如何確定柴油機(jī)消防泵的流量和揚(yáng)程

2025-07-17

確定柴油機(jī)消防泵的流量和揚(yáng)程是消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)，需嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家消防規(guī)范（如《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB 50974、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016 等），結(jié)合建筑類型、場(chǎng)所用途、滅火系統(tǒng)形式及火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)等因素綜合計(jì)算。以下是具體的確定方法：

一、確定消防泵的設(shè)計(jì)流量（Q）

消防泵的設(shè)計(jì)流量是指在火災(zāi)時(shí)，為滿足全部同時(shí)作用的滅火系統(tǒng)（如消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)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(hù)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(nèi)設(shè)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(nèi)消火栓系統(tǒng)
室外消火栓系統(tǒng)（部分場(chǎng)景需消防泵供給）
自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)（含濕式、干式、預(yù)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(chǎng)所滅火）
泡沫滅火系統(tǒng)（需與水流量疊加）

2. 按規(guī)范計(jì)算各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量

各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量需根據(jù)建筑類別、火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)、保護(hù)面積等，依據(jù)對(duì)應(yīng)規(guī)范查表或計(jì)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(nèi)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(dòng)噴水滅火系統(tǒng)	GB 50084-2017	按火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)（輕危險(xiǎn)級(jí)、中危險(xiǎn)級(jí) Ⅰ/Ⅱ 級(jí)、嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)等）查表，例如： - 輕危險(xiǎn)級(jí)（住宅、辦公樓）：4-10 L/s - 中危險(xiǎn)級(jí) Ⅱ 級(jí)（商場(chǎng)、酒店）：16-20 L/s - 嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)（印刷廠、舞臺(tái)）：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(jí)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(hù)對(duì)象（如油罐、變壓器）的面積和設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算（強(qiáng)度 × 面積），例如：變壓器水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 20 L/(min?m²)，保護(hù)面積 100m²，則流量 =（20×100）/60≈33.3 L/s

3. 確定消防泵的總設(shè)計(jì)流量

若建筑內(nèi)存在多個(gè)滅火系統(tǒng)（如同時(shí)設(shè)置消火栓和自動(dòng)噴水系統(tǒng)），需按 “系統(tǒng)同時(shí)作用” 原則疊加流量：

當(dāng)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行（如消火栓系統(tǒng)與自動(dòng)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(dāng)系統(tǒng)共用泵組（如同一泵組同時(shí)供給消火栓和自動(dòng)噴水系統(tǒng)）：總流量 = 各系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量之和（需驗(yàn)證規(guī)范是否允許同時(shí)作用，部分場(chǎng)景可按 “最大系統(tǒng)流量 + 其他系統(tǒng) 50% 流量” 計(jì)算，具體以規(guī)范為準(zhǔn)）。

示例：某一類高層辦公樓，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量 25 L/s，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)（中危險(xiǎn)級(jí) Ⅰ 級(jí)）設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yīng)設(shè)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(shí)，備用泵能完全替代其功能）。

二、確定消防泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程（H）

消防泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程是指在設(shè)計(jì)流量下，泵組需提供的總水頭（單位：m），需滿足 “最不利點(diǎn)滅火設(shè)施（如最高最遠(yuǎn)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(diǎn)的高程差” 的要求。具體計(jì)算步驟如下：

