随着《建筑设计防火规范》 (GB 50016—2014, 以下简称“建规”) 及《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974—2014, 以下简称“消水规”) 的陆续发行, 国标图集《消防增压稳压设备选用与安装》 (隔膜式气压罐, 98S205) 中相关技术参数、控制方式等已不相适应, 应对其依据新规范要求进行修编。经过前期调研、征求意见、收集资料, 2016年10月27日召开技术条件审查会, 2017年9月7日召开送审稿专家审查会, 11月1日完成报批稿, 编号17S205。

临时高压消防给水系统一般均应设置高位消防水箱 (除符合规范规定可不设的情形外) , 且对其设置高度有一定要求。日本规范规定自动喷水灭火系统屋顶消防水箱最不利的最低供水压力为0.15 MPa, 美国、英国规范则要求0.10 MPa。我国1987年版和2006年版“建规”对比均没有规定, 只在条文中要求重力自流的消防水箱应设置在建筑的最高部位。1982年版《高层民用建筑设计规范》 (以下简称“高规”) 首次提出屋顶消防水箱应满足最不利消火栓的静水压力, 但没有提出设计参数, 1995年版“高规”做了具体规定。国标图集98S205编制目的是为解决临时高压消防给水系统高位消防水箱设置高度满足不了系统最不利点静水压力时应设增压设施的要求, 其为消防专用的增压稳压设备的主要功能只是火灾初期时、消防主泵启动前, 确保具有足够消防压力的30s储水量进行初期火灾扑救, 直至消防主泵全负荷启动运行。这里更多的还是强调增压的概念, 设备类似于气压供水, 发挥主要作用的是气压水罐, 稳压水泵的作用是在3min内, 补足气压水罐内实际稳压水容积。利用气压水罐所设定的P₁、P₂、P_S1和P_S2运行压力来控制稳压泵运行工况。P₁为根据计算求得消火栓系统或自动喷水灭火系统中最不利点所需的消防压力作为气压水罐的充气压力。平时管道系统如有渗漏泄压等情况, 控制稳压水泵不断补水稳压, 在P_S1、P_S2 (启动停止) 反复运行, 一旦有火情, 管道系统大量缺水, 造成P_S1下降 (P_S1→P₂) , 降至P₂时, 立即启动消防主泵。

2014年版“消水规”将高位消防水箱的设置高度扩大到满足最不利点水灭火设施静水压力要求, 并从功能出发明确了稳压泵的流量和压力确定原则, 流量应满足系统管网正常的泄流量和系统自动启动流量的要求, 压力应满足系统管网充水和启动的要求, 即首先要满足消防泵启泵压力点设置的要求。稳压泵的作用主要是补充系统泄漏水量和自动启泵功能, 不再要求主泵动作前30s增压灭火, 气压水罐的作用变为防止稳压水泵频繁启停。综上, 在技术条件审查会上明确修编后的图集名称变更为《消防给水稳压设备选用与安装》。

17S205编制的消防给水稳压设备包括消防给水稳压装置和箱泵一体化消防给水稳压供水机组, 并采用隔膜式气压水罐防止稳压泵频繁启动。对仅设稳压泵的消防给水稳压设备应由设计人员根据工程具体情况确定, 并有确保避免稳压泵频繁启停的措施。

消防给水稳压设备稳压泵的设计流量不应小于消防给水系统管网的正常泄漏量和系统自动启动流量;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, 并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大于0.15 MPa。消防给水稳压设备气压水罐调节水容积应能保证稳压泵启泵次数不大于15次/h, 且其有效调节水容积不小于150L。利用气压水罐所设定的P₀、P_S1和P_S2运行压力, 控制稳压泵运行工况。其中P₀为气压水罐充气压力, P_S1为稳压泵启泵压力, P_S2为稳压泵停泵压力, 见图1。气压水罐的作用由保障30s应急消防供水转变为防止稳压水泵频繁启停, 并保证系统最不利点水灭火设施静水压力要求。气压水罐的有效调节水容积可按下式计算。

式中V_q1———气压水罐的有效调节容积, m³;

α_a———安全系数, 宜取1.0~1.3;

α_b———气压水罐内工作压力比, 宜采用0.65~0.85;

q_b———稳压水泵的出流量, m³;

n———每小时启泵次数;

V_Q———气压水罐总容积, m³;

β———气压水罐容积系数, 隔膜式气压水罐取1.05;

P_S1———稳压水泵启泵压力, MPa;

P_S2———稳压水泵停泵压力, MPa。

为保证最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力大于0.15 MPa, 并根据《固定消防给水设备第3部分:消防增压稳压给水设备》 (GB27898.3-2011) 5.1.1条, 求得P₀作为气压水罐的充气压力, 根据选定的气压水罐规格及α_b和β, 通过计算, 求得P_S1和P_S2。平时管道系统如有渗漏泄压等情况, 控制稳压泵不断补水稳压, 在P_S1和P_S2 (启动、停止) 反复运行。消防给水稳压设备应有与消防主泵的联动接口, 当消防主泵投入运行状态后, 稳压泵自动停止工作。待火情消除后, 手动恢复消防稳压给水设备的控制功能。

