李維時

(中國建筑設計研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

隨著經濟建設的發(fā)展，我國超高層建筑的建設數量不斷增加，但隨著超高層建筑技術的飛速發(fā)展，相關的結構、消防等諸多問題出現，尤其是建筑消防問題，一旦發(fā)生火災，財產損失不可估量。

對電氣專業(yè)設計人員來說，超高層建筑的電氣設計在很多方面不同于低層建筑，如負荷等級的劃分、備用電源的設置、層變電室的設置、設備運輸及設備后期的二次更換、消防水泵的控制原理圖等。其中，在電氣設計過程中，超高層建筑消防水泵的聯動控制就是一個比較復雜的問題。

鑒于國內超高層建筑工程項目的不斷涌現，設計人員對超高層消防水泵控制標準圖集的需求也越來越迫切。2016年，由筆者所在單位主編完成的標準圖集16D303-3《常用水泵控制電路圖》(以下簡稱“《圖集》”)，則很好地補充了有關超高層消防水泵控制電路圖的相關內容。因此，本文就從超高層消防給水系統(tǒng)展開分析，以期電氣設計人員能夠更熟悉工程，更熟練地使用標準圖集。

1 超高層建筑消防水系統(tǒng)的分類

消防水泵的聯動控制主要是根據消防水系統(tǒng)的設計方案來確定。在設計過程中，應由給水排水專業(yè)提出控制要求，電氣專業(yè)依據此要求，確定消防泵配電箱(柜)的二次原理圖。

然而依據建筑物的建筑形態(tài)、高度等差別，超高層建筑消防給水系統(tǒng)的分類較多。部分給水排水專業(yè)的設計人員由于對系統(tǒng)的原理理解的不夠透徹，給電氣專業(yè)提出的控制條件不準確，造成電氣的控制原理圖選擇不正確，丟失設置在異地的聯動啟泵信號等。

1.1 五種消防給水系統(tǒng)的類型及特征

目前國內超高層建筑常用的5種消防給水系統(tǒng)及其設置特點如表1所示。

由表1了解到，超高層常用的5種消防給水系統(tǒng)形式為：直接加壓給水、消防水泵直接串聯給水、消防水泵轉輸水箱給水、重力流給水、常高壓消防給水系統(tǒng)。其中，前4種給水系統(tǒng)屬于臨時高壓消防給水系統(tǒng)，最后一種為常高壓消防給水系統(tǒng)。

超高層建筑常用的5種消防給水系統(tǒng) 表1

1.2 五種消防給水系統(tǒng)的區(qū)別

(1)直接加壓給水消防系統(tǒng)

此系統(tǒng)在建筑設計中廣泛應用于各類建筑物，給水系統(tǒng)通過主干管上的壓力開關、高位水箱上的流量開關、報警閥上的壓力開關，聯動啟動消防泵(消火栓泵和噴灑泵)。由于這種系統(tǒng)廣泛應用于各類建筑物，聯動控制比較常見。其原理圖及控制電路圖均參見《圖集》中常用水泵控制方案中的相關內容，本文不再贅述。

(2)消防水泵直接串聯給水系統(tǒng)(俗稱“泵穿泵消防給水系統(tǒng)”)

此消防給水系統(tǒng)為消火栓或自動噴水滅火系統(tǒng)。采用高、低區(qū)消防水泵直接串聯方式，向建筑物高區(qū)供水，消防水泵、消防轉輸泵均為一用一備。該系統(tǒng)設備的設置特點是：消防給水系統(tǒng)分高、低區(qū)分別設置兩套給水系統(tǒng)，共用消防水池。低區(qū)設置傳統(tǒng)的直接壓力供水系統(tǒng)，就是當地區(qū)發(fā)生火災時，傳統(tǒng)的消防泵控制方式。原理圖如圖1所示。

圖1 消防水泵直接串聯給水系統(tǒng)原理圖

低區(qū)消防水系統(tǒng)的消防聯動要求為：當低區(qū)確認發(fā)生火災后，低區(qū)消防泵由低區(qū)消火栓出水干管上的壓力開關和中間水箱(低區(qū)高位水箱)出水管上的流量開關以及低區(qū)報警閥上的壓力開關，直接控制啟動低區(qū)消防泵。這兩個信號，應直接接入低區(qū)消防泵控制柜，直接聯動啟泵。低區(qū)轉輸泵的控制圖可詳見《圖集》中XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。低區(qū)消防水泵的控制圖，可詳見《圖集》中XKCF-1-2～XKCF-3-2。

