前言

笔者一直在倡议全部消防给水系统合用一套管网和一套消防泵，但阻力太大，20年来，笔者在设计工作中推行合用方案，即使能够为业主节省几百万造价，但成功率很小，仅有两个项目的设计完全合用，小部分项目在艰难的沟通中，最终选择折中方案，即就是室内外消火栓系统合用，喷淋独立。笔者于公众号“刘植蓬设计原创研究”文章［1］［2］多次提及共用的观点和理由，基本上也都全面论述了，但是，一些理由，许多同行并没有理解，本文就多次提出的“合用消防泵有利于集中兵力灭火”的观点是支撑共用泵设计的重要依据，再详细地分析。

采用下列简称：

1.《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014简称：《消水规》

2.《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017简称：《喷规》

01

离心泵运行时过大流量造成系统瘫痪

一般情况下，离心泵功率（电流）最小的时候，是泵体无水空转的时候（当然空转会导致过热损坏），而离心泵有功功率最大的时候，是出口没有背压，如图1中泵出水口不接管，直接通向大气，这个时候，流量最大，泵的电流将最大。当然，启泵瞬间，或者堵转，启动电流及堵转电流可以是额定电流7倍以上，但是，这两种情况的有功功率和功率因数为0或接近0，电流虽大仅仅是增大无功功率。

图1：泵出水口直接通向大气

图1中出口完全没有背压情况下，流量过大造成过大电流往往会造成长延时脱扣器脱扣保护，不能脱扣会造成电机烧毁，因此，泵出口不能没有背压，或者出口存在没有背压或者低背压情况下，离心泵的设计应保证其特性曲线必须存在最大轴功率点，当实际流量超过最大轴功率点相对应的流量，轴功率反而下降，不会造成功率无限制地增大而最终导致跳闸或电机烧毁，而流量增大轴功率反而下降的代价是：扬程急剧降低。

图2：消防泵最大轴功率点

不能满足最大轴功率要求的消防泵，在实际灭火过程中，很容易出现过流量造成过电流而使热继电器报警，来不及手动停泵也可能造成电机烧坏，两种结果都导致灭火系统瘫痪。即使存在最大轴功率点的消防泵，其对应的流量QN基本上是消防泵能够顺利运转的最大实际流量，超过QN的流量，由于扬程急剧下降而导致水压太小而减小了系统出流量。比如说，民用建筑发生火灾并蔓延，燃烧面积达到300㎡，两倍喷头数打开，由于流量受到限制，每个喷头喷水量小，起不到灭火作用，系统形同瘫痪。

02

室内消火栓系统灭火期间存在远超设计流量的情况

根据大部分火灾的灭火情况的统计，《消水规》对室内消火栓系统规定了设计流量和储水量，但是满足《消水规》标准的选泵流量和储水量，往往不能满足实际灭火需要，因此，也考虑了室外消防给水的补充。但是，即使消防给水的补充，室内消火栓系统的供水能力仍然有限。很多失控火灾，火灾蔓延后火场面积大，需要同时直接灭火的水枪数量多，且需要大量的水枪用于消防员保护、疏散保护和相邻建筑的防护冷却，实际使用水枪数量、灭火时间远远超过设计条件。

2015年北京百荣世贸商场二期仓库火灾，消防部队累计投入62个中队，165辆消防车，850名官兵参战，经过71个小时才完成灭火战斗。1993年隆福大厦起火。大火整整烧了8个小时。出动了86辆消防车和828名消防警员，灭火过程中使用了多支水枪形成密集射流，向旧楼2、3层燃烧最猛烈的火点进攻，同时，在旧楼通向主楼的通道口、新旧楼接合部、旧楼的东西两侧等处架设水枪，防止火势蔓延，车上的1220条水龙带也全用上了。

03

闭式自动喷水灭火系统灭火期间存在远超设计流量的情况

《喷规》沿用了国外的标准，规定喷淋系统设计流量按最不利作用面积内所有喷头同时开启计算设计流量，同样，在大部分通过喷淋成功灭火的火灾案例中，计算流量满足灭火需求，但是，大量的火灾失控案例中，火灾继续蔓延，导致更大面积和更多的喷头开启，这个时候，喷淋流量远大于设计流量。例如，采用ESFR喷头的仓库项目，若没有在打开12个喷头之前把火控制住，继续蔓延开来，导致更多的喷头打开喷水，这个时候，每个喷头流量下降，更起不到控火的作用。

