消防泵是整个消防给水系统的核心设备,其扬程选择直接决定了系统在最不利点能否满足压力要求。然而很多设计人员在确定消防泵扬程时,要么仅凭经验估算,要么过度保守造成浪费。本文结合GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》,系统讲解消防泵扬程的确定方法。
消防泵扬程的构成:5个组成部分
依据GB50974-2014第5.1.6条,消防水泵的扬程应满足以下要求:消防水泵零流量时的压力不应超过设计压力的140%;当系统流量大于消防水泵设计流量时,压力不应低于设计压力的65%。
消防泵扬程由以下5部分构成:
- 几何高差(水泵吸水位至最不利点消火栓或喷头的高程差);
- 沿程水头损失(管道沿程摩擦损失);
- 局部水头损失(阀门、管件、弯头等局部阻力损失);
- 最不利点所需流出水头(消火栓栓口不低于0.35MPa或喷头工作压力);
- 安全裕量(一般取5至10%)。
这5个部分都需要在设计中逐项计算,不能简单按经验估算。
扬程计算的具体步骤
依据GB50974-2014附录A,消防泵扬程计算可按以下步骤进行:
第一步,确定最不利点。消火栓系统最不利点为最高最远消火栓;喷淋系统最不利点为最高最远喷头。
第二步,计算几何高差H1。这是固定值,可直接从建筑剖面图中量取。
第三步,计算沿程水头损失H2,按公式sum_lambda_times_L_over_d_times_v_squared_over_2g计算。流速v按设计流量计算,管径d根据流速控制在1.0至2.5m/s范围选取。
第四步,计算局部水头损失H3。可按沿程损失的20%至30%估算(详细计算时按管件局部阻力系数逐个累加)。
第五步,确定最不利点流出水头H4。消火栓系统不低于0.35MPa,喷淋系统最不利点喷头工作压力不低于0.05MPa。
第六步,叠加安全裕量。H = (H1+H2+H3+H4) × 1.10。
与系统设计压力的关系:避免选泵过小或过大
消防泵的额定扬程不应等于也不应远大于系统所需扬程,而应使其工作点处于高效区。系统设计压力是指系统在最不利点所需的压力,是确定消防泵扬程的基础。
常见的设计错误有:
错误一:直接按建筑高度选泵。例如30米建筑就选30米扬程的泵,忽略了沿程损失和最不利点流出水头,实际使用时最不利点压力不足。
错误二:过度保守,扬程选得过大。导致消防泵在低流量时压力过高,可能超过管道和阀门的工作压力,造成泄漏或损坏。
错误三:未考虑消防泵的并联特性。多台消防泵并联工作时,单台泵的实际流量会下降,扬程也会随之变化,需要按并联曲线复核。
正确做法:按规范要求计算后选取略大于计算值的标准扬程泵,并通过水泵性能曲线验证其在设计流量下的工作点位于高效区。