吳 明

(廈門佰地建筑設(shè)計(jì)有限公司,福建 廈門 361009)

隨著現(xiàn)今中國(guó)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)大發(fā)展,作為設(shè)計(jì)人員需要面對(duì)的各種超高層建筑是越來越多,對(duì)建筑給排水專業(yè)來說超高層建筑不是簡(jiǎn)單的1+1,它比普通高層建筑,不僅強(qiáng)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)方案的可靠性、可操作性,還需要根據(jù)具體的工程實(shí)際情況選定不同的系統(tǒng),接下來本人用設(shè)計(jì)過的一個(gè)超高程辦公樓來說明下消防系統(tǒng)的選擇。

1 工程概況

項(xiàng)目位于廈門,總用地34105.708m2,總建筑面積237222.17m2；總共設(shè)計(jì)7棟辦公樓；1#樓為一類高層辦公樓,建筑高度85.35米；2#、3#樓為二類高層辦公樓,建筑高度31.05米；5#、6#為二類高層辦公樓,建筑高度30.50米；7#樓為49層的超高層辦公樓,建筑高度247.85米；4#為多層辦公樓,層數(shù)3層,為7#樓裙房。7#樓12、22、34、45層為避難層,屋頂設(shè)有停機(jī)坪。

圖1

此項(xiàng)目各棟樓的施工周期是不同的,其中7#樓的施工周期最長(zhǎng),業(yè)主要求如下：1、1、2、3、5、6#樓及地下室為項(xiàng)目一期先行施工、驗(yàn)收并投入使用,驗(yàn)收時(shí)消防設(shè)施應(yīng)滿足前期驗(yàn)收的要求；2、在4、7#樓為項(xiàng)目二期施工時(shí),不能對(duì)已經(jīng)投入使用的地下室產(chǎn)生較大的影響。業(yè)主的第一點(diǎn)要求很容易實(shí)現(xiàn),給一期項(xiàng)目做獨(dú)立的消防系統(tǒng),設(shè)置獨(dú)立的消防水泵、獨(dú)立的消防屋面水箱及穩(wěn)壓設(shè)施,完全可以滿足的業(yè)主的第一條要求；難點(diǎn)在于第二條,如何在一期項(xiàng)目已經(jīng)竣工驗(yàn)收,投入使用的情況下2、3年后,7#樓后期進(jìn)行消防機(jī)電安裝時(shí),不會(huì)影響到已經(jīng)使用的樓棟,并且滿足消防的可靠性、經(jīng)濟(jì)性？對(duì)此情況筆者對(duì)7#樓的水消防系統(tǒng)(本文僅以室內(nèi)消火栓系統(tǒng)為例)方案進(jìn)行了比選。

2 消防系統(tǒng)方案選型分析

2.1 消防水源

本工程消防用水由市政管網(wǎng)供給,兩路DN200的室外給水管分別從不同的市政路引入,沿建筑周邊形成環(huán)狀。市政給水水壓及水量均能滿足室外消防用水要求?；馂?zāi)危險(xiǎn)等級(jí)最高的是建筑高度大于100米小于250米的一類超高層公共建筑;為滿足業(yè)主的要求,設(shè)置一處一期、二期項(xiàng)目合用的室內(nèi)消防水池,一期、二期項(xiàng)目設(shè)置自己獨(dú)立的消防系統(tǒng)(一期樓棟為普通項(xiàng)目在此處不做贅述)．

2.2 消防用水量(見表1)

表1 各消防給水系統(tǒng)用水量

地下室消防水池蓄水648m3

2.3 二期項(xiàng)目方案比選

對(duì)于250米以下的超高層建筑現(xiàn)有的水消防系統(tǒng)供水方式主要有以下幾種：

(1)水泵轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)供水：是指超高層建筑各分區(qū)設(shè)有消防主泵向本區(qū)域消防管網(wǎng)供水,同時(shí)下區(qū)設(shè)有獨(dú)立消防轉(zhuǎn)輸泵向上一級(jí)中間水箱轉(zhuǎn)輸供水。優(yōu)點(diǎn)是其安全度高,各區(qū)系統(tǒng)供水很清晰；缺點(diǎn)是泵房?jī)?nèi)消防泵數(shù)量偏多,消防轉(zhuǎn)輸水箱體積偏大,在避難層占用較大的面積設(shè)置泵房。