随着蓄能电池的普及使用，电动车、充电桩、蓄能站等大量存在电池的场所，没有有效的灭火设施，只能通过喷淋冷却防护，而且产生大量的有毒烟雾，室内不宜进入使用消火栓等其他设施，因此，实际火灾中，喷淋流量和时间，也会大大超过设计流量和时间。

作用面积内喷头开启，是一个虚拟的设计标准，火灾不会只按标准的作用面积燃烧，设计仅需要按标准设计，但必须在不增加投资的前提下，尽量增强消防设施的灭火能力。

04

开式系统灭火期间存在远超设计流量的情况

虽然一个雨淋阀开启之后，所有的开式喷头都喷水，基本控制住火灾，若只要一个方向的燃烧没控制住导致蔓延，相邻防护区的雨淋阀也开启，实际出流量接近翻倍。这个时候若消防泵能够提供足够的流量，或许在消防员到达火场之前，开式系统还能灭火火灾完全控制住火灾，若消防泵没法提供足够的流量，两个雨淋阀服务的两个防护区的每个喷头的喷水量会下降，原先其他方向的燃烧控制不住，多方向发展蔓延，从而开启更多的雨淋阀，开启更多的雨淋阀，跟直接停用灭火设施是相同的效果。甚至火灾发生有人在火场附近，人为开启一个雨淋阀灭火，但发现起火位置靠近防护区边缘，另一个防护区有被蔓延的危险，需要冷却防护，很迫切需要人工开启另一个雨淋阀，但是，若消防泵不能提供更多的灭火流量，开启另一个雨淋阀，相当于降低了着火防护区的灭火强度，会导致严重后果，只能眼睁睁看着火灾蔓延。

05

合用泵能够为各系统提供若干倍数的实际灭火流量

灭火期间，消防泵的出流量是不可控制的，如喷淋系统出现大面积的喷头开启，或者消防员需要使用更多的水枪灭火、冷却和控火，因此，消防泵必须保证1.5Q时扬程不低于0.65H,但1.5Q远远不足火灾过程中的实际流量输出，人为提高全部项目的消防设计流量，整体上会带来消防投资额的极大支出。因此，国外必须所有消防给水系统合用一套泵。合用泵及管网方案不仅仅是降低造价，更重要的是保证灭火过程中能够集中兵力战斗灭火，能够在局部系统出现几倍的灭火流量状态中，消防泵也能够正常运转。若大火蔓延，造成远超设计面积（作用面积）范围的喷头开启，或者在喷淋报警阀关闭后，消防员放心地使用几十支水枪、水炮灭火，若没有合用泵，在没有泵浦消防车参与的情况下，40L/s设计流量的喷淋泵和室内消火栓泵，只能各自提供略高于60L/s左右的火场实际流量，假如室内外消火栓和喷淋合用，选泵流量为120L/s，系统则可以为喷淋系统提供略高于180L/s的灭火流量，当火灾没有控制，喷淋系统失去作用后，可以通过关闭报警阀组，将180L/s的流量全部用于水枪、水炮。这就是合用泵的集中兵力作战的重大意义。

上例中合用消防泵为各子系统提供3倍的灭火流量，当合用的消防给水系统越多，合用泵利用灭火错开的时间，能够集中全部设计流量用于某一子项的灭火需要，提供更多倍数的流量。

06

对合用泵产生误解的因素

国内消防给排水行业普遍存在抗拒合用泵系统方式的原因，主要原因是几乎整个行业将设计最低标准当成灭火需求。

(1)将设计灭火时间当成灭火需求。

不少人认为，喷淋设计灭火时间1h,室内消火栓设计灭火时间2~3h，不能合用。实际上，设计灭火时间，仅仅是提供设计参考的最低标准，实际灭火时间没一个是相同的。上文举例，北京百荣世贸商场灭火时间71h,按规范商场最多3h，喷淋1~1.5h。实际上，火灾延续时间超过3h的商场比比皆是。设计标准是满足大概率下需要，而不是满足最不利需求，否则设计标准的提升会导致增加的造价远大于火灾的损失。设计原则是在满足大概率标准下，尽量满足更多的需求。

