高層建筑消防給水的超壓和泄壓問題

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簡介： 超壓問題在高層建筑消防給水中客觀存在，給消防給水系統(tǒng)帶來損害。分析了造成超壓的成因，以及采取的防超壓措施，并對泄壓閥的應(yīng)用提出具體意見。
關(guān)鍵字：超壓 防超壓 泄壓 泄壓閥 泄流量

Overpressure and Release in the Fire System of High Rise Building

Jiang Wenyuan

　　Abstract: Overpressure is harmful to the fire water system of high rise building. The author analyses the factors which cause the overpressure and proposes some suggestions to prevent it. Specific recommendations on the application of pressure release valve are provided.

1　消防給水系統(tǒng)超壓原因
　　《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-95)第7.5.6條規(guī)定：“高層建筑給水系統(tǒng)應(yīng)采取防超壓措施”。這是我國第一次將超壓和防超壓措施列入規(guī)范條文。消防給水系統(tǒng)的超壓是指系統(tǒng)內(nèi)的水壓超過其工作壓力限值，造成管道、配件、附件、器材和設(shè)備的損壞，影響消防給水系統(tǒng)正常運(yùn)行的現(xiàn)象。超壓問題在高層建筑消防給水中客觀存在，應(yīng)引起注意，并采取防治對策。
　　消防給水系統(tǒng)超壓的原因大致有以下情況：
　　(1)按設(shè)計(jì)流量選消防水泵，而水泵的流量～揚(yáng)程曲線較陡直，當(dāng)消防水泵在小流量運(yùn)行時(shí)會出現(xiàn)超壓。小流量運(yùn)行指火災(zāi)初期和消防水泵自檢時(shí)的情況。此時(shí)，滅火設(shè)施出水量較小，消火栓的水槍為1～2支，自動噴水滅火系統(tǒng)的噴頭數(shù)為1～3個(gè)。
　　(2)消防水泵從給水管網(wǎng)直接吸水，水泵揚(yáng)程按給水管網(wǎng)的最低水壓計(jì)算。水泵運(yùn)行時(shí)如正逢給水管網(wǎng)的最高水壓，而給水管網(wǎng)的最低水壓與最高水壓相差較大時(shí)，就會出現(xiàn)超壓。
　　(3)消防給水管網(wǎng)按最低位置的室內(nèi)消火栓靜水壓力0.80MPa進(jìn)行豎向分區(qū)，管網(wǎng)未采取完善的減壓措施，當(dāng)消防水泵啟動時(shí)，管網(wǎng)下部的消火栓會由于動壓值大于靜壓值而出現(xiàn)超壓。
　　(4)消防水泵因故障或停電而突然停轉(zhuǎn)，停泵水錘造成超壓。
　　(5)消防給水豎向分區(qū)采用減壓閥分區(qū)給水方式，當(dāng)減壓閥因故障而關(guān)閉不嚴(yán)、或旁通管上閥門失控時(shí)，會造成下區(qū)給水管網(wǎng)的超壓。
　　(6)消防給水采用水泵對口抽給水方式，即下區(qū)的水泵出水管與上區(qū)水泵吸水管直接連接，當(dāng)止回閥不嚴(yán)密時(shí)，下區(qū)的水泵會因靜水壓力大于其工作壓力而超壓。
　　(7)穩(wěn)壓泵低位設(shè)置，其吸水管若引自高位水箱，當(dāng)靜水壓力大于其工作壓力時(shí)會出現(xiàn)超壓。
　　(8)消防給水豎向分區(qū)的上區(qū)和下區(qū)共用水泵接合器，當(dāng)防止串壓的止回閥不嚴(yán)密時(shí)，下區(qū)會出現(xiàn)超壓。
　　(9)集中或區(qū)域的，設(shè)有穩(wěn)壓泵或氣壓水罐的臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)，由于管道較長，水頭損失值較大，消防給水管網(wǎng)的穩(wěn)壓值對消火栓等滅火設(shè)施會造成超壓。
　　(10)消防車車用消防泵串聯(lián)運(yùn)行向水泵接合器供水造成室內(nèi)消防給水管網(wǎng)超壓。
　　(11)消防水泵的實(shí)際揚(yáng)程和產(chǎn)品樣本不符，而且偏差較大，造成超壓。
　　(12)給水管網(wǎng)排氣閥設(shè)置位置不當(dāng)或未設(shè)置排氣閥，管網(wǎng)內(nèi)存有的氣體在外力的作用下處于壓縮狀態(tài)造成超壓。

