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【摘要】在建筑消防给水设计中，消防水池及消防泵房是消防系统的核心。如何通过优化设计，在满足消防要求的前提下做到占地少，节约用水，节省造价成为设计的重点。
【关键词】消防水池；消防泵房；最低有效水位；自灌式吸水
引言：
某住宅小区，为大底盘车库上盖住宅塔楼结构。地下-1至-2层为Ⅰ类停车库。车库上部设有高层住宅6栋（建筑高度大于50m）及附属商业裙楼。室外消防用水量为40L/s，室内消防用水量为25L/s，火灾延续时间为2小时。以下就本工程消防水池及泵房位置的选择、消防泵房的设置与消防水泵的选择这两方面的设计优化进行探讨。
1.消防水池及泵房位置的选择
本住宅小区位于城市郊区，市政管道只能提供一路供水。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（以下简称《栓规》）的规定，当采用一路消防供水或只有一条入户引入管，且室外消火栓设计流量大于20L/s或建筑高度大于50m应设置消防水池。并由于市政给水管网不能保证室外消防给水设计流量，消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量与室外消防用水量之和。经计算，室内消防用水量为室内消火栓系统与喷淋系统之和，为288m3，室外消防用水量为288 m3，合计576m3。按照《栓规》的规定，储存室外消防用水的消防水池应设置取水口，且吸水高度不应大于6m，按照本工程的情况，消防水池只能设在距地面高度小于6米的负一层，需要占用约300㎡的空间。并由于消防水池的保护半径只有150米，小区部分区域超出保护半径，需在消防泵房内设一套含室外消防加压主泵和稳压泵（均为一用一备）及气压罐的室外消防设备以满足室外消火栓的水量和水压要求，再加上室内消防需要设置一用一备的消火栓泵与喷淋泵，消防泵房需要约100㎡的空间。把消防水池和泵房设在负一层的方案共需占用400㎡空间，除利用塔楼下方的无用空间外还需要占用较多车位空间才能满足，对于车位配比本已非常紧张的本项目无疑是雪上加霜。为节省出足够车位空间，并满足消防规范要求，经优化后，把消防水池和泵房拆分为室外消防水池和泵房、室内消防水池和泵房两组。在小区建筑高度最高的塔楼下方，室外消防水池和泵房设在负一层，室内消防水池和泵房设在负二层，只需利用塔楼下方的无用空间就能满足要求。
2.消防泵房的设置与消防水泵的选择
根据《栓规》要求，消防水池的有效容积应满足火灾延续时间内消防用水量的要求。由于消防水池面积确定的情况下，水池的有效容积由有效水深决定。消防水池的有效水深是设计最高水位至最低有效水位之间的距离。关于最低有效水位的设置要求，《栓规》明确指出消防水池最低有效水位是消防水泵吸水喇叭口以上0.6m水位，当消防水泵吸水管上设置防止旋流器时，最低有效水位为防止旋流器顶部以上0.20m。除此之外，最低有效水位还应满足消防水泵的自灌式吸水要求。关于如何才能满足消防水泵自灌式吸水，目前有以下几种观点：
第一种：对于卧式消防水泵，消防水池满足自灌式启动的最低水位应高于泵壳顶部放气孔。对于立式水泵，消防水池满足自灌式启动水泵的最低水位宜高于水泵泵体上部放气孔，正常运行时，消防水池最低水位应高于水泵第一级叶轮。此观点认为当采用立式泵时，初次启泵水位应高于泵体上部放气孔，启泵后只要吸水喇叭口还淹没在水中，水面上的空气就不可能进入吸水管内。按此观点，只要最高水位高于泵体放气孔，最低水位高于水泵吸水管即可，在工程实际设计中也最容易实现。此观点在国家标准图集04S204中也有表述，不少省市及地区的施工图审查人员及设计人员认同此观点。
