如何確定柴油機消防泵的流量和揚程

2025-07-17

確定柴油機消防泵的流量和揚程是消防系統(tǒng)設計的核心環(huán)節(jié)，需嚴格依據(jù)國家消防規(guī)范（如《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》GB 50974、《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016 等），結合建筑類型、場所用途、滅火系統(tǒng)形式及火災危險等級等因素綜合計算。以下是具體的確定方法：

一、確定消防泵的設計流量（Q）

消防泵的設計流量是指在火災時，為滿足全部同時作用的滅火系統(tǒng)（如消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)等）的總用水量需求，泵組需提供的最小出水量（單位：L/s 或 m³/h）。其確定需遵循 “按系統(tǒng)需求疊加，取最大值或組合值” 的原則，具體步驟如下：

1. 明確需保護的滅火系統(tǒng)類型

不同滅火系統(tǒng)的流量需求不同，需先明確建筑內設置的系統(tǒng)形式（單一系統(tǒng)或多系統(tǒng)組合），常見系統(tǒng)包括：

室內消火栓系統(tǒng)
室外消火栓系統(tǒng)（部分場景需消防泵供給）
自動噴水滅火系統(tǒng)（含濕式、干式、預作用等）
水幕系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)（用于防火分隔或特殊場所滅火）
泡沫滅火系統(tǒng)（需與水流量疊加）

2. 按規(guī)范計算各系統(tǒng)的設計流量

各系統(tǒng)的設計流量需根據(jù)建筑類別、火災危險等級、保護面積等，依據(jù)對應規(guī)范查表或計算確定：

滅火系統(tǒng)類型	主要依據(jù)規(guī)范	流量確定方法
室內消火栓系統(tǒng)	GB 50974-2014	按建筑類型（住宅、公共建筑、廠房等）和體積查表確定，例如： - 多層住宅：5-10 L/s - 一類高層公共建筑：25-40 L/s - 廠房（丙類，體積＞50000m³）：40 L/s
自動噴水滅火系統(tǒng)	GB 50084-2017	按火災危險等級（輕危險級、中危險級 Ⅰ/Ⅱ 級、嚴重危險級等）查表，例如： - 輕危險級（住宅、辦公樓）：4-10 L/s - 中危險級 Ⅱ 級（商場、酒店）：16-20 L/s - 嚴重危險級（印刷廠、舞臺）：20-30 L/s
室外消火栓系統(tǒng)	GB 50974-2014	按建筑體積或耐火等級查表，例如： - 民用建筑（體積≤10000m³）：15 L/s - 工業(yè)建筑（丙類，體積＞50000m³）：40 L/s
水噴霧 / 泡沫系統(tǒng)	GB 50219-2014、GB 50151-2010	按保護對象（如油罐、變壓器）的面積和設計強度計算（強度 × 面積），例如：變壓器水噴霧系統(tǒng)設計強度為 20 L/(min?m²)，保護面積 100m²，則流量 =（20×100）/60≈33.3 L/s

3. 確定消防泵的總設計流量

若建筑內存在多個滅火系統(tǒng)（如同時設置消火栓和自動噴水系統(tǒng)），需按 “系統(tǒng)同時作用” 原則疊加流量：

當系統(tǒng)獨立運行（如消火栓系統(tǒng)與自動噴水系統(tǒng)分別由不同泵組供給）：各系統(tǒng)泵的流量按自身需求確定；
當系統(tǒng)共用泵組（如同一泵組同時供給消火栓和自動噴水系統(tǒng)）：總流量 = 各系統(tǒng)設計流量之和（需驗證規(guī)范是否允許同時作用，部分場景可按 “最大系統(tǒng)流量 + 其他系統(tǒng) 50% 流量” 計算，具體以規(guī)范為準）。

示例：某一類高層辦公樓，室內消火栓系統(tǒng)設計流量 25 L/s，自動噴水滅火系統(tǒng)（中危險級 Ⅰ 級）設計流量 15 L/s，室外消火栓由市政供給（無需泵組），則共用消防泵的設計流量 = 25+15=40 L/s。

4. 考慮備用泵的流量要求

根據(jù) GB 50974，消防泵應設置備用泵（除建筑高度≤54m 的住宅等特殊情況），備用泵的流量需與主泵相同（確保主泵故障時，備用泵能完全替代其功能）。

二、確定消防泵的設計揚程（H）

消防泵的設計揚程是指在設計流量下，泵組需提供的總水頭（單位：m），需滿足 “最不利點滅火設施（如最高最遠的消火栓或噴頭）的工作壓力 + 管道水頭損失 + 水源與最不利點的高程差” 的要求。具體計算步驟如下：

