如何确定柴油机消防泵的流量和扬程

2025-07-17

确定柴油机消防泵的流量和扬程是消防系统设计的核心环节，需严格依据国家消防规范（如《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974、《建筑设计防火规范》GB 50016 等），结合建筑类型、场所用途、灭火系统形式及火灾危险等级等因素综合计算。以下是具体的确定方法：

一、确定消防泵的设计流量（Q）

消防泵的设计流量是指在火灾时，为满足全部同时作用的灭火系统（如消火栓系统、自动喷水灭火系统、水喷雾系统等）的总用水量需求，泵组需提供的最小出水量（单位：L/s 或 m³/h）。其确定需遵循 “按系统需求叠加，取最大值或组合值” 的原则，具体步骤如下：

1. 明确需保护的灭火系统类型

不同灭火系统的流量需求不同，需先明确建筑内设置的系统形式（单一系统或多系统组合），常见系统包括：

室内消火栓系统
室外消火栓系统（部分场景需消防泵供给）
自动喷水灭火系统（含湿式、干式、预作用等）
水幕系统、水喷雾灭火系统（用于防火分隔或特殊场所灭火）
泡沫灭火系统（需与水流量叠加）

2. 按规范计算各系统的设计流量

各系统的设计流量需根据建筑类别、火灾危险等级、保护面积等，依据对应规范查表或计算确定：

灭火系统类型	主要依据规范	流量确定方法
室内消火栓系统	GB 50974-2014	按建筑类型（住宅、公共建筑、厂房等）和体积查表确定，例如： - 多层住宅：5-10 L/s - 一类高层公共建筑：25-40 L/s - 厂房（丙类，体积＞50000m³）：40 L/s
自动喷水灭火系统	GB 50084-2017	按火灾危险等级（轻危险级、中危险级 Ⅰ/Ⅱ 级、严重危险级等）查表，例如： - 轻危险级（住宅、办公楼）：4-10 L/s - 中危险级 Ⅱ 级（商场、酒店）：16-20 L/s - 严重危险级（印刷厂、舞台）：20-30 L/s
室外消火栓系统	GB 50974-2014	按建筑体积或耐火等级查表，例如： - 民用建筑（体积≤10000m³）：15 L/s - 工业建筑（丙类，体积＞50000m³）：40 L/s
水喷雾 / 泡沫系统	GB 50219-2014、GB 50151-2010	按保护对象（如油罐、变压器）的面积和设计强度计算（强度 × 面积），例如：变压器水喷雾系统设计强度为 20 L/(min・m²)，保护面积 100m²，则流量 =（20×100）/60≈33.3 L/s

3. 确定消防泵的总设计流量

若建筑内存在多个灭火系统（如同时设置消火栓和自动喷水系统），需按 “系统同时作用” 原则叠加流量：

当系统独立运行（如消火栓系统与自动喷水系统分别由不同泵组供给）：各系统泵的流量按自身需求确定；
当系统共用泵组（如同一泵组同时供给消火栓和自动喷水系统）：总流量 = 各系统设计流量之和（需验证规范是否允许同时作用，部分场景可按 “最大系统流量 + 其他系统 50% 流量” 计算，具体以规范为准）。

示例：某一类高层办公楼，室内消火栓系统设计流量 25 L/s，自动喷水灭火系统（中危险级 Ⅰ 级）设计流量 15 L/s，室外消火栓由市政供给（无需泵组），则共用消防泵的设计流量 = 25+15=40 L/s。

4. 考虑备用泵的流量要求

根据 GB 50974，消防泵应设置备用泵（除建筑高度≤54m 的住宅等特殊情况），备用泵的流量需与主泵相同（确保主泵故障时，备用泵能完全替代其功能）。

二、确定消防泵的设计扬程（H）

消防泵的设计扬程是指在设计流量下，泵组需提供的总水头（单位：m），需满足 “最不利点灭火设施（如最高最远的消火栓或喷头）的工作压力 + 管道水头损失 + 水源与最不利点的高程差” 的要求。具体计算步骤如下：

