随着《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB50974-2014, 以下简称“水消规”) ^[1]的实施以及《火灾自动报警系统设计规范》 (GB 50116-2013, 以下简称“火规”) , 在新规下设计的工程也逐步进入验收阶段, 笔者负责的多个项目在进行消防检测时, 消火栓系统主泵的自动启动均经历了多次的反复才测试成功。针对于此, 笔者对如何合理确定消火栓主泵自动模式的启动方式, 如何设置低压压力开关启动压力值, 如何设置流量开关启动流量值以及稳压泵的启泵、停泵压力值等作了一定的研究与梳理, 同时通过两个典型对比案例进一步解析规范, 并给出了详尽的方法或数值。

　　 “水消规”中的要求: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。

　　 “火规”中对消火栓泵的要求:应由消火栓系统出水干管上设置的低压压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关或报警阀压力开关等信号作为触发信号, 直接控制启动消火栓泵, 联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态影响。

　　 “火规”中对喷淋泵 (湿式系统) 的要求:应由湿式报警阀压力开关的动作信号作为触发信号, 直接控制启动喷淋消防泵, 联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态影响。

　　 通过以上对比不难发现“水消规”及“火规”均对临时高压消火栓系统的启动方式增加了“自动模式”, 并提高到和喷淋系统启动方式保持一致, 提高了系统的安全性;低压压力开关及流量开关就是在消火栓系统中行使湿式喷淋系统报警中压力开关的作用。低压压力开关及流量开关相对于报警阀的产品及应用来说都还不够成熟, 在实践中探索其使用很重要。

　　 (1) 某高层办公楼 (以下简称“办公楼”) , 建筑面积8.2万m², 一类高层民用建筑;地上17层, 地下2层, 建筑高度77.5m;屋顶水箱36m³, 设置在屋面最高点, 不能满足高区最不利消火栓静水压要求, 设置了稳压设备1套, 稳压泵流量1L/s, 系统示意见图1 (图中:H为最不利消火栓至主泵低压压力开关几何高差74.9m;H₁为消防水箱最低水位至最不利消火栓的几何高差9.0m;H₂为消防水箱最高水位与稳压泵出水电接触点压力表位置几何高差2.9m;H₃为消防水箱最低水位与止回阀位置几何高差0.7m;H₄为消防水箱最高水位与最低水位几何高差2.0m) 。

　　 (2) 某高层住宅 (以下简称“住宅楼”) , 地上22层, 建筑高度70.5 m, 为H>54 m高层住宅, 屋顶水箱设置在屋面最高点, 能满足高区最不利消火栓静水压要求, 系统示意见图2 (图中:H为最不利消火栓至主泵低压压力开关高差67.4 m;H₁为消防水箱最低水位至最不利消火栓的高差7.7m;H₂为消防水箱最高水位与流量开关位置高差6.2m;H₃为消防水箱最低水位与止回阀位置高差5.4m;H₄为消防水箱最高水位与最低水位几何高差1.2m) 。

　　 办公楼消火栓系统现场安装完毕后, 专业人员开始调试, 将稳压泵启泵压力P₁设置为0.07 MPa (满足“水消规”图示^[2]P₁>15-H₁的要求) , 稳压泵停泵压力P₂设置为0.09MPa (满足“水消规”图示^[2]P₂=P₁/0.8的要求) , 消防主泵启泵压力P设置为0.84MPa (满足“水消规”图示^[2]P=P₁+H₁+H-7的要求) ;将流量开关的动作流量值设定为3L/s。

　　 压力设定完毕后, 开始测试, 此时稳压泵出口压力表显示0.08MPa, 最不利消火栓处C点压力表显示0.161MPa;开始对最不利消火栓进行放水试验, 放水开始后最不利消火栓处C点压力表值迅速下降, 稳压泵启动, 同时流量开关动作并进入30s延时状态 (考虑到流量开关会受流量波动的影响, 采用时间继电器) , 主泵连锁启动, 稳压泵停止, 结束测试。

　　 继续测试, 压力设置不变, 屏蔽流量开关, 测试低压压力开关启泵情况, 当稳压泵出口处压力表下降为0.07 MPa时稳压泵启动, 最不利消火栓处压力表继续下降, 当下降到0.10 MPa时, 压力不再迅速下降, 基本稳定在0.10 MPa处, 而此时主泵出水管道低压压力开关处压力显示也基本稳定在0.85MPa附近, 因未达到其设定压力值0.84 MPa, 故主泵不可能启动。

　　 原因分析, 开始放水时稳压泵刚启动a点压力大于b点压力, 止回阀不动作, 随着时间的推移, 稳压泵压力下降, 当下降到0.03 MPa时, b点压力大于a点压力, 止回阀打开, 水箱旁通管导通出水, 由于水箱还在补水, 消防水箱水位几乎未下降, 此时主泵出水管道低压压力表处压力与设定值还有0.01MPa的差距。调试人员关闭消防水箱补水管道阀门, 水箱水位开始下降, 但下降非常缓慢。理论上, 测试初期消火栓栓口压力为0.1MPa左右, 根据计算此时消火栓出流量在3.5L/s左右, 要实现0.01 MPa的压降需水箱液位下降1m, 也就是水量放掉18m³后才会启动主泵;在不考虑补水的情况下, 大概要85min才可以实现, 这是绝对不允许的。再者, 将主泵的动作压力设置为0.85MPa, 明显小于最高水位至主泵启泵压力表的几何高差, 这种稳压泵压力的设置是不合适的, 也不可能启动主泵, 故停止测试。