(2)水泵直接串聯(lián)供水：是指超高層建筑各分區(qū)中,下區(qū)設(shè)有消防主泵,同時(shí)兼作上一區(qū)的轉(zhuǎn)輸泵；而上一區(qū)的消防泵直接從下一區(qū)消防管網(wǎng)上吸水。優(yōu)點(diǎn)減少了泵房?jī)?nèi)消防泵的數(shù)量,簡(jiǎn)化了系統(tǒng),節(jié)約投資。缺點(diǎn)是,由于整棟建筑靠各區(qū)消防泵逐級(jí)串聯(lián),若下部某區(qū)消防泵故障(含備用泵),則建筑上部區(qū)域消火栓或自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)均無法工作,供水安全性不高。

(3)一泵到頂+減壓閥供水方式：指整棟建筑消火栓系統(tǒng)采用一組主泵(1用1備),高區(qū)直供,低區(qū)設(shè)減壓閥減壓后供給。此方式受建筑高度影響較大,應(yīng)用不多。

(4)重力水箱供水方式：在建筑的最高處及合適的避難層設(shè)置滿足消防水量和壓力的重力水箱,并由水箱向各個(gè)分區(qū)直接供水或減壓供水。

以上4種供水方式對(duì)本項(xiàng)目來說只有水泵轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)供水及重力水箱供水兩種方式適合,其余兩種均不適合。

3 以消火栓系統(tǒng)為例比選

圖2

供水方式水箱布置用量消火栓水泵用量系統(tǒng)控制水泵轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)供水地下2層648T;22層避難層96T;45層避難層96T;屋面層100T合計(jì):940T轉(zhuǎn)輸泵:兩用一備,消火栓加壓泵:一用一備,自噴加壓泵:一用一備(地下2層);轉(zhuǎn)輸泵:兩用一備,消火栓加壓泵:一用一備,自噴加壓泵:一用一備(22層);轉(zhuǎn)輸泵:兩用一備,消火栓加壓泵:一用一備,自噴加壓泵:一用一備(45層);消防穩(wěn)壓設(shè)施兩套(屋面層)合計(jì):21臺(tái)泵1#流量計(jì)動(dòng)作啟動(dòng)低區(qū)消火栓泵,同時(shí)啟動(dòng)1#轉(zhuǎn)輸泵;2#流量計(jì)動(dòng)作啟動(dòng)中區(qū)消火栓泵,同時(shí)啟動(dòng)2#轉(zhuǎn)輸泵,并聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)1#轉(zhuǎn)輸泵;3#流量計(jì)動(dòng)作,啟動(dòng)高區(qū)消火栓泵,同時(shí)啟動(dòng)3#轉(zhuǎn)輸泵,并聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)2#和1#轉(zhuǎn)輸泵重力水箱供水地下2層648T;34層避難層324T;屋面層324T合計(jì):1296T轉(zhuǎn)輸泵:兩用一備(地下2層);轉(zhuǎn)輸泵:兩用一備(34層);消火栓加壓泵:一用一備,自噴加壓泵:一用一備(屋面層),消防穩(wěn)壓設(shè)施一套(屋面層)合計(jì):10臺(tái)泵34層消防水箱出水管上的任意一個(gè)流量開關(guān)動(dòng)作啟動(dòng)1#轉(zhuǎn)輸泵;屋面消防水箱的出水管上的任意一個(gè)流量開關(guān)動(dòng)作啟動(dòng)2#轉(zhuǎn)輸泵并聯(lián)鎖啟動(dòng)1#轉(zhuǎn)輸泵;屋面消防泵房的高區(qū)室內(nèi)消火栓泵出水管上的壓力開關(guān)動(dòng)作直接自動(dòng)啟動(dòng)高區(qū)室內(nèi)消防泵,并聯(lián)鎖啟動(dòng)2#、1#轉(zhuǎn)輸泵

由上邊的兩種系統(tǒng)的簡(jiǎn)易圖可看出：①重力水箱供水,可以完美的把各個(gè)分區(qū)的環(huán)網(wǎng)設(shè)置在避難層,有利于施工、后期管理維護(hù)；水泵轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)供水,為滿足各區(qū)高位水箱的高差,環(huán)網(wǎng)都設(shè)置在建筑工作層,消防系統(tǒng)的后期管理維護(hù)都會(huì)對(duì)環(huán)管所在層的日常工作造成影響,很不便；②重力水箱供水,除頂部區(qū)域采用臨時(shí)高壓供水外,其余區(qū)域均為重力供水,常高壓,安全性高,控制簡(jiǎn)單；水泵轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)供水,各區(qū)均為臨時(shí)高壓,控制相對(duì)復(fù)雜；③重力水箱供水系統(tǒng)所占用的設(shè)備房總面積比水泵轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)供水的設(shè)備房總面積會(huì)小很多；④水泵轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)供水,采用的消防水泵及水箱偏多,特別是地下室要設(shè)置過多的消防泵,而重力水箱供水3臺(tái)轉(zhuǎn)輸泵在一期地下室泵房?jī)?nèi),其余消防設(shè)施均與一期項(xiàng)目脫離,在后期機(jī)電安裝時(shí)對(duì)一期項(xiàng)目的使用影響很小。