2　防超壓措施
　　在12個(gè)超壓成因中，與水泵有關(guān)的占了8個(gè)。目前國內(nèi)采取的防超壓措施，大致如下：
2.1　采取技術(shù)措施，防止超壓產(chǎn)生
　　(1)選用流量～揚(yáng)程曲線平緩的水泵，其中值得推薦的是：建筑消防特種泵(原名切線泵)，流量～揚(yáng)程曲線特別平緩，呈恒壓狀態(tài)。
　　(2)采用多臺水泵，小流量時(shí)小泵運(yùn)行或單泵運(yùn)行，大流量時(shí)大泵運(yùn)行或多泵并聯(lián)運(yùn)行。
　　(3)消防給水管網(wǎng)豎向分區(qū)時(shí)，不按最低位置的室內(nèi)消火栓靜水壓力0.80MPa進(jìn)行分區(qū)，適當(dāng)留有余地；或按0.80MPa值進(jìn)行豎向分區(qū)，但采取相應(yīng)的有效的減壓措施。
　　(4)采用恒壓變流量變頻調(diào)速水泵供水，使水泵供水壓力在流量變化時(shí)保持恒定。
　　(5)消防水泵從給水管網(wǎng)直接吸水時(shí)，以給水管網(wǎng)的最高水壓對水泵的工作情況進(jìn)行校核，防止超壓。
　　(6)對采用減壓閥分區(qū)的給水方式，當(dāng)有可能因減壓閥故障或旁通管閥門失控而造成超壓時(shí)，不設(shè)旁通管，同時(shí)減壓閥采用串聯(lián)設(shè)置方式。
　　(7)水泵對口抽給水方式的給水管網(wǎng)，或上下區(qū)共用水泵接合器時(shí)采用優(yōu)質(zhì)水密性能好的止回閥。
　　(8)穩(wěn)壓泵低位設(shè)置時(shí)，其吸水管從消防水池引來可以防止超壓。
　　(9)水泵出口處設(shè)置速閉止回閥等裝置，可以有效防止停泵水錘。
2.2　提高整個(gè)消防給水系統(tǒng)的承壓能力
　　使之在一般情況下出現(xiàn)的超壓，在提高承壓能力后在允許工作壓力范圍之內(nèi)。
2.3　采取相應(yīng)泄壓和穩(wěn)壓設(shè)施，使超壓值不致造成損害
　　泄壓和穩(wěn)壓設(shè)施有回流管、安全閥、泄壓閥、穩(wěn)壓閥、氣壓罐等。正在修訂的《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)條文中對泄壓閥的設(shè)置作出規(guī)定。
　　實(shí)踐證明泄壓閥反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確、可靠，可以有效防止因超壓而造成的損害。泄壓閥在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)注意以下兩個(gè)問題：
2.3.1　設(shè)置位置
　　泄壓閥設(shè)置在消防水泵出口處，或在止回閥前(沿水流方向)或在止回閥后，或前或后都可有效防止因(1)、(2)、(6)等原因而造成的超壓。但停泵水錘或因管網(wǎng)內(nèi)存氣而造成的超壓，當(dāng)泄壓閥位于止回閥后才能有效防止。因此，泄壓閥的最佳位置應(yīng)在水泵出口處的止回閥后。
2.3.2　泄壓閥口徑
　　泄壓閥口徑直接影響水泵運(yùn)行工作點(diǎn)及其實(shí)際揚(yáng)程和流量。
　　圖1中的H～Q為水泵流量～揚(yáng)程曲線，RAB為AB管段的阻力曲線，B點(diǎn)為泄壓閥設(shè)置點(diǎn)，泄流量為Q′。從Q′起作BC管段的阻力曲線RBC，將RAB和RBC串聯(lián)合成阻力曲線R，R和H～Q曲線交點(diǎn)M為水泵的工況點(diǎn)。

圖1　從管中分出部分流量的供水曲線

　　由圖1可知，泄壓閥口徑越大，Q值越大，RBC的位置就越偏右側(cè)，串聯(lián)后的R曲線位置就會越低，M點(diǎn)的位置也就相應(yīng)降低。因此，泄壓閥的口徑直接決定水泵的工況點(diǎn)，直接決定水泵的揚(yáng)程和流量，一般情況泄壓閥的口徑可與水泵出水管同徑或小一級。由于R曲線高于RAB，是RAB和RBC的串聯(lián)組合曲線，因此無需擔(dān)心M工況點(diǎn)會低于無泄壓閥時(shí)的水泵原工況點(diǎn)。

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