室内消火栓、自动喷水灭火系统合用管网的临时高压系统消防联动探讨
消火栓和自动喷水灭火系统作为民用建筑最为常用的消防水系统, 多数情况下相互独立设置, 消防联动也相互独立。但对于多单体建筑的项目 (如学校等) , 集中设置消防水池水泵房, 往往为了简化室外敷设的消防管线, 降低造价, 室内消火栓给水管网与自动喷水灭火系统等其他水灭火系统合并。对于上述系统, 《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974-2014, 以下简称“消水规”) 也有相关论述, “8.1.7, 室内消火栓给水管网宜与自动喷水等其他水灭火系统的管网分开设置;当合用消防泵时, 供水管路沿水流方向应在报警阀前分开设置。”《自动喷水灭火系统设计规范》 (GB 50084-2017, 以下简称“新版喷规”) 10.2.1条也做了对应调整。
对于合用管网系统的消防联动控制要求与独立设置系统也有较大的区别, 具体分析如下。
1 独立设置的消火栓系统的联动控制
(1) 联动控制方式, 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。当设置消火栓按钮时, 消火栓按钮的动作信号应作为报警信号及启动消火栓泵的联动触发信号, 由消防联动控制器联动控制消火栓泵的启动。
(2) 手动控制方式, 应将消火栓泵控制箱 (柜) 的启动、停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘, 并应直接手动控制消火栓泵的启动、停止。
(3) 消火栓泵的动作信号应反馈至消防联动控制器。
图1 湿式消火栓系统启泵流程
图1为湿式消火栓系统启泵流程。
2 独立设置的自动喷水灭火系统的联动控制设计
(1) 联动控制方式, 应由湿式报警阀压力开关的动作信号、出水干管上设置的低压压力开关或高位消防水箱出水管上设置的流量开关作为触发信号, 直接控制启动喷淋泵, 联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态的影响。
(2) 手动控制方式, 应将喷淋泵控制箱 (柜) 的启动、停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘, 直接手动控制喷淋泵的启动、停止。
(3) 水流指示器、信号阅、压力开关、喷淋泵的启动和停止的动作信号应反馈至消防联动控制器。
图2为湿式自动喷水灭火系统启泵流程。
3 消火栓、自动喷水灭火系统合用管网的临时高压系统
消防泵出水管合并管网, 在区域内环状供水, 供应给各单体建筑消火栓和自动喷水灭火系统的消防用水, 其典型的系统原理见图3。相比较消火栓和自动喷水灭火系统独立设置的系统而言, 节约了室外管线, 简化了系统。
图2 湿式自动喷水灭火系统启泵流程
图3 消火栓、自动喷水灭火系统合用管网的临时高压系统原理
图4 自动喷水灭火系统和消火栓合用管网系统启泵流程
联动控制如下:
(1) 联动控制方式, 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。
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。
当设置消火栓按钮时, 消火栓按钮的动作信号应作为报警信号及启动消火栓泵的联动触发信号, 由消防联动控制器联动控制消火栓泵的启动。
(2) 手动控制方式, 应将喷淋泵控制箱 (柜) 的启动、停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘, 直接手动控制喷淋泵的启动、停止。
应将消火栓泵控制箱 (柜) 的启动、停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘, 并应直接于动控制消火栓泵的启动、停止。
(3) 水流指示器、信号阅、压力开关、消防泵的启动和停止的动作信号应反馈至消防联动控制器。
图4为自动喷水灭火系统和消火栓合用管网系统启泵流程。
4 相关问题
