彭 康

(廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東廣州 510010)

0 引言

某工程位于廣東省佛山市，凈用地面積53 094 m2，總建筑面積374 540 m2，由3層地下室，6層裙樓，2座塔樓組成，屬一類超高層民用綜合樓建筑。其中A塔樓為54層，249 m高的超高層甲級辦公樓(6層，19層，32層，45層設(shè)避難空間);B塔樓為22層，99 m高的高端酒店。辦公樓和酒店分屬不同的物業(yè)管理，地下室及裙樓部分也根據(jù)業(yè)態(tài)劃分為辦公樓和酒店區(qū)域。經(jīng)與業(yè)主溝通，辦公樓和酒店分別設(shè)置獨立的消防給水系統(tǒng)。

本文僅對超高層辦公樓的室內(nèi)消防給水系統(tǒng)的方案選型、設(shè)計思路、心得體會進行介紹和探討。酒店因?qū)儆诜浅卟糠郑湎澜o水系統(tǒng)為常規(guī)做法，故不在本文中討論。

1 室內(nèi)消防給水系統(tǒng)分類及探討

室內(nèi)消防給水系統(tǒng)分為臨時高壓給水系統(tǒng)和常高壓給水系統(tǒng)2類。

臨時高壓給水系統(tǒng):消防給水管網(wǎng)平時最不利點的水壓和流量不能滿足滅火時的需要，系統(tǒng)中設(shè)有消防泵的消防給水系統(tǒng)。在滅火時啟動消防泵，使管網(wǎng)中最不利點的水壓和流量達到滅火的要求。

對于超高層建筑而言:

1)若不設(shè)置避難層(一般建筑高度在100 m～150 m之間)，消防系統(tǒng)通常采用僅在地下室設(shè)消防水池及泵房，設(shè)置一套消防加壓泵向整個消防給水管網(wǎng)供水，并采用減壓閥組方式進行豎向分區(qū)。國內(nèi)規(guī)范未對消防水泵的揚程上限做規(guī)定，考慮到消防設(shè)備的承壓能力，原則上消防水泵的壓力不應(yīng)大于2.4 MPa。實際上，民用消防泵的揚程一般都不大于2.0 MPa。

2)若設(shè)置避難層(一般建筑高度在150 m～250 m之間或更高)，消防系統(tǒng)通常采用設(shè)置轉(zhuǎn)輸水箱和轉(zhuǎn)輸水泵的串聯(lián)分區(qū)供水方式。消防各豎向分區(qū)設(shè)置獨立消防泵組向管網(wǎng)供水，同時在避難層設(shè)置轉(zhuǎn)輸水箱和轉(zhuǎn)輸水泵，通過轉(zhuǎn)輸水箱及水泵向上級分區(qū)供水。對于150 m以上的超高層建筑，若繼續(xù)采用并聯(lián)分區(qū)供水方式，勢必提高消防設(shè)備的承壓等級，系統(tǒng)長期處于高壓狀態(tài)，安全風(fēng)險增大。串聯(lián)分區(qū)供水方式可降低供水系統(tǒng)的工作壓力，提高系統(tǒng)供水安全性。同時該類建筑設(shè)置避難層，也為消防設(shè)備安裝提供了條件。

3)當(dāng)高層建筑的建筑高度大于250 m時，建筑設(shè)計采取的特殊的防火措施，應(yīng)提交國家消防主管部門組織專題研究論證，本文在此不作討論。

臨時高壓給水系統(tǒng)的優(yōu)點在于系統(tǒng)管網(wǎng)工作壓力不高且可控;缺點在于系統(tǒng)相對復(fù)雜，上下多級消防水泵的電氣控制相對繁瑣。

常高壓給水系統(tǒng):高位水箱提供壓力與流量，管網(wǎng)內(nèi)始終保持滅火時所需要的壓力和流量，滅火時不需要啟動水泵加壓的消防給水系統(tǒng)。

常高壓給水系統(tǒng)在建筑物最高處的適當(dāng)位置設(shè)置高位消防水池，且水池有效容積應(yīng)滿足在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防總用水量。高位消防水池以及避難層的減壓消防水池的水以重力方式向下各消防給水分區(qū)供水。消防系統(tǒng)采用重力給水向整個消防給水管網(wǎng)供水，通過減壓閥組方式進行豎向分區(qū)。