1. 確定最不利點(diǎn)位置

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

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

2. 計(jì)算最不利點(diǎn)滅火設(shè)施的最低工作壓力

不同滅火設(shè)施對(duì)工作壓力的要求不同，需按規(guī)范確定：

室內(nèi)消火栓：GB 50974 要求，最不利點(diǎn)消火栓的栓口動(dòng)壓不應(yīng)小于 0.25MPa（即 25m 水頭）；當(dāng)建筑高度＞21m 且≤27m 的住宅，可降至 0.15MPa（15m 水頭）；對(duì)于高層建筑、廠房等，栓口動(dòng)壓不宜大于 0.5MPa（避免水槍反沖力過大），但需滿足水槍充實(shí)水柱要求（如一類高層公共建筑充實(shí)水柱≥13m，對(duì)應(yīng)動(dòng)壓≥0.35MPa 即 35m 水頭）。
自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭：GB 50084 要求，不同危險(xiǎn)等級(jí)噴頭的最低工作壓力不同：
- 輕危險(xiǎn)級(jí)、中危險(xiǎn)級(jí) Ⅰ 級(jí)：≥0.05MPa（5m 水頭）；
- 中危險(xiǎn)級(jí) Ⅱ 級(jí)、嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)：≥0.1MPa（10m 水頭）；
- 早期抑制快速響應(yīng)噴頭（ESFR）：≥0.3MPa（30m 水頭）。

3. 計(jì)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(jì)算：

沿程損失：采用公式 hf?=i×L，其中 i 為單位長(zhǎng)度水頭損失（可查《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》附錄 C 的管道水力計(jì)算表，或用海澄 - 威廉公式計(jì)算），L 為管道長(zhǎng)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(jì)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(jì)算高程差（靜揚(yáng)程）

高程差是指水源水面與最不利點(diǎn)滅火設(shè)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(diǎn)高程 - 水池最低有效水位高程（此時(shí)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(diǎn)高程 - 水箱最低水位高程（若水箱水位高于最不利點(diǎn)，可為負(fù)值，抵消部分揚(yáng)程需求）。

5. 確定設(shè)計(jì)揚(yáng)程（總水頭）

設(shè)計(jì)揚(yáng)程需滿足：設(shè)計(jì)揚(yáng)程最不利點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)消火栓動(dòng)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(shè)計(jì)揚(yáng)程 = 30+30+13+7.3=80.3m（實(shí)際選型時(shí)取整為 85m，確保余量）。

6. 驗(yàn)證不同流量下的揚(yáng)程適配性

消防泵的揚(yáng)程需在設(shè)計(jì)流量下滿足要求，同時(shí)需驗(yàn)證 “小流量工況”（如系統(tǒng)部分啟動(dòng)時(shí)）的揚(yáng)程是否過高（避免超壓損壞管道），必要時(shí)通過設(shè)置減壓閥或選用 “平緩特性曲線” 的水泵（流量變化時(shí)揚(yáng)程波動(dòng)小）解決。

三、關(guān)鍵注意事項(xiàng)

合規(guī)性優(yōu)先：流量和揚(yáng)程的確定必須嚴(yán)格遵循現(xiàn)行消防規(guī)范，最終需經(jīng)消防設(shè)計(jì)審核通過；
與系統(tǒng)匹配：水泵的流量 - 揚(yáng)程曲線需平緩（即流量變化時(shí)，揚(yáng)程波動(dòng)≤20%），避免在設(shè)計(jì)流量外出現(xiàn)揚(yáng)程不足或超壓；
特殊場(chǎng)景調(diào)整：
- 高海拔地區(qū)：大氣壓力降低，需適當(dāng)提高揚(yáng)程（每升高 1000m，揚(yáng)程增加 2%-3%）；
- 分區(qū)供水系統(tǒng)：當(dāng)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(yáng)程按本區(qū)最不利點(diǎn)計(jì)算。

總之，柴油機(jī)消防泵的流量和揚(yáng)程需通過 “規(guī)范查表 + 水力計(jì)算” 確定，核心是確保火災(zāi)時(shí)最不利點(diǎn)的滅火設(shè)施能獲得足夠的水量和壓力。實(shí)際設(shè)計(jì)中，建議由專業(yè)消防工程師結(jié)合建筑圖紙和規(guī)范完成計(jì)算，并與泵組廠家溝通驗(yàn)證參數(shù)匹配性（避免泵的實(shí)際性能與設(shè)計(jì)偏差）。

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