由于“消水规”对于消防系统和消火栓系统概念的混淆不清, “新版喷规”实施之前, 自动喷水灭火系统的联动控制存在不同的认识, 比如水泵出水干管上低压压力开关是否与报警阀的压力开关功能重复;水箱出水管上的流量开关与报警阀延长器的作用是否冲突等。多数还是根据《火灾自动报警系统设计规范》 (GB 50116-2013) 的要求, 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”。
“新版喷规”明确了“湿式系统、干式系统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和报警阀组压力开关直接自动启动消防水泵”。在原理上为消火栓、自动喷水灭火系统合用管网系统的联动控制创造了条件。
4.1 消防泵和喷淋泵是依次启泵还是同时启泵
不同于消火栓和自动喷水灭火系统分别独立设置的系统, 上述合用管网的系统低压压力开关和高位水箱出水管上的流量开关均为消火栓和自动喷水灭火系统合用。火灾初期, 喷头喷水或者消火栓出水均会导致低压压力开关和流量开关的动作, 联动启动消防泵。因而, 消火栓动作和自动喷水灭火系统动作无法实现和对应水泵的一对一启动关系, 系统不再区分消火栓泵和喷淋泵。按两个系统流量和扬程的要求综合配置消防水泵。
而对于消防泵依次启动还是同时启动的问题, 设计人员可以根据需求决定。实际发生火灾时, 往往某个火灾报警源动作都伴随着其他报警源的依次触发, 如喷头喷水导致水箱流量开关动作, 管网压力下降, 同时报警阀压力开关动作, 系统低压压力开关依次动作。因此, 即便是不同消防泵依次启动, 也只是短时间的状况。
4.2 合用管网系统消防泵选择
考虑到多台水泵并联的相互影响, 合用管网系统选择消防泵时, 应当综合考虑消火栓和自动喷水灭火系统所需压力, 选择相同的扬程。同时也要复核多台水泵并联后, 流量叠加是否满足总消防水量的要求。
4.3 自动喷水灭火系统设计时间和消火栓设计时间不匹配
对于消火栓和自动喷水灭火系统合用系统而言, 一直以来都存在不同系统设计时间不匹配的问题。室内消火栓的火灾延续时间多为2~3h, 自动喷水灭火系统的火灾延续时间多为1h, 按照不同系统的设计流量和火灾持续时间计算的消防水池, 在合用系统的运行过程中可能存在水池容积提前用光的情况。之前习惯做法是喷淋泵在运行完原设计的火灾延续时间后自动关闭, 避免消防水池有效容积不足。上述做法的前提是合用系统消防泵的选择上区分消火栓和喷淋泵。
“消水规”11.0.2条“消防水泵不应设置自动停泵的控制功能, 停泵应由具有管理权限的工作人员根据火灾扑救情况确定”。根据上述规范内容, 针对自动喷水灭火系统和消火栓系统设计时间不匹配的问题, 考虑具有管理权限的工作人员根据火灾扑救情况手动停泵加以解决。
4.4 管网合并、稳压设备合用时稳压设备计算
“消水规”5.3条稳压泵章节的内容是否适用自动喷水灭火系统仍存在不同说法, “消防系统”和“消火栓系统”的混淆不清, 也是“消水规”的问题之一。作为管网合并的系统, 稳压设备合用, 其稳设备的计算选择还是需要遵循“消水规”的要求。“稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的1%~3%计, 且不宜小于1L/s。”合用管网系统的消防给水设计流量考虑室内消火栓和自动喷水灭火系统流量之和。“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。”对于合用管网系统而言, 应同时满足最不利消火栓和喷头在准工作状态时的静水压力。
4.5 低压压力开关和水箱流量开关必须兼顾自动喷水灭火系统的接入要求
对于合用管网系统, 低压压力开关和水箱流量开关必然是合用的, 这就要求低压压力开关和水箱流量开关的设置必须兼顾两个系统的联动要求。低压压力开关的动作压力必须同时满足最不利点处灭火设施 (消火栓或喷头) 静水压力应大于0.15 MPa。
流量开关动作流量满足火灾初期1个消火栓或者最不利处4只喷头的出水流量。
5 小结
(1) 室内消火栓和自动喷水灭火系统合用管网的系统对于多单体项目而言有着简化系统, 节约管网造价的优势。
(2) 合用系统的消防联动需要单独考虑, 有别于单设系统的消防联动控制。
(3) 合用系统的消防水泵配置、稳压设备设计选择等均需考虑自身特点。