1. 確定最不利點位置

“最不利點” 是指消防系統(tǒng)中壓力要求最高的點（通常為最高 + 最遠的滅火設施），例如：

消火栓系統(tǒng)：最高樓層的最不利點消火栓（如屋頂試驗消火栓）；
自動噴水滅火系統(tǒng)：最高樓層、最遠處的噴頭（通常為系統(tǒng)管網(wǎng)末端的噴頭）。

2. 計算最不利點滅火設施的最低工作壓力

不同滅火設施對工作壓力的要求不同，需按規(guī)范確定：

室內消火栓：GB 50974 要求，最不利點消火栓的栓口動壓不應小于 0.25MPa（即 25m 水頭）；當建筑高度＞21m 且≤27m 的住宅，可降至 0.15MPa（15m 水頭）；對于高層建筑、廠房等，栓口動壓不宜大于 0.5MPa（避免水槍反沖力過大），但需滿足水槍充實水柱要求（如一類高層公共建筑充實水柱≥13m，對應動壓≥0.35MPa 即 35m 水頭）。
自動噴水滅火系統(tǒng)噴頭：GB 50084 要求，不同危險等級噴頭的最低工作壓力不同：
- 輕危險級、中危險級 Ⅰ 級：≥0.05MPa（5m 水頭）；
- 中危險級 Ⅱ 級、嚴重危險級：≥0.1MPa（10m 水頭）；
- 早期抑制快速響應噴頭（ESFR）：≥0.3MPa（30m 水頭）。

3. 計算管道水頭損失

管道水頭損失包括沿程損失（水流與管壁摩擦損失）和局部損失（水流經(jīng)過閥門、彎頭、三通等配件的阻力損失），需按以下方法計算：

沿程損失：采用公式 hf?=i×L，其中 i 為單位長度水頭損失（可查《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》附錄 C 的管道水力計算表，或用海澄 - 威廉公式計算），L 為管道長度（m）；
局部損失：通常按沿程損失的 20%-30% 估算（或根據(jù)配件類型查表計算，如閘閥局部損失約 0.05m，90° 彎頭約 0.3m 等）；
總管道水頭損失 = 沿程損失 + 局部損失。

4. 計算高程差（靜揚程）

高程差是指水源水面與最不利點滅火設施的垂直高度差：

若水源為消防水池（低于地面）：高程差 = 最不利點高程 - 水池最低有效水位高程（此時為正值，需泵提供額外水頭克服）；
若水源為高位水箱（高于地面）：高程差 = 最不利點高程 - 水箱最低水位高程（若水箱水位高于最不利點，可為負值，抵消部分揚程需求）。

5. 確定設計揚程（總水頭）

設計揚程需滿足：設計揚程最不利點工作壓力（水頭）管道總水頭損失高程差安全余量（
示例：某 10 層辦公樓（層高 3m，建筑總高 30m），最不利點為 10 層消火栓（高程 27m），水源為地下消防水池（最低水位高程 - 3m）。

高程差 = 27m - (-3m)=30m；
最不利點消火栓動壓要求 0.3MPa（30m 水頭）；
管道沿程損失 10m，局部損失按 30% 估算為 3m，總損失 = 13m；
安全余量取 10%：（30+30+13）×10%≈7.3m；
設計揚程 = 30+30+13+7.3=80.3m（實際選型時取整為 85m，確保余量）。

6. 驗證不同流量下的揚程適配性

消防泵的揚程需在設計流量下滿足要求，同時需驗證 “小流量工況”（如系統(tǒng)部分啟動時）的揚程是否過高（避免超壓損壞管道），必要時通過設置減壓閥或選用 “平緩特性曲線” 的水泵（流量變化時揚程波動?。┙鉀Q。

三、關鍵注意事項

合規(guī)性優(yōu)先：流量和揚程的確定必須嚴格遵循現(xiàn)行消防規(guī)范，最終需經(jīng)消防設計審核通過；
與系統(tǒng)匹配：水泵的流量 - 揚程曲線需平緩（即流量變化時，揚程波動≤20%），避免在設計流量外出現(xiàn)揚程不足或超壓；
特殊場景調整：
- 高海拔地區(qū)：大氣壓力降低，需適當提高揚程（每升高 1000m，揚程增加 2%-3%）；
- 分區(qū)供水系統(tǒng)：當建筑高度過高（如超高層建筑），需采用分區(qū)供水，各分區(qū)泵的揚程按本區(qū)最不利點計算。

總之，柴油機消防泵的流量和揚程需通過 “規(guī)范查表 + 水力計算” 確定，核心是確保火災時最不利點的滅火設施能獲得足夠的水量和壓力。實際設計中，建議由專業(yè)消防工程師結合建筑圖紙和規(guī)范完成計算，并與泵組廠家溝通驗證參數(shù)匹配性（避免泵的實際性能與設計偏差）。

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