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中山市舜一建筑工程设计咨询有限公司
摘要：《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974—2014）的发布整合并优化了原有相关消防给水规范内容，在此基础上对部分消防给水技术措施新增加为规范性要求，但相关旧有设计手册及资料对部分新增条文并无详述及设计要求，尤其对稳压系统（包括气压稳压设备和高位消防水箱）、压力开关、流量开关的设置要求不甚详尽，现对该内容进行分析。
关键词：气压稳压设备；高位消防水箱；压力开关；流量开关
引言 《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974—2014，以下简称“水栓规”）自2014年10月实施已经发布一年，关于气压稳压设备、高位消防水箱、压力开关、流量开关的设置及启动设定值旧手册较少提及，在此提出些问题及部分数据供同行作为参考及指正。原有规范《建筑设计防火规范》（GB50016-2006，以下简称“旧建规”）及《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95，2005年版）要求临时高压消防给水系统的每个消火栓处应设直接启动消防水泵的按钮，均未要求消火栓系统自动启泵。对《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001，2005年版，以下简称“喷规”），仅在第11.0.5条对压力开关、流量开关、信号阀等反馈信号能在消防控制室显示的要求。“水栓规”为了提高消防给水的可靠性和灭火的成功率，提出消火栓系统消防水泵要自动启动的要求。因此消火栓箱报警按钮启动消防水泵的必要性降低，另外消火栓箱報警按钮启泵投资大；目前我国居住小区、工厂企业等消防水泵是向多栋建筑给水，消火栓箱报警按钮的报警系统经常因弱电信号的损耗而影响系统的可靠性。于是“水栓规”同时提出了另外两种自动启泵方式，即消防水泵出水干管上设置的压力开关启泵、高位消防水箱出水管上的流量开关启泵。
1 设气压稳压设备的临时加压系统的自动启泵
对“水栓规”的第5.3.3条第1款，稳压泵的设计压力应满足系统自动启动和管网充满水的要求，列为强制性条文。可分为两点进行解读：其一自动启泵，当系统的压力（以下为P2）小于最不利点处水灭火设施0.15MPa时，压力开关指令消防主泵启动；其二管网充满水，这个由气压稳压设备来进行实现，启动稳压泵的压力为PS1=P2+0.02～0.03MPa，到PS2= PS1+0.05～0.06MPa时，气压罐充满调节水量时系统达到准工作状态，稳压泵停泵。反之当发生火灾或泄漏时，气压罐调节水量进行消耗，下降到PS1时启动稳压泵，稳压泵不能补充泄漏量压力下降到P2时启动消防主泵。整个启动过程详国家标准图集《消防增压稳压设备选用与安装（隔膜式气压罐）》（98S205），稳压泵和气压罐的选型可参考98S205。
需要指出自动启泵的压力不小于最不利点处水灭火设施0.15MPa为系统压力的最低要求，此时栓口流量约4.5L/s，消防充实水柱约9米。如按“水栓规”第7.4.12条的要求压力应不小于0.35（0.25）MPa，但规范启泵压力控制点并无按此要求启泵，由此看出规范出于对管网分区（1.0MPa）的考虑降低了静压的要求，静压过大增加分区设置，安装复杂性提高增加管网造价。压力过低不能满足其系统充水和启泵功能的要求，但这个压力也是适当的（流量4.5L/s，消防充实水柱9米）。但对低层建筑，消防管网远未达到1.0MPa分区要求，稳压可按最不利0.35（0.25）MPa考虑；当高层建筑消防管网临近1.0MPa时，可按0.15MPs考虑并优化管网设计尽量不增加分区；由此可见最不利点控制压力应综合考虑。
流量开关又称为水流开关、流量传感器或水流动作阀，是利用各种原理测量管路中介质的流动情况，并适时地传输给后端设备以开关通断信号的一种传感控制器。流量开关设置主要体现在“水栓规”第11.0.4条，此条并未列为强制性条文，要注意条文表述为“应由”所设置，并不是“应设置而由”，字眼弱化了其设置的必要性，甚至引起设计人员对压力开关和流量开关是并设还是单设的疑问。本人认为当仅设置高位消防水箱稳压的系统时，应强制设置流量开关来进行自动启泵，将以下该部分内容进行论述。
