浅析消防水池各个水位及消防水泵自动启动方式

【摘要】建筑设计中消防水池作为防火给水系统最基础的设施，对灭火的效果有着极其重要的作用，文章主要对《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014中消防水池各个水位的论述，总结了消防水池各个水位的确定，本文通过对消防水泵自启动进行分析，能够很好的对压力开关、流量开关等的值进行设定。

【关键词】最低有效水位；最低报警水位；最高水位；最高报警水位；溢流水位；进水管管底标高；压力开关；流量开关；水泵自动启动

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.106

1、对消防水池进行设计

防火水池的有效容积应为火灾持续时间内，各消防系统同时使用的消防水量之和。为了能够确保室外消防用水，供水管网在设计中就必须要让消防水池能够装满水。通过消防水池的设计能够满足室外消防用水的需求。设置二路补水管时，消防水池有效容积可以减去火灾持续期间的补给量。补水时，应选用小流量补水管。当总容量超过500m3时，可分成两个单独使用的消防水池。

2、消防水池及泵房的设计现状分析

2.1 对建筑平面的布置以及建筑面积的利用产生了重要的影响

一般情况下，为防止消防池建设占用商业价值面积，消防水池和泵房一般设在地下室，而消防水池所占面积公式为A=V/h，相关规范对消防水池高度没有规定，但由于地下室设计的合理性和消防泵自注吸起动方式的影响，消防水池的高度往往低于地下室的高度。但由于地下室设计合理，以及消防泵自灌启动方式的影响，本文假定地下室高度为5米，除水箱顶、底板、水池自身顶板厚0.2米外，预留水池溢流高度0.4米和水池底高0.6米。所以这个消防水池的高度最多约3.5米。由此可以看出，消防水池的占用面积对地下室的使用有很大的影响。

2.2 具有较大的造价投资

消防水池和泵房的造价主要包括其本身的土建成本、基础成本、泵房设备成本等。

因消防水池面积、体积、地质条件及泵房设备等方面有较大的差别，所以在投入金额上也会有较大差异，由此引起种种问题：

一是存在安全隐患，管理难度大。灭火水池及其管道要清洗、保持其清洁、检查水泵、保证消防设施正常运转，但由于消防系统在实际中经常处于闲置状态，容易使人产生麻痹思想，面对突发性火灾，有些消防水池水量不足或者没有水、水泵生锈，消防设施虚设，造成无法估量的后果；二是水资源浪费。由于消防水池里的水不常用，以免变成一潭死水，每个消防水池要定期更换，更换数百吨或更多的消防水池，可以想象，全国每年有那么多的消防水池需要更换水，这会浪费多少水，这一浪费加剧了我国水资源的紧张状况；三是生活用水质量下降。由于消防、生活用水比消防、生活用水更多，因此在消防、生活用水方面也更多。池水循环周期较长，这不仅会减少水中的余氯，还会导致大量细菌生长、繁殖，严重影响生活用水质量。

3、消防水池各个水位总述

首先根据2014年GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》（以下简称“消规”），

多年来指导工程界的执行，其中有关消防水池设计中各个水位在执行过程中出现了不同的争议，经本人整理多年的设计经验且查阅了相关资料，将消防水池设计中各个水位整理如下，与同行们商榷。

4、《消规》中有关水位的表述

《消规》4.3.9条第一款：消防水池的出水管应保证消防水池的有效容积能被全部利用；第二款：消防水池应设置就地水位显示装置，并应在消防控制中心或值班室等地点设置显示消防水池水位的装置，同时应有最高和最低报警水位；依据条文说明：各类水位的设定是为了保证消防水池不因泄洪或各种因素漏水造成水源不足而采取的技术措施。为达到以上目的，设定最低有效水位、最低报警水位、最高报警水位、最高报警水位、为确保有效灭火水源充足的目的，采取过水水位和进水管底标高的技术措施，防止生活饮用水被污染。

5、最低有效水位

设置最低有效水位是为了充分利用消防水池的有效容积，增加消防水池的有效利用率，减少死水量，达到节地节水的要求。

通常通过下列措施来实现：

（1）按照消毒法5.1.13-4离心式消防泵吸水口的潜深应满足消防水泵最低水位运行的安全性要求，消防水池最低有效水位下拉管喇叭口的沉深，在使用旋流式喷嘴时，水深不小于200mm，沉水深度不能小于200mm，旋流喷嘴的水流速度和水力条件不能小于200mm。

实施规范中一般消防水池最低有效水位采用消防水泵吸水喇叭口以上0.6m水位，在消防泵吸水管上設置防旋器时，其最小有效水位为防止旋流器顶部高于0.2m。详见图（a）。

图（a）中：A-消防水池最低水位线；D-吸水管喇叭口直径；

h1-喇叭口底到吸水井底的距离；h3-喇叭口底到池底的距离

（2）在消防水池中安装轴流深井泵，其第一个水泵叶轮底部应低于消防水池最低有效水位线，并且，能够充分利用消防水池等消防水源的有效蓄水量或有效水位，并且要满足消防水池等消防水源的要求，且泵设计流量不小于0.6L/s，当泵设计流量大于125L/s时，应根据泵的性能确定沉没深度，并满足水泵的气蚀要求。

（3）遇火不定时，为确保消防泵随时启动，依赖于供水的消防泵要经常注满水，以确保及时启动供水，所以消防泵应该自灌吸水，《消规》第5.1.12条：作为强制性规定，消防泵应采用自注吸水。