常高壓給水系統(tǒng)的優(yōu)點在于高位水箱儲存了整棟建筑在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)的總消防水量，通過重力方式向下供水，從而避免了機械故障和火場供電中斷對消防供水系統(tǒng)的影響，系統(tǒng)最為安全可靠，火災(zāi)時供水系統(tǒng)可迅速啟動;其缺點在于高位水箱增加了結(jié)構(gòu)荷載，且需占用一定的屋面空間，不利于屋面的使用。

2 室內(nèi)消防給水系統(tǒng)的比較和選型

參考如表1所示的目前我國在建或已建的同類型項目的消防給水方式，一般認為，常高壓制給水系統(tǒng)較臨時高壓制更趨于安全。近些年來，200 m以上的超高層建筑越來越多的采用常高壓消防給水方式也說明了這一點。

表1 目前已建或在建的超高層建筑消防給水方式

綜上，本工程室內(nèi)消防系統(tǒng)采用常高壓制給水系統(tǒng)為主的給水方式。辦公樓塔樓屋面設(shè)置660 m3的高位消防水池，室內(nèi)消防除塔樓頂部若干層外，絕大多數(shù)樓采用重力供水;塔樓頂部若干層采用臨時高壓供水。此系統(tǒng)安全性高，是解決超高層消防系統(tǒng)安全問題的一個值得參考借鑒方法。

3 室內(nèi)消防給水系統(tǒng)設(shè)計

本工程辦公樓按一類超高層綜合樓建筑設(shè)計，室內(nèi)消火栓用水量為40 L/s，室外消防水量30 L/s，火災(zāi)持續(xù)時間為3 h;自動噴水滅火系統(tǒng)，按中危險Ⅱ級進行設(shè)計，設(shè)計流量為30 L/s，火災(zāi)持續(xù)時間為1 h;大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)，按標(biāo)準型自動掃描射水高空水炮滅火裝置進行設(shè)計，設(shè)計流量為40 L/s，火災(zāi)持續(xù)時間為1 h。室內(nèi)消防水源為辦公塔樓天面的消防貯水池，有效容積為660 m3，共分兩格，滿足室內(nèi)一次滅火用水量的要求。

本工程地下2層消防泵房設(shè)置地下消防水池(有效容積120 m3)及一級消防轉(zhuǎn)輸泵;32層避難層消防泵房設(shè)置消防輸水箱(有效容積90 m3)及二級消防轉(zhuǎn)輸泵;塔樓天面設(shè)置高位消防水池(有效容積660 m3)及天面消防泵房。

3.1 消火栓給水系統(tǒng)

消火栓給水系統(tǒng)塔樓49層～55層采用臨時高壓給水系統(tǒng)，由天面消防泵房加壓及穩(wěn)壓設(shè)備供水;地下3層～地上48層采用常高壓給水系統(tǒng)，由天面高位消防水池和避難層的減壓消防水池的水以重力方式供水。根據(jù)最低層消火栓處的靜水壓不大于1.0 MPa的原則進行分區(qū)(采用減壓閥減壓分區(qū))，消火栓系統(tǒng)豎向分區(qū)如下:

1)49層～55層(天面消防泵房消火栓泵加壓供水);

2)43層～48層(高位消防水池重力供水);

3)33層～42層(高位消防水池經(jīng)減壓閥重力供水);

4)24層～32層(高位消防水池經(jīng)減壓閥重力供水);

5)19層～23層(32層消防減壓水箱重力供水);

6)12層～18層(32層消防減壓水箱經(jīng)減壓閥重力供水);

7)B1層～11層(32層消防減壓水箱經(jīng)減壓閥重力供水);

8)B3層～B2層(32層消防減壓水箱經(jīng)減壓閥重力供水)(見圖1)。

圖1 消火栓系統(tǒng)給水分區(qū)示意圖

3.2 自動噴淋給水系統(tǒng)

自動噴淋給水系統(tǒng)塔樓47層～55層采用臨時高壓給水系統(tǒng)，由天面消防泵房加壓及穩(wěn)壓設(shè)備供水;地下3層～地上46層采用常高壓給水系統(tǒng)，由天面高位消防水池和避難層的減壓消防水池的水以重力方式供水。自動噴淋系統(tǒng)豎向分區(qū)如下:

1)47層～55層(天面消防泵房噴淋泵加壓供水);

2)34層～48層(高位消防水池重力供水);

