关于消防水池取水口设计的探讨

关于消防水池取水口设计的探讨
以国家消防规范的相关条文为依据，分析了供消防车取水的消防水池取水口或取水井的设置要求，提出了几种设计方案。

标签：取水口；消防水池；设计方案
Abstract：Based on the relevant provisions of the national fire protection code，this paper analyzes the setting requirements of the water intake or well of the fire protection pool for the fire truck，and puts forward several design schemes.
Keywords：water intake；fire pool；design scheme
《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014、以下简称《消规》）于2014年10月1日实施，下面笔者就《消规》中关于取水口的部分内容加以探讨。

1 关于是否设置取水口的问题
有设计者认为采用了“消防水泵+外消火栓管网+室外消火栓”的外消火栓系统，就可以不用设置消防水池取水口了，但是《消规》第4.3.7条提出“消防水池应设置取水口，且吸水高度不应大于6.0m”。

笔者认为：如果室外消防用水的设计，仅设置了消防水池而没有设置室外消火栓系统，此时一个取水口相当于一个室外消火栓，例如室外消火栓用水量为30L/S时，消防水池取水口至少应设置两个，同时取水口应满足保护半径150m的要求。

如果设置了“消防水泵+外消火栓管网+室外消火栓”的室外消火栓系统，
则仅仅需要在消防水池设置消防车取水口即可，可以不用考虑取水口的数量及保护半径150m的要求，此时的取水口设置是为了提高消防给水系统的供水能力和可靠性。

2 关于消防水池取水口的几种设计方案的问题
方案一：地上消防水池，直连室外消火栓。

（图1，图2）
有些设计中，消防水池位于地坪之上，设计者将室外消火栓直接通过管道接入消防水池，认为消防车可以通过图示中的消火栓接口吸水。

而实际上消防车吸水需要依靠吸水管+过滤器，给消防车供水的消防水带接口是用于连接有压水源的（如市政消火栓），并不能通过消防水带吸水，所以此种设计的取水口是无法使用的，此种设计原因在于设计单位对消防车取水功能的不了解。

方案二：地下消防水池，直连室外取水口。

（图3）
有些设计中，消防水池位于地坪以下，设计者将管道一端接入消防水池，另一端通往室外地坪。

此种设计与方案一本质上无差别，仍然不能供消防车取水之用。

有设计者认为，即使消防车不可能通过消防水带吸水，但是可以将取水口设计成能与消防车吸水管紧密连接之后无缝隙的接口，这样即可通过吸水管吸水。

但由于消防车吸水管为硬质材料，可弯曲程度有限，而且吸水管的管径、接口方式不同，取水口难以保持清洁无杂物等，所以此种设计的适用性较差，更重要的是在实际使用中这种吸水口不可能与吸水管严密配合无缝隙，也不可能避免被锈蚀，而由于吸水产生负压，吸水过程中必然有空气持续进入吸水管，导致消防车水泵效率低下甚至损毁。

方案三：根据连通器原理，设置室外取水井。

（图4）
此种设计主要内容包括水池、连通管道、取水井三部分，消防车靠近取水井停放，吸水管及其过滤器伸入取水井底部进行吸水，消防水池的水自动流向取水井，满足消防车连续取水之用。

但此种设计需要考虑水从消防水池流向取水井的流速，能否满足消防车的吸水速度。

消防车吸水时，取水井的水位会马上下降，取水井与消防水池出现液位差之后，消防水池的水將自动流向取水井。

液位差越大，越快。

那么为了保证流速满足消防车连续吸水速度，并计算消防水池最低有效水位，需要考虑以下因素：
（1）取水井可利用消防水池的最低水位：H11m
（4）消防水池的水流向取水井的水力损失。

（5）消防水池的水流向取水井的管道截面积和流速。

采用此种设计成本低，供水可靠。

但是需要通过计算确定H的数值。

丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。

这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。

即：动能+重力势能+压力势能=常数。

伯努利原理往往被
其中：p1-消防水池中水的压力；p2-取水井中水的压力；ρ-水的密度；v1-消防水池水流速度；v2-连通管道中水流速度；g-重力加速度；h1-消防水池液面高度；h2-取水井液面高度
以上数据中：
图4中的H=h1-h2；
消防水池和取水井都与大气相通，并且水处于自流动态，所以p1=p2；
消防水池液面下降速度可以忽略不计，则伯努利方程可简化为：
消防车取水速度参照一个室外消火栓流量10-15升/秒，连通管道内径假设Ф=200毫米，则：
按照上述方法计算表1得出以下对应数据：
方案四：根据消防供水原理，设置室外消火栓。

（图5）
此种设计方案设置了“消防车取水泵”，然后通过管网连接到设置于室外的消火栓口。

此种设计与“消防水泵+外消火栓管网+室外消火栓”的外消火栓系统大同小异。

但如果没有设计室外消火栓系统，那么此方案中的消火栓泵建议设计为一主一备，消防配电应符合相关要求。

3 结束语
设计院有时不太了解消防装备的具体使用细节，曾经有设计院出现了室外消火栓直连消防水池的错误设计。

在设计过程中应多与消防部门沟通，了解日新月异的消防技术装备，更进一步防消结合，提高整火灾防控水平。

参考文献：
[1]GB50974-2014.消防给水及消火栓系统技术规范[S].
[2]辽宁省地方标准DB 21/T 2847-2017.建筑消防水池改造统一技术措施[S].。