高层建筑地下消防水池及水泵房设计

1. 前言

随着当今社会的经济飞速发展，高层建筑、超高层建筑越来越多。高层建筑中工作、居住人员集中，一旦发生火灾，易造成重大人员伤亡及巨大财产损失，因此，高层建筑消防设施建设已成为当今高层建筑中的一个重要问题，而消防泵房是整个消防系统的核心，是整个建筑消防设施中最重要的动力源。因此，本文就高层建筑给水排水消防水池泵房设计进行阐述和分析。

2. 消防水池

消防水池是储存消防用水的构筑物，是市政给水管网的一种重要补充手段。当室外给水管网能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容量应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求。当室外给水管网不能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容量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不足部分之和的要求。当室外给水管网供水充足且在火灾情况下能保证连续补水时，消防水池的容量可减去火灾延续时间内补充的水量。

2.1 消防水池的设计在满足《高层民用建筑设计防火规范》 的前提下应注意以下问题：在水池中设计时设导流墙，以增长流路，减少死角；安设循环水泵，使池水得以充分循环。

2.1.1 常用方法如下：

一是利用消防泵本身加旁路加减压阀来循环水池死水；

二是设专用循环泵使池水循环。循环泵的流量以一天周转池水一次为准。例如，池水容积为600m3，设计的循环泵流量为一般取30m3/h，为消防水池容积的5%，也可根据实际情况确定。

三是在循环泵吸水管上以压力投加漂白精溶液，浓度为2%～10%，将池水消毒，使池水保持足够的余氯量，以控制藻类的繁殖、生长。循环泵可间断开启，也可天天开启，按各处操作经验确定。

另外，对水喷雾系统来说，如果与消化栓或水喷雾系统合用水池的话，很容易发生一些由于水质的原因引起水喷雾系统堵塞的现象，为了增加其控火灭火的安全性，建议水喷雾系统与生活给水系统合用水池。

2.1.2 这样有以下两个优点：

一是提高了水喷雾系统的水质，同时也不影响生活用水水质。

二是有利于水池的结构设计。结构设计时往往因生活水池的容量太小（与消防水池相比）而不好设计，故水喷雾系统和生活给水系统合用水池可使生活水池和消防水池贮量相对均衡，从而利于水池的结构设计。

2.2 消防水泵吸水方式 

为了保证在火灾延续时间内水泵机组能正常运行，水泵的吸水方式必须安全可靠。因此，《高层民用建筑设计防火规范》7.5.4明确规定：消防水泵应采用自灌式吸水；当消防水池容量超过500m3时，消防水池要分成2个能独立使用的消防水池，每个消防水池的有效容积一般为总容积的1/2。其目的是为了保证在清洗或检修某格水池时仍能供应消防水。

2.2.1消防水泵吸水管布置方式有多种，主要吸水方式可归纳为三种：

（1）消防水泵分别向水池设吸水管。缺点是不利于清洗或检修，各系统只有一台泵处于待令工作状态，不太安全。

（2）设公用吸水井。消防水泵从公用吸水井取水，缺点是水池与吸水井连管管径大，吸水井本身检修时全部停水，系统的安全性较差。

（3）水池间设连通管。连通管设控制阀门，将连通管设计成水池的一部分，不是按一般的吸水管设计，所以连通管的流速适当偏低（流量按最不利水量之和考虑，而且考虑到一格水池检修时的工况）。

2.2.2一组消防水泵，吸水管应为两条，其优点是：

（1）在某格水池清洗或检修时，各个系统互为备用的加压泵均可处于待令工作状态，连通管本身也可分别检修，增加了整个消防系统的安全性。

（2）减少了水池预埋套管的数量，对水池防漏、抗震有利。但水池间设连通管的缺点是连通管内易于沉渣积气，解决的方法是：适当加大水池池底板坡度，使之坡向积泥坑，清洗或检修时排泥。在连通管适当位置设排气阀。