　　 根据“水消规”5.3.3条文^[1]及其图示条^[2]规定, 稳压泵的设计压力要同时满足3个条件。测试人员发现, 本测试中压力设定值虽然满足“水消规”图示^[2]P₁>15-H₁, 但并未满足且>H₂+7的要求, 重新设定压力, 将稳压泵启泵压力P₁设置为0.12 MPa (满足“水消规”图示^[2]P₁>15-H₁且>H₂+7的要求) , 稳压泵停泵压力P₂设置为0.15MPa (满足“水消规”图示^[2]P₂=P₁/0.8的要求) , 消防主泵启泵压力P设置为0.88MPa (满足“水消规”图示^[2]P=P₁+H₁+H-7的要求) 。重复上述测试过程, 稳压泵出口处压力表压力下降至0.09 MPa附近时, 低压压力开关动作, 主泵顺利连锁启动。

　　 住宅楼未设置稳压设备, 消防主泵启泵压力P的波动最大即为最高和最低水位的高差, 由于压力波动太小, 所以根本无法设置消防主泵启泵低压压力开关的数值, 只能通过流量开关来启动消防主泵。

　　 测试人员将流量开关的动作流量值设定为3L/s, 此时最不利消火栓处C点压力表显示0.08 MPa;开始对最不利消火栓进行放水试验, 放水10min后流量开关始终未动作;结束本轮测试。

　　 原因分析, 最不利消火栓在0.08 MPa的静水压下, 理论出流量约为2.9L/s, 小于设置的动作流量3.0L/s, 而且压力随着消防水箱液位的下降而下降, 最不利消火栓的出流量会逐步减少, 始终无法达到3.0L/s的设定值, 自然流量开关也就不会动作。

　　 重新设定流量开关动作流量值, 将其设置为2.0L/s, 然后对最不利消火栓进行放水试验, 放水开始后最不利消火栓处C点压力表数值下降同样不明显, 但流量开关迅速反馈信号进入30s延时状态, 35s左右主泵顺利启动。

　　 “水消规”^[1]虽然对消防泵的启动方式给出了要求, 但不够详尽, 而“水消规”图示^[2]同样也不够周全缜密。笔者通过多个项目的现场测试, 总结了有稳压装置 (水箱旁设置) 与无稳压装置的自动模式启泵方式, 给出以下建议以飨同行, 至于稳压装置设置在水池旁的系统与本文中稳压装置设置在水箱旁的系统, 其分析方法基本雷同, 不再赘述。

　　 (1) 有稳压装置的消火栓系统, 稳压泵启泵压力的设置与优先启动低压压力开关还是流量开关有很大的关系, 在其仅满足P₁>15-H₁的要求时, 会优先启动流量开关, 在其满足P₁>15-H₁且>H₂+7的要求时, 会优先启动低压压力开关。由此看来, 有稳压装置的消火栓系统, 低压压力开关及流量开关均能有效启动消火栓主泵, 在低压压力开关 (流量开关) 未发生故障时, 均为压力开关发挥作用, 流量开关 (低压压力开关) 作为一个有效的补充和备用。

　　 “水消规”^[1]中虽然规定了低压压力开关及流量开关自动启动消防主泵, 但并未明确是否要求同时采用两个信号。笔者建议此类消火栓系统二者均应作为主泵的启动方式, 其信号分别引至消防泵控制箱, 在低压压力开关故障时仍能可靠启泵。需要注意的是, 应将流量开关设置在止回阀的后端 (按水箱出流方向) , 否则流量开关会受到稳压泵压力的影响而延缓流量开关的动作, 当然对于有稳压装置的消火栓系统在选择流量开关启动流量时要充分考虑稳压泵动作对其的扰动。

　　 (2) 流量开关作为消火栓系统尤其是无稳压装置的消火栓系统的重要部件, 国家尚未出台相关产品的技术标准, 同时既然“水消规”^[1]5.3.3条要求同时满足3款的规定, 也就是要求优先发挥压力开关的作用。“水消规”^[1]5.3.3条中自动启泵压力值的设定是系统调试成功与否的关键, 笔者认为可以按条文第2款规定, 先设定消防主泵的启动压力, 然后反推稳压泵的启动压力, 不必拘泥于“水消规”图示^[2]中的稳压泵启泵压力P₁>15-H₁且>H₂+7的要求来计算设定值。案例中可以直接设置主泵启动压力为0.88~0.89 MPa (H+H₁+H₄+2~3m^[3]) , 然后根据几何高差推算稳压泵启泵压力为0.12~0.16 MPa (2~3m+H₂+7~10m) 。

　　 (3) 在无稳压装置的消火栓系统 (或者是稳压设备设置在地下室并从消防水池吸水的系统) 中, 靠低压压力开关来启泵是基本不现实的, 而仅能采用流量开关作为主泵的启动方式, 这样一来此类消火栓系统启泵的安全性相对于有稳压装置的系统较弱, 建议此类系统保留消防按钮的启动方式, 以增加其安全性。

　　 (4) 流量开关启动流量值的数据在“水消规”^[1]及其图示^[2]中均未给出。对于无稳压装置的消火栓系统, 笔者建议其可根据最不利消火栓处水箱最低水位时静水压计算出的消火栓出流量来确定, 普通建筑 (SN65消火栓) 流量开关启动流量2L/s左右为宜。对于有稳压装置的系统, 笔者建议其可根据最不利消火栓处对应启泵压力静水压计算出的消火栓出流量来确定, 普通建筑 (SN65消火栓) 流量开关启动流量3L/s左右为宜, 当然, 流量开关的启动流量还应大于渗漏量, 并结合管网的规模尤其是埋地敷设的管网规模来综合考虑。

　　 (5) 尽量加大止回阀处静水压H₃高度, 同时应选择阻力较小的止回阀, 以确保流量开关的动作。