现行规范《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014,以下简称“消规”)自2014 年正式实施,其解析图集15S909《“消规”图示 》也于2015年实施。根据“消规”11.0.4条“消防水泵应由消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关、或报警阀压力开关等开关信号应能直接自动启动消防水泵”^[1]。《“消规”图示》对流量开关的控制作用解析为 “消火栓系统中无稳压泵时,由高位消防水箱出水管上设置的流量开关自动启动消防水泵;有稳压泵的消防系统中流量开关只做报警信号,不直接启泵。对流量开关性能基本要求是流量不超过系统的设计泄漏补水量时,不应动作,消火栓出水后应动作”^[2]。规范对流量开关的启动流量没有明确规定值,仅规定了流量开关的灵敏度应能在管道流速为0.1~10 m/s时可靠启动^[1]。流量开关的启动流量在不同工况下设定值也不同,当启动流量在可取值范围内时,设定取值太小容易导致流量开关的误动作,设定取值太大容易导致流量开关不响应或响应不及时,如何合理取值成为工程设计的关键。本文针对临时高压消防给水系统在不同工况下流量开关启动流量如何合理设定取值展开探讨。

　　 无稳压泵的临时高压消火栓给水系统中,初期火灾时最不利处消火栓出水后流量开关应动作并直接自动启动消火栓水泵,流量开关的启泵流量应大于系统泄漏补水量,且小于最不利处消火栓出水流量。最不利点处的消火栓栓口出水流量与栓口压力、消火栓规格、龙带材质与口径、水枪口径存在对应关系。室内消火栓规格见表1^[3]。

　　 室内消火栓给水系统栓口压力的水力计算公式^[4]如下:

　　 式中H_xh———消火栓栓口的水压,mH₂O;

　　 H_q———水枪喷嘴处压力,mH₂O;

　　 h_d———水带的水头损失,mH₂O;

　　 H_k———消火栓栓口水头损失,可按2 mH₂O计算。

　　 式中q_xh———水枪射流量,L/s;

　　 B———水枪水流特性系数,与水枪喷嘴口径有关,其值可查表2。

　　 式中L_d———水带的长度,m;

　　 A_z———水带阻力系数,见表3。

　　 根据式(1)~式(3),得:

　　 消火栓系统中无稳压泵时,高位消防水箱的最低有效水位与最不利点处的静水压力H_xh应满足“消规”5.2.2 条:“一类高层公共建筑,不应低于0.10 MPa,但当建筑高度超过100m时,不应低于0.15 MPa;高层住宅、二类高层公共建筑、多层公共建筑,不应低于0.07 MPa,多层住宅不宜低于0.07 MPa;工业建筑不应低于0.10 MPa,当建筑体积小于20 000m³时,不宜低于0.07 MPa;自动喷水灭火系统等自动水灭火系统应根据喷头灭火需求压力确定,但最小不应小于0.10 MPa”^[1]。火灾时水箱至最不利消火栓处管路水损忽略不计,H_xh单位换算为mH₂O,根据式(4)可计算得水枪喷嘴流量q_xh,高位消防水箱出水管的流量开关处流量与q_xh相同,流量开关处流速为V_L(管径分为DN100 与DN150),计算结果见表4~表6。

　　 根据“消规”,消防给水系统管网的正常泄漏量应根据管道材质、接口形式等确定,当没有管网泄漏量数据时,稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的1%~3%计,不宜小于1L/s^[1],因此,管网泄漏量可按小于1L/s考虑。当流量开关处管径为DN100时,按流速换算为0.13m/s;当流量开关处管径为DN150时,按流速换算为0.06m/s,此时流速低于规范规定的流量开关灵敏度下限值0.1m/s。由表4~ 表6 计算也可知,当流量开关处管径为DN150时,表中流速低于流量开关灵敏度下限值时流量开关不能动作,且部分流速虽比流量开关灵敏度下限值高但很接近下限值,容易引起流量开关误动作,因此,为了提高流量开关启动灵敏度,建议流量开关处管径均为DN100。

　　 另一方面,无稳压泵临时高压消火栓给水系统中流量开关的启泵流量设定取值范围为1L/s≤Q<q_xh,且为了尽量避免流量开关误动作,宜尽量在可取值范围内取大值。比较表4~ 表6 计算值,显示出H_xh、消火栓口径对q_xh影响最大,为了简便工程设计时直接取值,根据表4~表6归纳,建议的不同工况消火栓系统流量开关启泵流量设定值简化见表7。

