利用多个不同高差人工水体作为消防用水的可行性分析

利用多个不同高差人工水体作为消防用水的可行性分析

吴泽鹏

广东省潮州市公安消防局

摘要：随着经济社会的发展，建设工程空间利用率日渐饱和，在消防给水系统设计中，一些工程为提高建筑利用率或者为节约成本，会利用景观池、游泳池、雨水清水池等人工水体作为消防水源，有的工程因消防用水量较大，还会将不同高差的人工水利进行连通共同作为消防水池。用其它人工水体代替消防水池是否合理？利用不同高差的水池连通后作为消防水池是否科学？本文将从消防用水水质要求入手，并对不同高差水池连通作为消防用水的可行性提出相应意见。

关键词：不同高差人工水体消防水源分析

消防水源是消防给水系统设计的重要问题，按照现行规范要求，消防用水量一般比较大，结果消防水池储水量大，工程造价高，占地面积大，定期换水造成大量自来水浪费。我国土地资源、水资源都比较紧缺，如何利用其它人工水体作为消防水源，提高建筑空间利用率、节约水资源是一个值得研究的课题。

一、消防水源水质分析

按照《消防给水及消火栓系统技术规范》要求，消防水源水质应满足水灭火设施的功能要求，并明确了市政给水、消防水池、天然水源等可作为消防水源，并宜采用市政给水。那么什么水质标准满足消防水源要求呢？规范仅明确了水源PH值为6-9，水源中颗粒物不能堵塞喷头和水枪，平时水质不能有腐蚀性，具体水质指标没有明确。按照《自动喷水灭火系统设计规范》要求，系统用水应无污染、无腐蚀、无悬浮物，具体水质指标也没有明确。本着安全可靠的角度出发，设计人员往往只能选择市政用水和消防水池作为消防水源，而不敢大胆的使用其它水体，这样对于节约用水和提升建筑使用率了是不利的。

对于室内、外消火栓系统，干管一般管径不小于100mm，水带直径一般为65mm,水枪口径一般为19mm，消火栓栓口压力一般不小于0.7MP，所以水中较小颗粒的悬浮物对系统是没有影响的。对自动喷水灭火系统，因为管径较小，特别是喷头口径小，如果水中悬浮物颗粒较大，很容量堵塞，所以对于水质要求较高。根据国家环保总局对河流城段的统计：全国各大河流城市河段中，77%左右的河段受到不同程度的污染，而且主要呈有机型污染，按照自动喷水灭火系统悬浮物指标要达接近零的要求，大部分天然水体是不适合作为自动喷水灭火系统的水源的，但是基本符合室内消火栓系统的水源要求。

对比《生活饮用水卫生标准》和《生活杂用水水质标准》，我们发现生活饮用与中水的水质区别主要是中水的BOD5和COD等有机物指标较高，与大部分天然水源相对，中水的水质要好很多，所以中水作为室内消火栓和自动喷水灭火系统水源比较合适。我们再来分析中水的腐蚀性，根据相关资料，中水属于较度腐蚀性，金属腐蚀性试验结果为：普通钢管平均腐蚀率为0.134mm/a，镀锌钢管平均腐蚀率为0.05mm/a。根据腐蚀判别标准，金属腐蚀速度小于0.13mm/a时接近于不腐蚀。因此，当消防给水系统使用镀锌钢管时，中水对于消防给水管道几乎不腐蚀。所以，从水质方面讲，中水作为消防水源的可行的。综上所述，景观池、游泳池、雨水清水池等人工水体要作为消防水源，在水质要求上以达到中水标准为宜，如建筑仅设置室内消火栓系统，则水质要求可适当降低。

二、水池连通存在的问题分析

当多个水池高差相同时，相当于消防水池分为多个，连通后共同作为消防水源不存在问题。当多个水池最高水位相同，但最低水位不同时，在加满水的情况下，最高水位一致，水不会通过连通管相互流动，但在水泵启动后，位置最高的水池当水位下降至最低水位线后，消防水泵就会破压停止运行，导致无法充分利用其它水他的水量，具体原因分析详见下一段。

当多个不同高差的水池连通后共同作为消防水源时，我们发现如果不作技术处理，那么无法充分利用水池的水量。为便于分析，在这里我们以两个不同高差的水池连通进行分析（如图），图中水池一位置高于水池二，在不作任何技术处理的情况下，由于重力作用，水池一的水将通过连通管流向水池二，导致水池一的容量无法充分利用。如果信号阀2处设置止回阀，那么水池一的水即使在重力作用下也无法流向水池二，这好像解决了水池一的容量利用问题，但是，当水泵启动后水位降至水池一最低水位后，水泵将破压停止运行，而此时水池二的水量很可能还未充分利用。所以，不同高差的水池连通作为消防水池最大的问题就是水量无法充分利用。

三、水池连通的技术处理措施研讨

我们以两个不同高差的水池连通为例进行分析（如上图），水池一位置高于水池二，根据相关规范消防水泵应采取自灌式吸水，所以水泵安装位置应不高于水池二的最低水位线h2b。为充分利用水池一和水池二的水量，我们假设通过设置信号阀进行联动控制的方法来实施，在平常时信号阀1处于开启状态，信号阀2处于关闭状态，那么在火灾发生时，消防水泵启动后首先利用的是水池一的水量，当水池一水位下降至接近最低水位h1b时，信号阀1关闭，同时信号阀2开启，这时消防给水系统切换为水池二作为水源。通过信号阀联动控制的技术措施，理论上既解决了水池连通使用水量无法充分利用的问题，也解决了水池一水位降至最低水位后破压造成水泵停止运行的问题。

其实，采用信号阀联动控制的技术措施也存在一定的风险，我们仍然以上图为例进行分析。首先，信号阀的启闭主要靠水池一的水位计进行控制，为提高系统的可靠性，水池一用于联动信号阀的水位装置应不少于两根。那么水池一的水位下降至什么水位时开始联动控制信号阀呢？这应根据水泵最大流量和信号阀的启闭时间经计算得出：

h=qt/s+△h

h—信号阀动作水位

q—消防水泵的最大流量

t—信号阀启闭转换时间，在这里假设使用同一种形式的信号阀

s—水池一的截面积

△h—安全高度，参照吸水管淹没深度取0.2m

所以，水池一中水位h以下的水量是无法利用的，如果有更多的水池连通使用，那么除处于最低位置的水池外，其余水池处于联动水位下的水量都无法使用，这无疑降低的水量的利用率。其次，按照现行规范，消防水池的吸水管不应少于两根，那么两个水池连通使用时，信号阀至少使用四个，我们假设一个信号阀的故障概率为0.2%，那么两个水池连通使用的故障概率为0.798%，三个水池连通使用的故障概率则高达1.194%，所以连通使用的水池数越多，信号阀出现故障的概率越高，另外，当联动的信号阀越多，联动控制系统越复杂，本身存在的风险也增加了。综上所述，当多个水池连通共同作为消防水池时，连通的水池数不宜超过两个。

四、结语

（一）景观池、游泳池、雨水清水池等人工水体要作为消防水源，在水质要求上以达到中水标准为宜，如建筑仅设置室内消火栓系统，则水质要求可适当降低。

（二）不同高差水池连通作为消防水池时，连通的水池数量不宜超过两个，且可设置信号阀联动控制系统，用于联动信号阀的水位装置数量不应少于两套。