超高层建筑消防水泵联动控制要点

李维时

(中国建筑设计研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

随着经济建设的发展，我国超高层建筑的建设数量不断增加，但随着超高层建筑技术的飞速发展，相关的结构、消防等诸多问题出现，尤其是建筑消防问题，一旦发生火灾，财产损失不可估量。

对电气专业设计人员来说，超高层建筑的电气设计在很多方面不同于低层建筑，如负荷等级的划分、备用电源的设置、层变电室的设置、设备运输及设备后期的二次更换、消防水泵的控制原理图等。其中，在电气设计过程中，超高层建筑消防水泵的联动控制就是一个比较复杂的问题。

鉴于国内超高层建筑工程项目的不断涌现，设计人员对超高层消防水泵控制标准图集的需求也越来越迫切。2016年，由笔者所在单位主编完成的标准图集16D303-3《常用水泵控制电路图》(以下简称“《图集》”)，则很好地补充了有关超高层消防水泵控制电路图的相关内容。因此，本文就从超高层消防给水系统展开分析，以期电气设计人员能够更熟悉工程，更熟练地使用标准图集。

1 超高层建筑消防水系统的分类

消防水泵的联动控制主要是根据消防水系统的设计方案来确定。在设计过程中，应由给水排水专业提出控制要求，电气专业依据此要求，确定消防泵配电箱(柜)的二次原理图。

然而依据建筑物的建筑形态、高度等差别，超高层建筑消防给水系统的分类较多。部分给水排水专业的设计人员由于对系统的原理理解的不够透彻，给电气专业提出的控制条件不准确，造成电气的控制原理图选择不正确，丢失设置在异地的联动启泵信号等。

1.1 五种消防给水系统的类型及特征

目前国内超高层建筑常用的5种消防给水系统及其设置特点如表1所示。

由表1了解到，超高层常用的5种消防给水系统形式为：直接加压给水、消防水泵直接串联给水、消防水泵转输水箱给水、重力流给水、常高压消防给水系统。其中，前4种给水系统属于临时高压消防给水系统，最后一种为常高压消防给水系统。

超高层建筑常用的5种消防给水系统 表1

1.2 五种消防给水系统的区别

(1)直接加压给水消防系统

此系统在建筑设计中广泛应用于各类建筑物，给水系统通过主干管上的压力开关、高位水箱上的流量开关、报警阀上的压力开关，联动启动消防泵(消火栓泵和喷洒泵)。由于这种系统广泛应用于各类建筑物，联动控制比较常见。其原理图及控制电路图均参见《图集》中常用水泵控制方案中的相关内容，本文不再赘述。

(2)消防水泵直接串联给水系统(俗称“泵穿泵消防给水系统”)

此消防给水系统为消火栓或自动喷水灭火系统。采用高、低区消防水泵直接串联方式，向建筑物高区供水，消防水泵、消防转输泵均为一用一备。该系统设备的设置特点是：消防给水系统分高、低区分别设置两套给水系统，共用消防水池。低区设置传统的直接压力供水系统，就是当地区发生火灾时，传统的消防泵控制方式。原理图如图1所示。

图1 消防水泵直接串联给水系统原理图

低区消防水系统的消防联动要求为：当低区确认发生火灾后，低区消防泵由低区消火栓出水干管上的压力开关和中间水箱(低区高位水箱)出水管上的流量开关以及低区报警阀上的压力开关，直接控制启动低区消防泵。这两个信号，应直接接入低区消防泵控制柜，直接联动启泵。低区转输泵的控制图可详见《图集》中XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。低区消防水泵的控制图，可详见《图集》中XKCF-1-2～XKCF-3-2。

高区消防水系统的消防联动要求为：当高区确认发生火灾后，高区消防连锁触发信号(压力开关、流量开关等)首先启动低区的转输泵；该转输泵启动完成后，由其运行信号连锁高区的串联消防水泵(高区消防泵)控制柜延时启动。高区消防水泵的控制图可详见《图集》中XKCF-4-2～XKCF-6-2方案。

(3)消防水泵、转输水箱串联给水系统

此消防给水系统采用消防泵，转输水箱串联方式，向建筑物高区供水。该系统又称泵穿水箱消防给水系统。考虑建筑物形式，系统特点等原因，此类系统又分为2种使用情况。

第一种情况：消火栓系统与喷洒系统各自独立设置。消防给水系统采用消防泵，转输水箱串联方式，向建筑物高区供水。消火栓和自喷系统的转输供水设施相互独立，消防水泵、消防转输水泵均一用一备。自喷系统设置同上。原理图(以湿式消火栓给水系统为例，自喷系统同)如图2所示。

图2 消火栓系统与喷洒系统各自独立设置原理图

图3 消火栓和自喷系统共用转输供水设施原理图

该系统设备的联动控制要求：1)各级消火栓泵(或自喷泵)控制要求：着火区域消火栓泵出水干管上的压力开关及相应区域的流量开关信号，启动本区域相应的消火栓泵。消防水泵的控制方案，详见《图集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各级转输泵的控制要求：着火区域消火栓泵(或自喷泵)启动后，启动信号连锁下一级转输水泵延时启动。本级转输泵启动后，启动信号连锁下一级转输水泵延时启动。转输水泵的控制方案，详见 《图集》XKCF-7-2～XKCF-9-2。3)各级转输水箱设置超低水位报警信号。