　　 当自动喷水局部应用系统接自室内消火栓系统且无稳压泵时,初期火灾最不利处消火栓出水或者最不利喷头出水后流量开关应动作并直接自动启动消火栓水泵,流量开关的启泵流量应大于系统泄漏补水量,且小于最不利处消火栓出水流量和最不利处一只喷头出水流量两者中的值小者。根据“消规”5.2.2条第4款,最不利处喷头处压力不小于0.10MPa,此时,同一系统中的最不利处消火栓的压力应大于0.10MPa,根据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2001,2005年版)公式^[5],计算结果见计算见表8。

　　 式中q———喷头出水量,L/min;

　　 K———喷头流量特性系数;

　　 P———喷头处水压,MPa。

　　 此工况下,流量开关的启泵流量设定取值范围为1L/s≤Q<q,且Q<q_xh,且为了尽量避免流量开关误动作,宜尽量在可取值范围内取大值。比较表5与表8计算值,为了便于工程设计时直接取值,建议自动喷水局部应用系统接自室内消火栓系统且无稳压泵时流量开关启泵流量设定取值为1.30L/s,对应的流量开关V_L为0.17m/s。

　　 临时高压消火栓系统中有稳压泵时,消防系统中流量开关只做报警信号,不直接启泵^[2]。流量开关的报警启动流量应大于系统泄漏补水量,且小于最不利处消火栓出水流量。根据 “消规”5.3.3 条“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”^[1],此时计算结果同表4。此工况下,流量开关的报警启动流量设定取值范围为1L/s≤Q<q_xh,且建议稳压泵的流量Q_稳需满足q_xh≤Q_稳,且为了尽量避免流量开关误动作,宜尽量在可取值范围内取大值。为了便于工程设计时直接取值,建议有稳压泵时消火栓系统流量开关报警启动流量设定值简化见表9。

　　 当自动喷水局部应用系统接自室内消火栓系统且有稳压泵时,消防系统中流量开关只做报警信号,不直接启泵^[2]。流量开关的报警启动流量应大于系统泄漏补水量,且小于最不利处消火栓出水流量和最不利一只喷头出水流量。根据“消规”5.2.2条第4款,最不利点处喷头压力不小于0.10 MPa,最不利点处消火栓栓口压力应大于0.15MPa,此工况下计算结果分别同表8与表4,流量开关的报警启动流量设定取值范围为1L/s≤Q<q,且Q<q_xh,且建议稳压泵的流量Q_稳需满足q_xh≤Q_稳。为了便于设计时直接取值,建议自动喷水局部应用系统流量开关的报警启动流量设定取值为1.30L/s,对应的流量开关V_L为0.17m/s。

　　 自动喷水灭火系统中喷淋水泵由报警阀的压力开关启泵,流量开关只做报警信号,不直接启泵^[2],流量开关的报警启动流量应大于系统泄漏补水量,且小于最不利喷头出水流量。根据 “消规”5.2.2条第4款,最不利点处喷头压力不小于0.10MPa,当初期火灾发生时,流量开关的启动流量为一只喷头出水流量,计算结果同表8。此工况下,流量开关的报警启动流量设定取值范围为1L/s≤Q<q,且建议稳压泵的流量Q_稳需满足q_xh≤Q_稳。为了简便设计时直接取值,建议流量开关的报警启动流量设定取值为1.30L/s,对应的流量开关V_L为0.17m/s。

　　 临时高压消防给水系统的高位消防水箱出水管的流量开关处管径宜为DN100,在不同工况下,高位消防水箱出水管上的流量开关启动流量的设定取值如下:

　　 (1)流量开关启泵流量的设定取值。无稳压泵的临时高压消火栓系统中,建议流量开关启泵流量设定取值见表7;当自动喷水局部应用系统接自室内消火栓系统且无稳压泵时,建议流量开关启泵流量设定取值为1.30 L/s,对应的流量开关V_L为0.17m/s。

　　 (2)流量开关报警启动流量的设定取值。临时高压消火栓系统中有稳压泵时,建议流量开关的报警启动流量设定取值见表9。当自动喷水局部应用系统接自室内消火栓系统且有稳压泵时,建议流量开关的报警启动流量设定取值为1.30L/s,对应的流量开关V_L为0.17m/s。自动喷水灭火系统中,建议流量开关的报警启动流量设定取值为1.30L/s,对应的流量开关V_L为0.17m/s。