第二种：对于卧式消防水泵与第一种相同，但对于立式消防水泵，应高于出水管中心线。此观点要求采用立式泵时，最低水位应高于水泵出水管中心线。其依据在《栓规》5.1.9条“当消防水池最低水位低于离心水泵出水管中心线时，可采用轴流深井泵”中间接指出。之后的国家标准图集15S909《栓规》图示中也明确了这一观点。在实际设计中，可以通过选用卧式泵、单级泵、吸水管与出水管同轴设计的多级离心泵，达到与第一种观点设计的效果。
第三种：对于卧式消防水泵与前两种相同，但对于立式消防水泵，也要高于泵体排气孔。此观点认为在火灾发生过程中，有可能一台消防泵运行过程中发生故障，此时水位已低于排气孔，备用泵启动无法满足自灌吸水要求，需要水池补水让水位恢复至高于泵体排气孔方可启动，延误救火时机。在《栓规》出台后，一些规范组的专家在宣贯时就已提出此观点，沿海一些发达省份及地区更明确要求：消防水池最低水位应不低于消防水泵排气孔标高。
针对本工程，经与当地消防部门沟通，其要求消防水池最低有效水位必须高于消防泵排气孔。设在负一层的室外消防泵房地面与消防水池底标高平齐，由于室外消火栓泵扬程要求不高，故选用排气孔高度较低的立式单级消防泵，降低无效水位高度，满足自灌式吸水要求的同时，减少无效贮水的容量，达到节水的目的。室内消火栓泵及喷淋泵由于扬程要求较高，故选用多级立式离心泵，其排气孔高度将近1米。若泵房地面与消防水池底平齐，就会有大量的消防水池贮水变为无效贮水，不足的部分还要靠增大消防水池面积补充，从而产生更多的无效贮水。未解决这一困难，本设计局部降低消防泵房与水池吸水井标高（泵房地面标高与室外出入口地坪高差小于10m），让消防水池底略高于水泵排气孔，充分利用水池的贮水容积，节约了用水，同时水泵吸水管采用旋流防止器，减少水池吸水井深度，降低土建造价。
结语：
综上所述，根据工程实际情况正确选择消防水池及消防泵房位置，优化水泵房的设置和合理选用水泵设备是可以在满足消防规范要求的同时做到少占地方，节约用水，降低造价，提高经济效益。
参考文献：
[1]《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014
[2]《消防给水及消火栓系统技术规范》图示15S909
[3]《消防专用水泵选用及安装》04S204
【关键词】消防水池；消防泵房；最低有效水位；自灌式吸水
引言：
某住宅小区，为大底盘车库上盖住宅塔楼结构。地下-1至-2层为Ⅰ类停车库。车库上部设有高层住宅6栋（建筑高度大于50m）及附属商业裙楼。室外消防用水量为40L/s，室内消防用水量为25L/s，火灾延续时间为2小时。以下就本工程消防水池及泵房位置的选择、消防泵房的设置与消防水泵的选择这两方面的设计优化进行探讨。
1.消防水池及泵房位置的选择
本住宅小区位于城市郊区，市政管道只能提供一路供水。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（以下简称《栓规》）的规定，当采用一路消防供水或只有一条入户引入管，且室外消火栓设计流量大于20L/s或建筑高度大于50m应设置消防水池。并由于市政给水管网不能保证室外消防给水设计流量，消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量与室外消防用水量之和。经计算，室内消防用水量为室内消火栓系统与喷淋系统之和，为288m3，室外消防用水量为288 m3，合计576m3。按照《栓规》的规定，储存室外消防用水的消防水池应设置取水口，且吸水高度不应大于6m，按照本工程的情况，消防水池只能设在距地面高度小于6米的负一层，需要占用约300㎡的空间。并由于消防水池的保护半径只有150米，小区部分区域超出保护半径，需在消防泵房内设一套含室外消防加压主泵和稳压泵（均为一用一备）及气压罐的室外消防设备以满足室外消火栓的水量和水压要求，再加上室内消防需要设置一用一备的消火栓泵与喷淋泵，消防泵房需要约100㎡的空间。把消防水池和泵房设在负一层的方案共需占用400㎡空间，除利用塔楼下方的无用空间外还需要占用较多车位空间才能满足，对于车位配比本已非常紧张的本项目无疑是雪上加霜。为节省出足够车位空间，并满足消防规范要求，经优化后，把消防水池和泵房拆分为室外消防水池和泵房、室内消防水池和泵房两组。在小区建筑高度最高的塔楼下方，室外消防水池和泵房设在负一层，室内消防水池和泵房设在负二层，只需利用塔楼下方的无用空间就能满足要求。