高區(qū)消防水系統(tǒng)的消防聯動要求為：當高區(qū)確認發(fā)生火災后，高區(qū)消防連鎖觸發(fā)信號(壓力開關、流量開關等)首先啟動低區(qū)的轉輸泵；該轉輸泵啟動完成后，由其運行信號連鎖高區(qū)的串聯消防水泵(高區(qū)消防泵)控制柜延時啟動。高區(qū)消防水泵的控制圖可詳見《圖集》中XKCF-4-2～XKCF-6-2方案。

(3)消防水泵、轉輸水箱串聯給水系統(tǒng)

此消防給水系統(tǒng)采用消防泵，轉輸水箱串聯方式，向建筑物高區(qū)供水。該系統(tǒng)又稱泵穿水箱消防給水系統(tǒng)。考慮建筑物形式，系統(tǒng)特點等原因，此類系統(tǒng)又分為2種使用情況。

第一種情況：消火栓系統(tǒng)與噴灑系統(tǒng)各自獨立設置。消防給水系統(tǒng)采用消防泵，轉輸水箱串聯方式，向建筑物高區(qū)供水。消火栓和自噴系統(tǒng)的轉輸供水設施相互獨立，消防水泵、消防轉輸水泵均一用一備。自噴系統(tǒng)設置同上。原理圖(以濕式消火栓給水系統(tǒng)為例，自噴系統(tǒng)同)如圖2所示。

圖2 消火栓系統(tǒng)與噴灑系統(tǒng)各自獨立設置原理圖

圖3 消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉輸供水設施原理圖

該系統(tǒng)設備的聯動控制要求：1)各級消火栓泵(或自噴泵)控制要求：著火區(qū)域消火栓泵出水干管上的壓力開關及相應區(qū)域的流量開關信號，啟動本區(qū)域相應的消火栓泵。消防水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各級轉輸泵的控制要求：著火區(qū)域消火栓泵(或自噴泵)啟動后，啟動信號連鎖下一級轉輸水泵延時啟動。本級轉輸泵啟動后，啟動信號連鎖下一級轉輸水泵延時啟動。轉輸水泵的控制方案，詳見 《圖集》XKCF-7-2～XKCF-9-2。3)各級轉輸水箱設置超低水位報警信號。

第二種情況：消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉輸供水設施。每組消防水泵一用一備、消防轉輸水泵均二用一備。消防給水系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

這種系統(tǒng)采用消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉輸供水設施時，系統(tǒng)設置特點為：每組消防水泵一用一備、消防轉輸水泵均二用一備。

該系統(tǒng)各設備的聯動控制要點：1)各級消火栓泵控制要求：發(fā)生火災時，著火區(qū)域消火栓泵出水干管上的壓力開關及相應區(qū)域的流量開關信號，啟動本區(qū)域相應的消火栓泵。消防水泵的控制方案詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。2)各級自噴泵控制要求：發(fā)生火災時，由濕式報警閥壓力開關等信號啟動本區(qū)域相應的自噴泵。消防水泵的控制方案詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。3)各級轉輸泵的控制要求：著火區(qū)域任一消火栓泵、自噴泵啟動后，啟動信號連鎖下一級轉輸水泵延時啟動。本級轉輸泵啟動后，啟動信號連鎖下一級轉輸水泵延時啟動。當消火栓泵和自噴泵均啟動時，啟動信號連鎖啟動下一級轉輸水泵第2臺泵延時啟動。各級轉輸泵逐級啟動。轉輸水泵的控制方案詳見XKCF-10-3～XKCF-11-3方案。4)各級轉輸水箱設置超低水位報警信號。

(4)重力流消防給水系統(tǒng)

該系統(tǒng)的特點是：建筑物在頂部區(qū)域設置臨時加壓消防給水泵；其余區(qū)域消防給水由屋頂消防水池重力流供水，但是水池是“小水池”，存儲水量不滿足3h消防用水量要求；消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉輸供水設施；轉輸水箱串聯方式，向建筑物高區(qū)供水。消防轉輸水泵均二用一備。原理圖如圖4所示。