而且，只要存在灭火条件，火灾未灭，为何还要限制时间中断供水？喷淋系统1h,是因为1h后基本蔓延开了，大部分喷头都在出水相当于系统失效不如关闭，若有足够大的流量，满足喷水强度，火灾有没有结束，为何需要关闭限制1h?即使1h需要关闭，跟消防泵是否合用有何关系？关闭喷淋系统仅需要关闭报警阀组便可，也无需关闭消防泵，更大流量的消防泵在关闭喷淋后为消火栓系统服务能够提供更多的灭火流量。国内的工业项目，室外堆场、储罐的设计灭火时间更长达6h,与办公楼内的喷淋1h差距更大反而合用，一个简单的民用建筑为何不能？包括消防储水量，也是仅需要按照满足规范要求的最小蓄水量设计，实际灭火用水量经常远超设计水量，上文提及的百荣世贸商场火灾，71h用水量没有统计，但可以估算出与设计蓄水量有多大的差距。因此，不用担心合用泵扩大消防用水造成消防水池蓄水提前用光的情况，这里涉及到另外的消防水源可靠性研究问题，本文不再展开。

(2)将设计流量当成灭火需求。

同上，设计流量标准是满足大概率下需要，而不是满足最不利需求，否则设计标准的提升会导致增加的造价远大于火灾的损失。设计原则是在满足大概率标准下，尽量满足更多的需求。合用泵就是建立在低投入高保证的最佳消防给水方式，全球普遍使用的方式，但在国内，由于错误观点影响了一代人，难以及时更正。唯一欣慰的是，国内的石油化工、煤电等大型高风险工业企业，消防的重视程度高，也基本上都采用合用泵方式。对于其他普通工业项目，由于风险低，加上社会上存在阻力大，反而在推广合用泵方案上的动力不足，造成实际上消防给水系统零碎分设的局面。

07

合用泵系统设计的关键因素

合用泵系统，必须具备随时切断子系统供水的技术条件。关键设备房宜设置在首层切向外开门，不得已需要设置在建筑内部时，需要直通安全出口。这里就不再展开论述了。

08

国外合用泵情况

笔者在对国外设计项目的有限了解下，无论是工业还是民用建筑，没有见到不合用消防泵的设计，除非是中国内地设计单位在国外采用中国习惯做法做的设计，笔者在提供国外设计项目咨询优化服务时，基本上都是建议改用欧美主流设计标准设计，一个13万平方的多层厂房，消防给水就可以节省1000多万的造价，同时提升了消防设施的可靠度。深感国内的一些消防设计的特点，就是：“花钱干坏事”，分设系统就是其中一个典型的例子。

在欧美，一般由于市政供水能力强，市政水压高，建筑也普遍是多层建筑，所以，常见的合用系统仅仅是喷淋、室内消火栓系统合用，消防泵也是从市政管直接抽水，而且，市政管与室内消防管网之间需要设置旁通管，绕开消防泵，直接为消防系统供水，虽然市政直供往往压力有所不足，但是也提供了设计流量以外的可靠消防给水供应。

东南亚等经济落后地区，市政供水能力甚至不如国内，因此，与国内相同的做法也是需要设置消防水池和储存室外消防用水，室内外消火栓、喷淋系统也合用消防泵及管网，下图为笔者参与设计的印尼某项目：

09

总结

(1)离心泵运行时过大流量造成系统瘫痪，因此，实际灭火流量受到消防泵额定流量的限制

(2)室内消火栓系统、闭式自动喷水灭火系统、开式系统在灭火期间均存在远超设计流量的需求。

(3)各子系统存在错开时间使用情况，合用泵能够为各子系统提供若干倍数的实际灭火流量

(4)设计行业普遍误解合用泵的原因是讲设计标准当成唯一需求，没有认识到设计标准于是实际灭火之间存在相当大的距离

(5)设计应在满足设计最低标准前提下，尽量提高消防设施供水能力

(6)合用泵系统，必须具备随时切断子系统供水的技术条件

草草完成，错别字请见谅。

［1］刘植蓬《共享消防之六：消防泵合用设计若干问题分析》，公众号“刘植蓬设计原创研究”文章

［2］刘植蓬《合用泵若干问题分析补充》，公众号“刘植蓬设计原创研究”文章