根据装置设置位置分为上置式 (用Ⅰ表示) 和下置式 (用Ⅱ表示) ;根据气压水罐设置方式分为立式 (用L表示) 和卧式 (用W表示) 。

在我国夏热冬暖地区, 为节省空间和投入, 屋顶消防水箱经常露天设置, 结合此次修编, 17S205增加了箱泵一体化消防给水稳压供水机组, 主要由消防水箱、隔膜式气压水罐、稳压泵、旋流防止器、流量开关、电液位信号仪、电控箱、仪表、管道附件等组成。其水箱有效消防水容积分别为6m³, 12m³, 18m³, 36m³, 50m³和100m³。水箱的人孔以及进出水管的阀门等应采取锁具或阀门箱等保护措施。严寒、寒冷等冬季冰冻地区应设置在消防水箱间内, 其他地区宜设置在室内, 当必须屋顶露天设置时, 应采取防冻隔热等安全措施。

在基于30s火灾初期消防应急储水量条件下, 98S205将消防增压稳压设备按照消火栓系统和自动喷水灭火系统型号分别编制, 以“X”、“Z”和“XZ”加以区分, 并就设备中气压水罐的消防储水容积给出具体技术要求, 按照消火栓系统≮300L, 自动喷水灭火系统≮150L, 消火栓自动喷水合用系统≮450L。17S205 (报批稿) 不再以消防系统区分设备型号, 设备中气压水罐有效调节水容积按照保证稳压泵启泵次数不大于15次确定, 且≮150L即可。

国标图集98S205关于消防给水系统合用消防增压稳压设备争议较大, 主要是因为消防增压稳压设备4个控制压力点中, P₂可连锁启动消防主泵, 如消火栓系统和自动喷水灭火系统工作压力相差较大时, 稳压泵无法选型。17S205 (报批稿) 明确了当合用消防给水稳压设备时, 系统消防主泵亦应合用, 其使用条件分别如图2所示。

某一类高层公共建筑, 建筑体积>50 000 m³, 建筑高度61.8m, 室外消火栓系统设计水量40L/s, 室内消火栓系统设计水量40L/s。高位消防水箱有效水深H₂=1.85 m, 最低有效水位到最不利消火栓栓口净高H₁=6.7m, 最高有效水位到消防水池最低有效水位净高H₃=67.2 m, 最不利消火栓栓口到消防水池最低有效水位净高H=58.6m, 无管网泄漏量数据, 消防泵房位于地下1层 (相对标高-6.00m, 室内外高差0.6m) , 室外消火栓系统稳压设备设于地下1层。

因管网泄漏量数据不详, 稳压泵设计流量按消防给水设计流量的1%~3%计, 且不宜小于1L/s。室外消火栓系统稳压泵设计流量0.4~1.2L/s, 考虑室外管网埋地敷设, 不确定性因素较多, 稳压泵流量取2L/s;室内消火栓系统稳压泵设计流量0.4~1.2L/s, 稳压泵流量取1L/s。

消防给水稳压设备选型计算示意见图3。稳压泵启泵压力P_S1>15-6.7=8.3 (m) , 且P_S1≥1.8+7=8.8 (m) 。按GB 27898.3—2011要求气压水罐充气压力不应小于0.15 MPa, P₀取0.16 MPa, 稳压泵启泵压力P_S1=P₀×β₁=0.16×1.1=0.18 (MPa) , P_S2=P_S1/0.8=0.22 (MPa) , 稳压泵扬程取 (P_S1+P_S2) /2=20 (m) 。

消防给水稳压设备选型计算示意见图4。稳压泵启泵压力P_S1>58.6+15=73.6 (m) 且P_S1≥67.2+10=77.2 (m) , P_S1取0.79 MPa, P_S2=P_S1/0.85=0.93 (MPa) 。P₀=P_S1/β₁=0.75 (MPa) 。稳压泵扬程取 (P_S1+P_S2) /2=86 (m) 。

独立的室外临时高压消防给水系统按“消水规”6.1.7条设计。根据“消水规”7.2.8条, 为保证最不利消火栓的供水压力从地面算起不小于0.1 MPa, 稳压泵启泵压力应保证最不利消火栓栓口处的静压不小于0.17MPa, 考虑消防车高度及吸水管水头损失, 室外消防水池最低有效水位距室外地面高差不宜大于5m, 则P_S1>0.17+0.05=0.22 (MPa) , 气压水罐充气压力取P=0.23 MPa, 求得P_S1=0.25MPa, P_S1=0.32 MPa, 稳压泵扬程取 (P_S1+P_S2) /2=28.5 (m) 。

“消水规”仅从功能出发明确了稳压泵的流量和压力确定原则, 稳压泵选型还应根据工程具体情况由设计人员计算确定。新修编《消防给水稳压设备选用与安装》 (17S205) 编制了典型流量和压力条件下的消防给水稳压设备安装图, 具体选用时还应根据具体工程进行核对。