圖4 重力流消防給水系統(tǒng)原理圖

該系統(tǒng)設備的聯動連鎖控制要點：1)建筑物頂部消火栓泵、自噴泵控制要求：發(fā)生火災時，著火區(qū)域消火栓泵出水干管上的壓力開關及相應區(qū)域的流量開關信號，啟動本區(qū)域相應的消防泵。消防水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各級轉輸泵的控制要求：發(fā)生火災時，消火栓系統(tǒng)的各級壓力開關、流量開關、報警閥壓力開關或自噴系統(tǒng)的濕式報警閥的壓力開關信號啟動最上一級消防轉輸泵。3)第一級轉輸水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-12-3，XKCF-13-3。4)其他各級轉輸泵受上一級轉輸泵的啟動信號控制：消火栓系統(tǒng)和自噴系統(tǒng)的連鎖觸發(fā)信號與各級轉輸水泵的二臺泵一一對應。當一個系統(tǒng)的觸發(fā)信號動作，只啟動對應的一臺轉輸水泵；當第二個系統(tǒng)的觸發(fā)信號動作時，各級轉輸水泵的第二臺水泵均逐級連鎖啟動。其他各級轉輸水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-10-3，XKCF-11-3。5)各級轉輸水箱設置超低水位報警信號。

(5)(常)高壓消防給水系統(tǒng)

該系統(tǒng)的特點是：在建筑物頂部區(qū)域設置臨時加壓消防給水泵；其余區(qū)域為(常)高壓消防給水系統(tǒng)；由屋頂消防水池(大水池，即儲存水量滿足3h消防用水要求)供水；消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉輸供水設施；轉輸水箱串聯方式，向建筑物高區(qū)供水；消防轉輸水泵均二用一備。原理圖如圖5所示。

圖5 (常)高壓消防給水系統(tǒng)原理圖

該系統(tǒng)設備的聯動控制要點：1)建筑物頂部消火栓泵、自噴泵控制要求：發(fā)生火災時，由出水干管上的壓力開關、濕式報警閥壓力開關等信號，啟動建筑物頂部的消火水泵。消防水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各級轉輸泵的控制要求：為屋頂水箱直接供水的轉輸泵，受屋頂消防水池的水位控制：低水位啟動一臺轉輸泵，次低水位兩臺轉輸泵同時啟動。其他各級轉輸泵受上一級轉輸水箱水位控制：低水位啟動一臺轉輸泵，次低水位兩臺轉輸泵同時啟動。 轉輸水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-14-3，XKCF-15-3。

3)各級轉輸水箱設置超低水位報警信號。

2 在超高層電氣設計中，消防聯動控制應注意的其他幾個問題

在超高層建筑中，對不同的消防給水系統(tǒng)，不同位置的消防水泵、消防轉輸泵的控制要求及相應的控制方案均存在差別，需設計人員依據工程的實際情況，與給水排水專業(yè)設計人員核實控制要求后，進行控制電路圖方案的選擇。

另外各消防系統(tǒng)的聯動控制除了前面提到的各種要求外，還有一些需要電氣設計人員注意的地方。

(1)超高層消防給水系統(tǒng)多數情況下，消防水泵、轉輸泵的連鎖信號取自非本地的觸發(fā)信號。比

如地下一層消防泵房轉輸泵的啟泵信號，來自本地壓力信號及避難層或屋頂層的流量開關信號；避難層消防泵的啟泵信號，來自地下一層的轉輸泵啟泵的延時信號等等。設計人員在設計的時候，首先理解整個消防給水系統(tǒng)的啟動條件，在平面圖中把不同位置的信號表達、描述清晰，以免丟項、落項。

(2)在超高層消防給水系統(tǒng)中，要清楚特殊專屬水泵的作用。需要注意的是，當在消火栓和自噴系統(tǒng)共用轉輸給水設施時，每組消防轉輸泵的聯動控制系統(tǒng)需要設置2個聯動控制模塊，來進行消防聯動控制。因為是兩個系統(tǒng)，消火栓系統(tǒng)及噴灑系統(tǒng)分別聯動啟動轉輸泵。

(3)在重力流消防給水系統(tǒng)中，建筑物頂部區(qū)域消火栓出水干管上的壓力開關、自噴系統(tǒng)的濕式報警閥壓力開關、均應有3對常開觸點，作用分別是：啟動消火栓或自噴泵；啟動最上一級消防轉輸泵；連接消防報警輸入模塊，反饋信號。

3 結束語