关于流量开关的位置设置。当稳压设备设于高位消防水箱间时，消防水箱出水管上的流量开关应设于水箱出水管与稳压设备出水管连接点合管之后，这样，当发生火情时流量开关才能及时动作。否则，因稳压泵出水压力大于消防水箱重力出水压力，流量开关处水流不会流动而不作自动启泵。当稳压设备设于消防水泵房时，按以上理论有专家认为将高位消防水箱出水管引至消防水泵房，先与稳压设备出水管连接后再设置流量开关，然后与系统管道连接。笔者认为可对两处位置同时设置以减少管材的投入及简化管道连接。
在前部分已提及自动启泵的压力不小于最不利点处0.15MPa的要求，此时栓口流量约4.5L/s。又根据“水栓规”第12.2.8条第4款“流量开关应能在管道流速为0.1m/s～10m/s 之间时可靠启动”的要求。当出水管为DN100时流速按0.10m/s计算，流量为0.9 L/s，若流量为4.5L/s时，流速为0.52m/s。而自动喷水灭火湿式系统要求开放一个喷头后自动启动，按0.15MPa一个喷头流量为1.6L/s，一个喷头流量为3.2 L/s，为防止误喷启泵，流量设定在大于1个喷头近两个喷头的流量。故在当临时加压系统以气压加压设备稳压时，按最不利压力考虑，流量开关设定值消火栓可为4.5L/s，喷淋2.5L/s。因流量相应压力开关的压力设定变动，流量开关设定值可视压力具体设定而调整。
2 仅设高位消防水箱稳压的自动启泵
“水栓规”对仅设高位消防水箱而无气压稳压设备稳压的消防系统的自动启泵并无像第5.3.3条作明确规定，也就对压力开关和流量开关的设定留有探讨的空间。翻阅《自动喷水灭火系统第10部分：压力开关》（GB5135.10-2006）对压力开关的简介，按压力开关应用形式可分为：普通型压力开关、预作用装置压力开关、特殊型压力开关。普通型压力开关的动作压力为0.035～0.05 MPa，预作用装置压力开关的动作压力为0.03～0.05 MPa，特殊型压力开关的动作压力范围及精度由生产厂家提供。对于消防水泵出水干管上设置的压力开关，当系统仅设有高位消防水箱而无稳压设备时，水箱水位一般为1～2米，高差不明显压力变化不大，未能满足之前所述一般开关的动作压力要求，存在一个无法跨越的死区。如采用普通型压力开关，则整个消防水箱的储水都用完才会动作，此时宜选用动作压力更低的特殊型系统压力开关，动作压力范围由厂家确定，动作压力精度宜为0.002MPa。这可以将消防水箱与压力开关的压力差设置为启泵压力点，相当于在高位水箱的最高水位下200mm及时启动消防水泵。 需要指出的是受压力表及压力开关等仪表精度和计算公式的影响，图面设置压力不好确定。受压力表及压力开关等仪表开启阻力及精度影响已在上段有述，而压力如按第10.1.7条P=k2（ΣPf+ΣPp）+0.01H+P0公式计算，公式将0.0098简化为0.01，则100米水柱与1.0MPa存在2米的误差，本来压力仪表精度就不足，加上计算公式简化压力开关就更难定值了。因为这个值难以确定也不好定，甚至有人认为仅把它大概设定作为备用启动方式，可不作为主泵的啟动方式。本人认为启泵压力控制点可按0.0098H定初值并采用特殊型压力开关，再由现场调试进行确定，可进行合理设置。
前两段已分析启泵压力控制点不好设定，所以流量开关设置必要性及设定值对自动启泵至关重要，也就有跟上部分提出 “当仅设置高位消防水箱稳压的系统时，应强制设置流量开关来进行自动启泵”的必要性。与上部分道理相同，如按最不利点静压0.07MPa（0.10 MPa）计算，此时栓口流量约3.0L/s（3.6L/s），所以流量开关设定的流量值不宜超过3.0L/s（3.6L/s）。而自动喷水灭火湿式系统要求开放一个喷头后自动启动，按重力力流0.10MPa一个喷头流量为1.3L/s，两个喷头流量为2.7L/s。流量开关设定值消火栓可为3.0L/s，喷淋2.0L/s。
3 结束语
“水栓规”仅对设有气压稳压设备的临时加压系统的自动启泵作出要求，而对仅设高位消防水箱稳压的自动启泵要求留有探讨空间，对于两种情况两种启动方式的设置是系统稳压和自动启动的重要组成部分，合理设定压力开关及流量开关的启泵压力值和流量值是保证消防给水系统安全运行的关健。现有标准图集和行业标准已滞后新编的“水栓规”，希望与“水栓规”相关的标准图集尽快出台，以供设计人员选用。
参考文献：
[1] GB50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范
[2] GB50015-2003 建筑给水排水设计规范（2009年版）
[3] 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施（给排水）北京：中国计划出版社，2009.12