3)21層～33層(高位消防水池經(jīng)減壓閥重力供水);

4)8層～20層(32層消防減壓水箱重力供水);

5)B3層～7層(32層消防減壓水箱經(jīng)減壓閥重力供水)(見圖2)。

4 設(shè)計心得體會及需注意的問題

4.1 消防水池容積取值

消防水池的最小有效容積應(yīng)滿足規(guī)范的要求。通常消防水池的容積往往包含1 h的自動噴淋系統(tǒng)用水量。自動噴淋管網(wǎng)龐大復(fù)雜、影響因素較多，水力計算結(jié)果可能超出規(guī)范假定的模型，造成實際噴水強度大于設(shè)計噴水強度，從而造成噴淋系統(tǒng)工作時間不能滿足規(guī)范1 h的要求。故建議噴淋給水設(shè)計秒流量以實際水力計算結(jié)果為準，且消防水池內(nèi)按此流量儲存1 h的自動噴淋系統(tǒng)用水量，以提高消防安全性。

圖2 噴淋系統(tǒng)給水分區(qū)示意圖

4.2 消防轉(zhuǎn)輸水箱

消防轉(zhuǎn)輸水箱起著上區(qū)水泵吸水池和本區(qū)消防屋頂水箱的作用。消防轉(zhuǎn)輸儲水容積通常按30 min的消防設(shè)計水量經(jīng)計算確定，且不宜小于60 m3。同時，考慮到轉(zhuǎn)輸水泵啟泵水位和停泵水位有水位差值，消防轉(zhuǎn)輸水箱有效容積應(yīng)增加高低水位調(diào)節(jié)容積。

消防轉(zhuǎn)輸水箱除了轉(zhuǎn)輸水泵的輸水外，還應(yīng)設(shè)置生活給水管補水。轉(zhuǎn)輸水泵僅在初次注水或發(fā)生火災(zāi)時啟用;生活給水管補水主要用于水箱的滲漏、蒸發(fā)等引起的少量水位降低。轉(zhuǎn)輸水箱的溢流排水管徑比轉(zhuǎn)輸進水管大一級，排水管直接接溢流和放空管排水，通常至少應(yīng)采用DN250的排水管。

4.3 水泵接合器

高層建筑水泵接合器的設(shè)置位置除了應(yīng)符合消防規(guī)范外，還應(yīng)考慮以下幾點:

1)設(shè)計中應(yīng)避免同一個分區(qū)的消防接合器都集中設(shè)在一個位置上。為便于消防車撲救，每一個集中點可以分別設(shè)各分區(qū)接合器。

2)對于占地面積很大的項目，可考慮多設(shè)1組～2組水泵接合器(每組均設(shè)置足夠)，從而使區(qū)域內(nèi)均勻分布水泵接合器，方便消防車就近向水泵接合器供水。

3)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑火災(zāi)時同時作用的最大分區(qū)的接合器數(shù)量，配備相應(yīng)的取水口或室外消火栓。室外消火栓的數(shù)量及位置不僅應(yīng)滿足其規(guī)定的保護范圍，而且還應(yīng)該考慮同時使用的接合器的取水量和取水點是否能滿足要求。此時消防時的室內(nèi)外用水量的均衡設(shè)計應(yīng)該統(tǒng)一考慮。

5 結(jié)語

超高層建筑消防系統(tǒng)設(shè)計實際上仍是基于高層建筑消防系統(tǒng)設(shè)計，其難點還是解決給水壓力問題。但各類超高層有其自身特點，因此其系統(tǒng)選擇及分區(qū)也具有多樣性。超高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)在滿足消防安全的前提下，綜合考慮可實施性、經(jīng)濟性、節(jié)能等因素，達到設(shè)計安全、合理、經(jīng)濟的目的。

［1］GB 50045-95，高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范(2005年版)［S］.

［2］李 昂，余廣鹓.超高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計探討［J］.中國給水排水，2012，28(6):58-61.

［3］李益勤.超高層建筑給排水設(shè)計幾個問題的探討［J］.福建建筑，2010，149(11):77-78.

［4］牛天玉.建筑給排水設(shè)計時應(yīng)注意的幾個問題［J］.山西建筑，2013，39(15):95-96.

［5］陸文慷.論超高層住宅群消防系統(tǒng)設(shè)計［J］.給水排水，2004，30(1):74-76.