第二种情况：消火栓和自喷系统共用转输供水设施。每组消防水泵一用一备、消防转输水泵均二用一备。消防给水系统原理图如图3所示。

这种系统采用消火栓和自喷系统共用转输供水设施时，系统设置特点为：每组消防水泵一用一备、消防转输水泵均二用一备。

该系统各设备的联动控制要点：1)各级消火栓泵控制要求：发生火灾时，着火区域消火栓泵出水干管上的压力开关及相应区域的流量开关信号，启动本区域相应的消火栓泵。消防水泵的控制方案详见《图集》XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。2)各级自喷泵控制要求：发生火灾时，由湿式报警阀压力开关等信号启动本区域相应的自喷泵。消防水泵的控制方案详见《图集》XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。3)各级转输泵的控制要求：着火区域任一消火栓泵、自喷泵启动后，启动信号连锁下一级转输水泵延时启动。本级转输泵启动后，启动信号连锁下一级转输水泵延时启动。当消火栓泵和自喷泵均启动时，启动信号连锁启动下一级转输水泵第2台泵延时启动。各级转输泵逐级启动。转输水泵的控制方案详见XKCF-10-3～XKCF-11-3方案。4)各级转输水箱设置超低水位报警信号。

(4)重力流消防给水系统

该系统的特点是：建筑物在顶部区域设置临时加压消防给水泵；其余区域消防给水由屋顶消防水池重力流供水，但是水池是“小水池”，存储水量不满足3h消防用水量要求；消火栓和自喷系统共用转输供水设施；转输水箱串联方式，向建筑物高区供水。消防转输水泵均二用一备。原理图如图4所示。

图4 重力流消防给水系统原理图

该系统设备的联动连锁控制要点：1)建筑物顶部消火栓泵、自喷泵控制要求：发生火灾时，着火区域消火栓泵出水干管上的压力开关及相应区域的流量开关信号，启动本区域相应的消防泵。消防水泵的控制方案，详见《图集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各级转输泵的控制要求：发生火灾时，消火栓系统的各级压力开关、流量开关、报警阀压力开关或自喷系统的湿式报警阀的压力开关信号启动最上一级消防转输泵。3)第一级转输水泵的控制方案，详见《图集》XKCF-12-3，XKCF-13-3。4)其他各级转输泵受上一级转输泵的启动信号控制：消火栓系统和自喷系统的连锁触发信号与各级转输水泵的二台泵一一对应。当一个系统的触发信号动作，只启动对应的一台转输水泵；当第二个系统的触发信号动作时，各级转输水泵的第二台水泵均逐级连锁启动。其他各级转输水泵的控制方案，详见《图集》XKCF-10-3，XKCF-11-3。5)各级转输水箱设置超低水位报警信号。

(5)(常)高压消防给水系统

该系统的特点是：在建筑物顶部区域设置临时加压消防给水泵；其余区域为(常)高压消防给水系统；由屋顶消防水池(大水池，即储存水量满足3h消防用水要求)供水；消火栓和自喷系统共用转输供水设施；转输水箱串联方式，向建筑物高区供水；消防转输水泵均二用一备。原理图如图5所示。

图5 (常)高压消防给水系统原理图

该系统设备的联动控制要点：1)建筑物顶部消火栓泵、自喷泵控制要求：发生火灾时，由出水干管上的压力开关、湿式报警阀压力开关等信号，启动建筑物顶部的消火水泵。消防水泵的控制方案，详见《图集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各级转输泵的控制要求：为屋顶水箱直接供水的转输泵，受屋顶消防水池的水位控制：低水位启动一台转输泵，次低水位两台转输泵同时启动。其他各级转输泵受上一级转输水箱水位控制：低水位启动一台转输泵，次低水位两台转输泵同时启动。 转输水泵的控制方案，详见《图集》XKCF-14-3，XKCF-15-3。

3)各级转输水箱设置超低水位报警信号。

2 在超高层电气设计中，消防联动控制应注意的其他几个问题

在超高层建筑中，对不同的消防给水系统，不同位置的消防水泵、消防转输泵的控制要求及相应的控制方案均存在差别，需设计人员依据工程的实际情况，与给水排水专业设计人员核实控制要求后，进行控制电路图方案的选择。

另外各消防系统的联动控制除了前面提到的各种要求外，还有一些需要电气设计人员注意的地方。

(1)超高层消防给水系统多数情况下，消防水泵、转输泵的连锁信号取自非本地的触发信号。比

如地下一层消防泵房转输泵的启泵信号，来自本地压力信号及避难层或屋顶层的流量开关信号；避难层消防泵的启泵信号，来自地下一层的转输泵启泵的延时信号等等。设计人员在设计的时候，首先理解整个消防给水系统的启动条件，在平面图中把不同位置的信号表达、描述清晰，以免丢项、落项。

(2)在超高层消防给水系统中，要清楚特殊专属水泵的作用。需要注意的是，当在消火栓和自喷系统共用转输给水设施时，每组消防转输泵的联动控制系统需要设置2个联动控制模块，来进行消防联动控制。因为是两个系统，消火栓系统及喷洒系统分别联动启动转输泵。

(3)在重力流消防给水系统中，建筑物顶部区域消火栓出水干管上的压力开关、自喷系统的湿式报警阀压力开关、均应有3对常开触点，作用分别是：启动消火栓或自喷泵；启动最上一级消防转输泵；连接消防报警输入模块，反馈信号。

3 结束语