1. 确定最不利点位置

“最不利点” 是指消防系统中压力要求最高的点（通常为最高 + 最远的灭火设施），例如：

消火栓系统：最高楼层的最不利点消火栓（如屋顶试验消火栓）；
自动喷水灭火系统：最高楼层、最远处的喷头（通常为系统管网末端的喷头）。

2. 计算最不利点灭火设施的最低工作压力

不同灭火设施对工作压力的要求不同，需按规范确定：

室内消火栓：GB 50974 要求，最不利点消火栓的栓口动压不应小于 0.25MPa（即 25m 水头）；当建筑高度＞21m 且≤27m 的住宅，可降至 0.15MPa（15m 水头）；对于高层建筑、厂房等，栓口动压不宜大于 0.5MPa（避免水枪反冲力过大），但需满足水枪充实水柱要求（如一类高层公共建筑充实水柱≥13m，对应动压≥0.35MPa 即 35m 水头）。
自动喷水灭火系统喷头：GB 50084 要求，不同危险等级喷头的最低工作压力不同：
- 轻危险级、中危险级 Ⅰ 级：≥0.05MPa（5m 水头）；
- 中危险级 Ⅱ 级、严重危险级：≥0.1MPa（10m 水头）；
- 早期抑制快速响应喷头（ESFR）：≥0.3MPa（30m 水头）。

3. 计算管道水头损失

管道水头损失包括沿程损失（水流与管壁摩擦损失）和局部损失（水流经过阀门、弯头、三通等配件的阻力损失），需按以下方法计算：

沿程损失：采用公式 hf=i×L，其中 i 为单位长度水头损失（可查《消防给水及消火栓系统技术规范》附录 C 的管道水力计算表，或用海澄 - 威廉公式计算），L 为管道长度（m）；
局部损失：通常按沿程损失的 20%-30% 估算（或根据配件类型查表计算，如闸阀局部损失约 0.05m，90° 弯头约 0.3m 等）；
总管道水头损失 = 沿程损失 + 局部损失。

4. 计算高程差（静扬程）

高程差是指水源水面与最不利点灭火设施的垂直高度差：

若水源为消防水池（低于地面）：高程差 = 最不利点高程 - 水池最低有效水位高程（此时为正值，需泵提供额外水头克服）；
若水源为高位水箱（高于地面）：高程差 = 最不利点高程 - 水箱最低水位高程（若水箱水位高于最不利点，可为负值，抵消部分扬程需求）。

5. 确定设计扬程（总水头）

设计扬程需满足：设计扬程最不利点工作压力（水头）管道总水头损失高程差安全余量（
示例：某 10 层办公楼（层高 3m，建筑总高 30m），最不利点为 10 层消火栓（高程 27m），水源为地下消防水池（最低水位高程 - 3m）。

高程差 = 27m - (-3m)=30m；
最不利点消火栓动压要求 0.3MPa（30m 水头）；
管道沿程损失 10m，局部损失按 30% 估算为 3m，总损失 = 13m；
安全余量取 10%：（30+30+13）×10%≈7.3m；
设计扬程 = 30+30+13+7.3=80.3m（实际选型时取整为 85m，确保余量）。

6. 验证不同流量下的扬程适配性

消防泵的扬程需在设计流量下满足要求，同时需验证 “小流量工况”（如系统部分启动时）的扬程是否过高（避免超压损坏管道），必要时通过设置减压阀或选用 “平缓特性曲线” 的水泵（流量变化时扬程波动小）解决。

三、关键注意事项

合规性优先：流量和扬程的确定必须严格遵循现行消防规范，最终需经消防设计审核通过；
与系统匹配：水泵的流量 - 扬程曲线需平缓（即流量变化时，扬程波动≤20%），避免在设计流量外出现扬程不足或超压；
特殊场景调整：
- 高海拔地区：大气压力降低，需适当提高扬程（每升高 1000m，扬程增加 2%-3%）；
- 分区供水系统：当建筑高度过高（如超高层建筑），需采用分区供水，各分区泵的扬程按本区最不利点计算。

总之，柴油机消防泵的流量和扬程需通过 “规范查表 + 水力计算” 确定，核心是确保火灾时最不利点的灭火设施能获得足够的水量和压力。实际设计中，建议由专业消防工程师结合建筑图纸和规范完成计算，并与泵组厂家沟通验证参数匹配性（避免泵的实际性能与设计偏差）。

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