给水系统的组成
自动喷水灭火无负壓给水系统是由稳流补偿器、真空抑制器、水泵（ 或消防水泵） 、控制柜、过滤器、倒流防止器、压力控制器、管道、报警阀、喷头、水流指示器、水泵接合器、高位水箱等组成， 见图2 所示。火灾发生时， 作用喷头动作， 充水管网压力下降， 湿式报警阀报警， 水流指示器感应到水流流动， 发出电信号， 消防水泵启动， 实现无负压给水。
1. 稳流补偿器； 2. 真空抑制器； 3. 水泵（ 或消防水泵） ；4. 过滤器； 5. 倒流防止器； 6. 压力传感器； 7. 压力控制器；8. 阀门； 9. 湿式报警阀； 10. 延时器； 11. 水力警铃；12. 安全阀； 13. 水泵接合器； 14. 控制柜； 15. 探测器；16. 喷头； 17. 末端试水装置； 18. 水流指示器； 19. 高位水箱
图2 自动喷水（ 湿式） 灭火无负压给水系统
3 消防用无负压给水设备工作原理
消防用无负压给水设备工作原理是， 系统通过真空补偿系统（ 包括稳流补偿器、真空抑制器及其配套的消防控制系统） 和全封闭结构， 实现与市政自来水管网直接串接而不产生负压， 不影响周边用户用水。稳流补偿器连接在市政自来水管网与水泵进水口之间， 以实现管网增压和稳流作用， 并配合真空抑制器及控制系统抑制负压形成； 真空抑制器则根据稳流补偿器的水量和水压等信号， 通过控制系统自动调节、控制， 以实现供水系统的压力平衡和无负压供水； 而控制柜通过对各系统进行适时分析和控制， 实现消防用无负压给水系统的连续供水。
消防用无负压给水设备的控制原理见图3 所示。
图3 消防用无负压给水设备控制原理
4消防用无负压给水设备技术条件
消防用无负压给水设备在工程设计和选用时应注意以下几点：
（ 1） 应符合“建规”、“高规”等相关消防规范的规定和要求。
（ 2） 采用消防用无负压给水方式时， 应征得当地自来水公司和消防主管部门的同意。
（ 3） 市政自来水管网应能保证足够的消防用水量，即能满足消防最大设计秒流量要求。
（ 4） 水泵扬程应按市政自来水管网的最低供水水压计算确定， 并应以市政自来水管网的最高水压校核水泵超压和工作效率等情况。
（ 5） 系统中应设置水泵接合器， 用于火灾较大时，由消防车通过水泵接合器向室内消防给水系统补充水量和水压。
5结语
在市政自来水管网供水能力和可靠性大幅度提高的今天， 在保证水源充足的情况下， 宜优先选用消防用无负压给水设备。这样不仅能有效解决修建庞大消防水池带来的种种弊端， 而且节能、节资、节地、节水， 系统的智能化控制还能大大提高设备的供水可靠性。此外， 无负压给水设备还可作为消防增压稳压给水设备与市政自来水管网或其他管网直接串接。
参考文献：
[ 1] 王增长， 曾雪华. 建筑给水排水工程[ M ] . 北京： 中国建筑工业出版社， 1998.
[ 2] GB 50015- 2003， 建筑给水排水设计规范[ S] .
[ 3] GB 50016- 2006， 建筑设计防火规范[ S] .