3. 水泵的选择

水泵的正确选择不仅需要考虑水泵特性曲线，还要考虑管道系统特性曲线，这样，所选水泵才不致于太大，具体选泵时要注意以下几点：

（1）不能片面考虑单台泵高效率运行，要兼顾到水泵组运行的整体效果。尽量选用大功率水泵，减少工作泵台数。大功率水泵的效率高，有助于节能。

（2）为保证并联泵常年在高效区运行，并联工作泵台数不宜超过3台。如果要使某台水泵既要单独运行又要并联运行，则在选泵应注意使每台泵并联时的工况点尽量接近高效段的左边界。这样，当单泵运行时，工况点右移，仍可以处在高效段内，使整个工况变化范围内运行效率较高。

（3）管路特性曲线与并联水泵Q～H曲线交点的效率不得超出高效区，以保证水泵工作的平稳过度。

消防水泵的选用要符合国家相关消防泵性能要求的标准，并通过国家消防装备质量监督检验中心的检测。

4. 泵房的防噪减振

（1）选择低转速、低噪音水泵，从源头减少噪音。

（2）水泵出水管上的止回阀应采用缓闭消音止回阀，以减少水泵止回阀可能引起的水锤噪声。

（3）水泵基座上应按计算做橡胶隔振器或橡胶隔振垫，以减少水泵振动向混凝土基础的传播。

（4）水泵的出口和吸水管上均应装橡胶软接头，以减少水泵的运转噪音和振动通过钢管固体传声。

（5）泵房中管道的吊架应做弹性减振吊架，管道吊架和托架上的金属管卡与管道的接触部位加橡胶隔音减振。

（6）合理布置管道。立式水泵进出水管有0°、90°、180°、270°四种布置方式。在进出水管是180°时，位于水泵基座下的四个支承点的隔振元件受力基本均等，压缩量相同，对隔振最有利。合理的做法是立式水泵必须强调管道一侧进一侧出的180°布置方式。卧式水泵有水平进，竖向出的管道布置方式。按以上原则考虑，尽量缩短吸水管长度，减少管道重量，减少管道荷载对隔振的影响。因此吸水管上可曲挠橡胶接头应尽可能靠近水泵设置。

5. 水泵防超压措施

（1）对于流量变化大而扬程变化小的系统选用流量～扬程曲线平缓的水泵，其中值得推荐的是建筑消防特种泵（原名切线泵），流量～扬程曲线特别平缓，呈恒压状态。

（2）对于须分区供水的高层建筑，建议使用多出口消防泵，既经济，又能防超压。

（3）使用泄压阀，其最佳位置是设在水泵出口止回阀后，一般情况下，泄压阀的口径可与水泵出水管同径或小一级。实践证明泄压阀反应灵敏，准确可靠，可以有效防止因超压而造成的损坏。

6. 泵房设备的布置

（1）首先考虑是否有两个不同给水系统在满足流量和压力的前提下共用一组泵的可能。如一幢高层建筑内既有水喷雾、水幕系统，又有消火栓、自动喷水系统，可考虑几种共用方式：（一般说来，消火栓系统不宜与其它消防系统共用一组消防泵，因消火栓系统有可能与其它系统同时开启灭火）。

（2）两个系统共用，如果流量不满足要求，可采用划分防火分区的方法。如压力不满足要求，可采用设置减压阀的方法。对于需分区供水的超高层建筑，建议不采用普通的消防泵，而采用多出口消防泵，由多级多出口水泵组成的高层消防给水系统在技术上与水泵并联相似，因此也具有设计计算容易、系统控制简单和维修工作量少的优点，和水泵并联相比设备少、占地少、造价低。

同时由于几个分区可以共用一组水泵，就便于我们在同一工程设计中增加分区数，从而减小竖向分区的压力值，为解决消防给水系统超压问题提供了一种可行措施。由于地下泵房的给排水设计需与建筑、结构、电气等专业相互协调，设计者往往先行设计泵房，但作者认为最好先行布置室内给水干管为佳，特别是管井干管的布置，可使水泵布置有序。