6、最低报警水位

消防水池设置会因各种原因导致水位降低：（1）进水管上的液位控制阀出现故障，水池无法正常补水而导致水位降低；（2）消防水池因为蒸发原因导致水位降低；（3）消防水池管道、管件锈蚀渗漏发生大量泄漏导致水位降低。因此消防水池需要设置最低水位报警，提醒物业维修人员及时发现险情，及时检修，随时保证水池的有效水位。因此，水位低于正常水位50～100mm时，应向消防控制中心或值班室报警。

但此处最低报警水位决不能等同于最低有效水位。如果水池因各种原因水位降低至最低有效水位才报警，此时消防水池的水量就会严重不足，大大降低了消防给水灭火的安全性。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》15S909中第27页，提示1：水位降低至最低有效水位时应报警。因泄漏、蒸发等原因而导致水位降至最低有效水位的概率是很低的，几乎是不存在的。只要物业管理人员及时维修，水位降至最低报警水位时管理人员就能察觉。假如火灾时，水灭火系统进行灭火，水位持续降低，此时消防人员及物业管理人员全员就位，时刻监视水位变化，也不需要通过水位降至最低有效水位通过报警提示而去停泵。

7、最高水位

消防水池最高水位与最低有效水位之间的距离为水池有效水深，其容积为有效容积，因此在最低有效水位确定的情况下，可通过确定水池有效容积后进而计算出水池最高水位，即正常水位。

8、最高报警水位

为避免水资源的浪费，在进水液位阀损坏等原因造成消防水池水位持续上升，达到最高报警水位时应报警，以便管理人员及时发现，及时关闭进水阀，及时维修。根据建筑物给排水设计标准3.8.6规定的报警水位与最高水位之间的关系：警戒水位在50mm以上，小水箱宜小，大水箱宜大些。警戒水位一般在距溢流水位50毫米左右。消防水池的最大报警水位与溢流水位之间的有效容积大于消防水池应急关闭阀门时间内进水管补水。

9、溢流水位

使用生活给水管网给水池补水，过流水位可以保证一定的空间，防止进水管口被水淹而造成污染。溢流水位的另一个作用是进水管控制阀损坏水位达到最高报警水位后，不能及时关闭进水阀，水池里的水可以通过溢流管排泄，防止水位持续升高影响水池结构安全。根据《建筑给排水设计标准》3.8.6条文报警水位距溢流水位一般约50mm。

10、进水管管底标高

消规5.2.6-6规定，为防止消防水池补水时回水管网水质受到污染，消规5.2.6-6规定进水管必须高于溢流水位，进口管最低处高度大于进口管直径。不能超过100mm，最大不超过150mm，此规定适用于非生活饮用水的补水。如果补水管为生活饮用水管网，应按照GB50015-2019建筑给排水设计标准3.3.6-1条的规定进行。不供生活用水的其他贮水池（箱）补水，如生活饮用水管网等，用于生活饮用水入口最低点溢流边缘的空隙不得小于150mm。其他給水管网及其它贮水池（箱）补水，此处指进水管管口最低点大于等于溢流水位150mm，因此在设计验收时要与其他管标注的管中心高度不同。

结论：

综上所述，消防水池各个水位设置总结详见以下示意图图（b）。

11、消防水泵自动启动总述

首先根据2014年GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》（以下简称“消规”），

已经指导工程界实施了几年，其中关于自动启泵的内容在实施过程中有不同的争议，本人通过多年设计经验，并参考相关资料，整理出消防自控泵的内容，以下与同行商榷。

12、消防水泵自动启动总述

《消规》11.0.4消防泵应安装在消防水泵出水干管上的压力开关，以及高位消防水箱出水管上的流量开关，或者报警阀上的压力开关等开关信号直接自动启动消防泵。外国发达国家常用的启泵信号也是压力和流量，因其工作可靠性高，可选择电接压力表、压力传感器等。

压力开关自动启泵设定值：

式中：Pd1-压力开关设置点处的正常压力，MPa

H1-高位水箱最高水位与压力开关设置点处的几何高差，m

0.01-换算系数

式中：Pd2-消防水泵出水干管上压力开关的自动启泵设定值，MPa

式中：Ps2-增压稳压泵设计压力，MPa

H2-高位水箱增压稳压设备电接点压力表设置点与压力开关设置点处的几何高差，m

《消规》5.3.3-2条稳压泵的设计压力应保持自动启泵压力设置点处的压力在维持工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增压值宜为0.07MPa-0.10MPa。则压力开关的设定值Pd2为：

流体开关自动启动泵设定值

当确定稳压泵设计流量时，要满足系统维持压强的功能要求，就要使其流量大于系统的泄流。在压力稳定系统中设置的流量开关需要有一定的流量以启动，一般稳压泵的设计流量大于流量开关的设计流量，设计时要考虑的是室外管网漏水量大于室内管网漏水量，大管网比小管网漏水量大，需要根据具体情况，通过相关计算比较确定。所以流量开关启动泵的设置值应该是：对于最不利点水灭火装置的出水量，流量开关自动启动泵的设定值应为系统的正常流量。

参考文献：

[1]《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019.

[2]《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014.

[3]《消防给水及消火栓系统技术规范》图示15S909.

[4]《全国民用建筑工程设计技术措施》-2009给水排水.

作者简介：

牟时尚，男，1986年生，甘肃会宁人，2011年毕业于兰州交通大学给水排水工程专业，大学本科学历，工程师，甘肃土木工程科学研究院有限公司设计三所从事建筑给排水设计。