[4] 赵国平、张慧玲 “消防给水及消火栓系统技术规范”解读及应用北京：中国建筑工业出版社，2015.2
摘要：《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974—2014）的发布整合并优化了原有相关消防给水规范内容，在此基础上对部分消防给水技术措施新增加为规范性要求，但相关旧有设计手册及资料对部分新增条文并无详述及设计要求，尤其对稳压系统（包括气压稳压设备和高位消防水箱）、压力开关、流量开关的设置要求不甚详尽，现对该内容进行分析。
关键词：气压稳压设备；高位消防水箱；压力开关；流量开关
引言 《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974—2014，以下简称“水栓规”）自2014年10月实施已经发布一年，关于气压稳压设备、高位消防水箱、压力开关、流量开关的设置及启动设定值旧手册较少提及，在此提出些问题及部分数据供同行作为参考及指正。原有规范《建筑设计防火规范》（GB50016-2006，以下简称“旧建规”）及《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95，2005年版）要求临时高压消防给水系统的每个消火栓处应设直接启动消防水泵的按钮，均未要求消火栓系统自动启泵。对《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001，2005年版，以下简称“喷规”），仅在第11.0.5条对压力开关、流量开关、信号阀等反馈信号能在消防控制室显示的要求。“水栓规”为了提高消防给水的可靠性和灭火的成功率，提出消火栓系统消防水泵要自动启动的要求。因此消火栓箱报警按钮启动消防水泵的必要性降低，另外消火栓箱報警按钮启泵投资大；目前我国居住小区、工厂企业等消防水泵是向多栋建筑给水，消火栓箱报警按钮的报警系统经常因弱电信号的损耗而影响系统的可靠性。于是“水栓规”同时提出了另外两种自动启泵方式，即消防水泵出水干管上设置的压力开关启泵、高位消防水箱出水管上的流量开关启泵。
1 设气压稳压设备的临时加压系统的自动启泵
对“水栓规”的第5.3.3条第1款，稳压泵的设计压力应满足系统自动启动和管网充满水的要求，列为强制性条文。可分为两点进行解读：其一自动启泵，当系统的压力（以下为P2）小于最不利点处水灭火设施0.15MPa时，压力开关指令消防主泵启动；其二管网充满水，这个由气压稳压设备来进行实现，启动稳压泵的压力为PS1=P2+0.02～0.03MPa，到PS2= PS1+0.05～0.06MPa时，气压罐充满调节水量时系统达到准工作状态，稳压泵停泵。反之当发生火灾或泄漏时，气压罐调节水量进行消耗，下降到PS1时启动稳压泵，稳压泵不能补充泄漏量压力下降到P2时启动消防主泵。整个启动过程详国家标准图集《消防增压稳压设备选用与安装（隔膜式气压罐）》（98S205），稳压泵和气压罐的选型可参考98S205。
需要指出自动启泵的压力不小于最不利点处水灭火设施0.15MPa为系统压力的最低要求，此时栓口流量约4.5L/s，消防充实水柱约9米。如按“水栓规”第7.4.12条的要求压力应不小于0.35（0.25）MPa，但规范启泵压力控制点并无按此要求启泵，由此看出规范出于对管网分区（1.0MPa）的考虑降低了静压的要求，静压过大增加分区设置，安装复杂性提高增加管网造价。压力过低不能满足其系统充水和启泵功能的要求，但这个压力也是适当的（流量4.5L/s，消防充实水柱9米）。但对低层建筑，消防管网远未达到1.0MPa分区要求，稳压可按最不利0.35（0.25）MPa考虑；当高层建筑消防管网临近1.0MPa时，可按0.15MPs考虑并优化管网设计尽量不增加分区；由此可见最不利点控制压力应综合考虑。
流量开关又称为水流开关、流量传感器或水流动作阀，是利用各种原理测量管路中介质的流动情况，并适时地传输给后端设备以开关通断信号的一种传感控制器。流量开关设置主要体现在“水栓规”第11.0.4条，此条并未列为强制性条文，要注意条文表述为“应由”所设置，并不是“应设置而由”，字眼弱化了其设置的必要性，甚至引起设计人员对压力开关和流量开关是并设还是单设的疑问。本人认为当仅设置高位消防水箱稳压的系统时，应强制设置流量开关来进行自动启泵，将以下该部分内容进行论述。
