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摘要：民用建筑多采用临时高压消防给水系统，即平时不能满足水灭火设施所需的工作压力和流量，火灾时能自动启动消防水泵以满足水灭火设施所需的工作压力和流量的供水系统。当高位消防水箱最低有效水位不能满足水灭火设施最不利点处的静水压力要求时应设置稳压泵。而稳压泵设计压力计算一直以来有着诸多的争议。故根据现行国标规范《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014的不同解读，以及参考美国NFPA的相关内容，以某一项目为例，对消火栓系统压力及稳压进行计算及分析。
关键词：消火栓系统；消火栓系统稳压设计
1.稳压泵的作用
稳压泵的定义是指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。《消防泵性能要求和试验方法》中定义：稳压消防泵是用于稳定管网压力的工程用消防泵。上海市《民用建筑水灭火系统设计规程》在其条文解释中也没明确稳压泵仅起到系统稳定压力的作用。FMDS0307规定：禁止用消防泵维持消防系统的压力。NFPA20[4]稳压泵的特点：稳压泵的额定流量不小于系统的正常漏失水量，稳压泵的压力应该足以维持消防系统所需要的压力。
综合上述，稳压泵的作用是，火灾未发生时，维持系统的压力，火灾发生后不妨碍消防主泵的迅速启动。要做到不妨碍消防主泵及时启动，就要求稳压泵的流量在供给系统正常渗漏水量的条件下，不足以维持一个喷头，或一支水枪，在设计压力下的出水量。只有这样，才能保证在火灾发生时，一个喷头动作或一支水枪出水时，系统压力迅速下降，通过压力开关让消防泵立即启动。
2.稳压泵的设计压力计算
针对稳压泵的作用，“消水规”5.3.3条规定稳压泵的设计压力应符合下列要求：1）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；2）稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增加值宜为0.07MPa ~ 0.10MPa；3）稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15MPa。但自从消水规发布后，本条争议不断，解读主要有以下两种。
1）国标图集《消防给水及消火栓系统技术规范》图示-15S909[1]中稳压泵压力计算即根据准工作状态下满足最不利消防设施的静水压P0不小于0.15MPa的要求，确定稳压泵的最小工作压力P1，并以此作为稳压泵的启泵压力Ps1，即Ps1≥0.15-0.01H1；
2）“《消防给水及消火栓系统技术规范》实施指南”[2]中则认为稳压泵的最低工作压力P1，对消火栓系统P1应足充实水柱要求（10m充实水柱压力约为0.16MPa，13m充实水柱压力约为0.22MPa），对于自喷系统P0=0.15MPa。
由于系统压力波动可能引起消火栓给水泵启动，所以消防稳压装置应稳定泄漏导致的系统压力下降和系统正常的压力下降造成的系统压力波动。且消火栓给水泵不应作为消火栓系统稳压泵使用。如果管网内在准备工作状态时的压力低于消火栓给水泵出水口的压力，在消火栓给水泵启泵时，需要应对较低的管网初始压力，这样会引起更大的压力波动。压力的波动可能导致消火栓给水泵的无法正常启泵。故管网压力应维持在消火栓给水泵出水口的压力，以减小消火栓给水泵启泵时的压力扰动。也基于这一压力控制要求，前述两种稳压泵压力计算，并不满足消防水泵自动启泵要求，均存在商榷的地方。
NFPA20中规定，稳压泵的启/停压力应根据系统的工作压力和消防主泵的搅动压力确定。稳压泵的停泵压力为消防主泵扰动压力 + 消防主泵吸水管处静压；
另外，《自动喷水灭火系统设计手册》[5]中也有相关说明，稳压泵的设计压力（额定压力）比主泵的额定压力高 0.1~0.2 MPa，启泵压力比其设计压力低0.05 MPa，停泵压力高于其设计压力0.05 MPa。
3.实例分析
仍以民用建筑中最常见的高位水箱+稳压泵+气压罐组合的屋顶系统稳压方式为例，某实际工程建筑高度53.4m，地下室层高5.5m，顶层层高3.9m；消火栓主泵出口至最不利消火栓处高差H=54.9m；稳压设置于屋顶消防水箱间，稳压泵出口至最不利消火栓处高差H1=3.1m；
消防主泵设计压力P00=1.04MPa；零流量压力P01=1.35MPa；水泵吸水口静水压h0=0.02MPa。
1）按图集15S909计算
P0=0.15MPa
Ps1≥0.15-0.01H1，取Ps1=0.15-0.031=0.119MPa
Ps2=Ps1/0.8=0.119/0.8=0.149MPa
P=（Ps1+0.01（H1+H））-0.07=0.15+0.549-0.07=0.629MPa（压力开关处）
2）《消防给水及消火栓系统技术规范》实施指南
P0=0.22MPa（13m充实水柱）
P1≥P0-0.01H1，取P1=0.22-0.031=0.189MPa
P=P1+0.01（H1+H）=0.189+0.01（3.1+54.9）=0.769MPa（压力开关处）（系统自启动压力）
Ps1=P1+（0.07~0.10），取P1=0.189+0.07=0.259MPa
Ps2=Ps1+（0.05~0.06）=0.259+0.05=0.309MPa
Pw=（Ps1+Ps2）/2=（0.259+0.309）/2=0.284MPa
3）按NFPA计算
稳压泵的停泵压力Ps2=P01+h0 = 1.35+0.02=1.370 MPa；（1.37-0.549=0.83MPa），（也即稳压泵维持的压力为系统工作压力）
稳压泵的启泵压力Ps1=Ps2-0.068=1.37 -0.068 = 1.302MPa；（1.302-0.549=0.753MPa）（也即稳压泵停泵压力比启泵压力至少小0.068MPa）；
消防主泵的启泵压力P=Ps1-0.034 = 1.302-0.034=1.268 MPa（1.268-0.549=0.719MPa）（也即消防主泵的启泵压力比稳压泵启泵压力小0.034MPa）；
4.结语
根据前面的案例计算，可以发现，采用NFPA的计算方式，系统压力要比国内常规计算值要大很多，但通过对国标规范《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014和美国消防标准NFPA的对比可以看出，按照美标NFPA的相关参数进行设计是满足国标《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014的相关要求的。随着我国对消防的越发的重视，参考对比国际消防规范有一定的指导意义。
参考文献：
[1]赵昕等.国标图集《消防给水及消火栓系统技术规范》图示-15S909.北京：中国计划出版社.2015
[2]赵锂，陈怀德，姜文源. 《消防给水及消火栓系统技术规范》实施指南.北京：中国建筑工业出版社，2016
[3]黄晓家，马恒，曾杰等.消防给水及消火栓系统技术规范GB 50974-2014.北京：中国计划出版社.2014
[4]NFPA-20 Stationary Fire Pumps Handbook-Fifth Edition
[5]黄晓家，姜文源.自动喷水灭火系统设计手册.北京：中国工业出版社.2002
论文作者:郭佳鑫
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第24期
论文发表时间:2019/6/25
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