2.消防泵房的设置与消防水泵的选择
根据《栓规》要求，消防水池的有效容积应满足火灾延续时间内消防用水量的要求。由于消防水池面积确定的情况下，水池的有效容积由有效水深决定。消防水池的有效水深是设计最高水位至最低有效水位之间的距离。关于最低有效水位的设置要求，《栓规》明确指出消防水池最低有效水位是消防水泵吸水喇叭口以上0.6m水位，当消防水泵吸水管上设置防止旋流器时，最低有效水位为防止旋流器顶部以上0.20m。除此之外，最低有效水位还应满足消防水泵的自灌式吸水要求。关于如何才能满足消防水泵自灌式吸水，目前有以下几种观点：
第一种：对于卧式消防水泵，消防水池满足自灌式启动的最低水位应高于泵壳顶部放气孔。对于立式水泵，消防水池满足自灌式启动水泵的最低水位宜高于水泵泵体上部放气孔，正常运行时，消防水池最低水位应高于水泵第一级叶轮。此观点认为当采用立式泵时，初次启泵水位应高于泵体上部放气孔，启泵后只要吸水喇叭口还淹没在水中，水面上的空气就不可能进入吸水管内。按此观点，只要最高水位高于泵体放气孔，最低水位高于水泵吸水管即可，在工程实际设计中也最容易实现。此观点在国家标准图集04S204中也有表述，不少省市及地区的施工图审查人员及设计人员认同此观点。
第二种：对于卧式消防水泵与第一种相同，但对于立式消防水泵，应高于出水管中心线。此观点要求采用立式泵时，最低水位应高于水泵出水管中心线。其依据在《栓规》5.1.9条“当消防水池最低水位低于离心水泵出水管中心线时，可采用轴流深井泵”中间接指出。之后的国家标准图集15S909《栓规》图示中也明确了这一观点。在实际设计中，可以通过选用卧式泵、单级泵、吸水管与出水管同轴设计的多级离心泵，达到与第一种观点设计的效果。
第三种：对于卧式消防水泵与前两种相同，但对于立式消防水泵，也要高于泵体排气孔。此观点认为在火灾发生过程中，有可能一台消防泵运行过程中发生故障，此时水位已低于排气孔，备用泵启动无法满足自灌吸水要求，需要水池补水让水位恢复至高于泵体排气孔方可启动，延误救火时机。在《栓规》出台后，一些规范组的专家在宣贯时就已提出此观点，沿海一些发达省份及地区更明确要求：消防水池最低水位应不低于消防水泵排气孔标高。
针对本工程，经与当地消防部门沟通，其要求消防水池最低有效水位必须高于消防泵排气孔。设在负一层的室外消防泵房地面与消防水池底标高平齐，由于室外消火栓泵扬程要求不高，故选用排气孔高度较低的立式单级消防泵，降低无效水位高度，满足自灌式吸水要求的同时，减少无效贮水的容量，达到节水的目的。室内消火栓泵及喷淋泵由于扬程要求较高，故选用多级立式离心泵，其排气孔高度将近1米。若泵房地面与消防水池底平齐，就会有大量的消防水池贮水变为无效贮水，不足的部分还要靠增大消防水池面积补充，从而产生更多的无效贮水。未解决这一困难，本设计局部降低消防泵房与水池吸水井标高（泵房地面标高与室外出入口地坪高差小于10m），让消防水池底略高于水泵排气孔，充分利用水池的贮水容积，节约了用水，同时水泵吸水管采用旋流防止器，减少水池吸水井深度，降低土建造价。
结语：
综上所述，根据工程实际情况正确选择消防水池及消防泵房位置，优化水泵房的设置和合理选用水泵设备是可以在满足消防规范要求的同时做到少占地方，节约用水，降低造价，提高经济效益。
参考文献：
[1]《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014
[2]《消防给水及消火栓系统技术规范》图示15S909
[3]《消防专用水泵选用及安装》04S204