关于流量开关的位置设置。当稳压设备设于高位消防水箱间时，消防水箱出水管上的流量开关应设于水箱出水管与稳压设备出水管连接点合管之后，这样，当发生火情时流量开关才能及时动作。否则，因稳压泵出水压力大于消防水箱重力出水压力，流量开关处水流不会流动而不作自动启泵。当稳压设备设于消防水泵房时，按以上理论有专家认为将高位消防水箱出水管引至消防水泵房，先与稳压设备出水管连接后再设置流量开关，然后与系统管道连接。笔者认为可对两处位置同时设置以减少管材的投入及简化管道连接。
在前部分已提及自动启泵的压力不小于最不利点处0.15MPa的要求，此时栓口流量约4.5L/s。又根据“水栓规”第12.2.8条第4款“流量开关应能在管道流速为0.1m/s～10m/s 之间时可靠启动”的要求。当出水管为DN100时流速按0.10m/s计算，流量为0.9 L/s，若流量为4.5L/s时，流速为0.52m/s。而自动喷水灭火湿式系统要求开放一个喷头后自动启动，按0.15MPa一个喷头流量为1.6L/s，一个喷头流量为3.2 L/s，为防止误喷启泵，流量设定在大于1个喷头近两个喷头的流量。故在当临时加压系统以气压加压设备稳压时，按最不利压力考虑，流量开关设定值消火栓可为4.5L/s，喷淋2.5L/s。因流量相应压力开关的压力设定变动，流量开关设定值可视压力具体设定而调整。
2 仅设高位消防水箱稳压的自动启泵
“水栓规”对仅设高位消防水箱而无气压稳压设备稳压的消防系统的自动启泵并无像第5.3.3条作明确规定，也就对压力开关和流量开关的设定留有探讨的空间。翻阅《自动喷水灭火系统第10部分：压力开关》（GB5135.10-2006）对压力开关的简介，按压力开关应用形式可分为：普通型压力开关、预作用装置压力开关、特殊型压力开关。普通型压力开关的动作压力为0.035～0.05 MPa，预作用装置压力开关的动作压力为0.03～0.05 MPa，特殊型压力开关的动作压力范围及精度由生产厂家提供。对于消防水泵出水干管上设置的压力开关，当系统仅设有高位消防水箱而无稳压设备时，水箱水位一般为1～2米，高差不明显压力变化不大，未能满足之前所述一般开关的动作压力要求，存在一个无法跨越的死区。如采用普通型压力开关，则整个消防水箱的储水都用完才会动作，此时宜选用动作压力更低的特殊型系统压力开关，动作压力范围由厂家确定，动作压力精度宜为0.002MPa。这可以将消防水箱与压力开关的压力差设置为启泵压力点，相当于在高位水箱的最高水位下200mm及时启动消防水泵。 需要指出的是受压力表及压力开关等仪表精度和计算公式的影响，图面设置压力不好确定。受压力表及压力开关等仪表开启阻力及精度影响已在上段有述，而压力如按第10.1.7条P=k2（ΣPf+ΣPp）+0.01H+P0公式计算，公式将0.0098简化为0.01，则100米水柱与1.0MPa存在2米的误差，本来压力仪表精度就不足，加上计算公式简化压力开关就更难定值了。因为这个值难以确定也不好定，甚至有人认为仅把它大概设定作为备用启动方式，可不作为主泵的啟动方式。本人认为启泵压力控制点可按0.0098H定初值并采用特殊型压力开关，再由现场调试进行确定，可进行合理设置。
前两段已分析启泵压力控制点不好设定，所以流量开关设置必要性及设定值对自动启泵至关重要，也就有跟上部分提出 “当仅设置高位消防水箱稳压的系统时，应强制设置流量开关来进行自动启泵”的必要性。与上部分道理相同，如按最不利点静压0.07MPa（0.10 MPa）计算，此时栓口流量约3.0L/s（3.6L/s），所以流量开关设定的流量值不宜超过3.0L/s（3.6L/s）。而自动喷水灭火湿式系统要求开放一个喷头后自动启动，按重力力流0.10MPa一个喷头流量为1.3L/s，两个喷头流量为2.7L/s。流量开关设定值消火栓可为3.0L/s，喷淋2.0L/s。
3 结束语
“水栓规”仅对设有气压稳压设备的临时加压系统的自动启泵作出要求，而对仅设高位消防水箱稳压的自动启泵要求留有探讨空间，对于两种情况两种启动方式的设置是系统稳压和自动启动的重要组成部分，合理设定压力开关及流量开关的启泵压力值和流量值是保证消防给水系统安全运行的关健。现有标准图集和行业标准已滞后新编的“水栓规”，希望与“水栓规”相关的标准图集尽快出台，以供设计人员选用。
参考文献：
[1] GB50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范
[2] GB50015-2003 建筑给水排水设计规范（2009年版）
[3] 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施（给排水）北京：中国计划出版社，2009.12
[4] 赵国平、张慧玲 “消防给水及消火栓系统技术规范”解读及应用北京：中国建筑工业出版社，2015.2