既要滿足本項(xiàng)目業(yè)主的要求,又要考慮消防系統(tǒng)的安全可靠、施工的簡(jiǎn)單及后期系統(tǒng)維護(hù)的便捷,本項(xiàng)目選用重力水箱供水系統(tǒng)。

4 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 二期室內(nèi)消防給水系統(tǒng)采用由高位水箱重力供水的臨時(shí)高壓供水系統(tǒng)

低區(qū)：1F～22F由34F消防水箱供水；23F～45F由屋面消防水箱供水；46F～屋面F由屋面消防泵房加壓泵供水；34層消防水箱由地下消防泵房的一級(jí)轉(zhuǎn)輸泵供水；屋面消防水箱由34層消防泵房的二級(jí)轉(zhuǎn)輸泵供水;其中34及屋面層消防水箱為消防系統(tǒng)的高位水箱兼轉(zhuǎn)輸水箱。系統(tǒng)靜壓超過1.00MPa時(shí),采用減壓閥分區(qū)減壓供水。消火栓栓口動(dòng)壓不小于0.35MPa,當(dāng)消火栓栓口壓力大于0.5MPa時(shí),采用減壓穩(wěn)壓消火栓。水泵結(jié)合器的供水管與一級(jí)轉(zhuǎn)輸給水管網(wǎng)相連。

4.2 停機(jī)坪處設(shè)1臺(tái)移動(dòng)式泡沫滅火裝置(包括泡沫儲(chǔ)罐、空氣泡沫產(chǎn)生器、泡沫槍)

保證泡沫在任何天氣條件下能噴射到停機(jī)坪的任何位置。主要滅火劑是滿足最低性能水平B的氟蛋白泡沫,輔助劑為磷酸銨鹽干粉。用水量2500L,泡沫噴射率250l/min,輔助劑磷酸銨鹽干粉用量45Kg,移動(dòng)式泡沫滅火裝置所需壓力水源由頂層高位消防水箱和專消防水泵((Q=5L/S,H=80m,18.5KW,一用一備)提供,頂層高位消防水箱內(nèi)除火災(zāi)初期的18m3水量外,另儲(chǔ)存2.5m3移動(dòng)式泡沫滅火裝置用水量,并采取保證其不作他用的措施。(停機(jī)坪消防設(shè)計(jì)根據(jù)專業(yè)設(shè)計(jì)單位提供相關(guān)配置要求進(jìn)行設(shè)置)

4.3 中間消防轉(zhuǎn)輸水箱容積:324m34.4 消火栓水泵選型計(jì)算:流量40L/s

揚(yáng)程:H=H1+H2+H3

式中:H—所需水壓(mH2O)；H1—地下水池或中間消防轉(zhuǎn)輸水箱最低水位至系統(tǒng)最不利點(diǎn)消火栓高差(mH2O)；H2—消防栓口所需壓力(mH2O)；H3—水泵至最不利點(diǎn)消火栓管路的水頭損失(mH2O)。

一級(jí)消火栓轉(zhuǎn)輸泵：水泵參數(shù)：Q=50L/s,H=175m,N=132kw,兩用一備。

二級(jí)消火栓轉(zhuǎn)輸泵：水泵參數(shù)：Q=50L/s,H=120m,N=110kw,兩用一備。

屋頂消火栓泵：水泵參數(shù)：Q=40L/s,H=50m,N=45kw,一用一備。

4.5 控制要求

7#樓,34層消防水箱出水管上的消火栓系統(tǒng)上的任意一個(gè)流量開關(guān)動(dòng)作啟動(dòng)地下消防泵房的1#轉(zhuǎn)輸泵；屋面消防水箱的出水管上的消火栓系統(tǒng)上的任意一個(gè)流量開關(guān)動(dòng)作啟動(dòng)34層消防泵房的2#轉(zhuǎn)輸泵并聯(lián)鎖啟動(dòng)1#轉(zhuǎn)輸泵；屋面消防泵房的高區(qū)室內(nèi)消火栓泵出水管上的壓力開關(guān)動(dòng)作直接自動(dòng)啟動(dòng)高區(qū)室內(nèi)消防泵,并聯(lián)鎖啟動(dòng)2#、1#轉(zhuǎn)輸泵；聯(lián)鎖啟動(dòng)的時(shí)間間隔不應(yīng)大于20S.消火栓按鈕作為報(bào)警信號(hào)送至消控中心聯(lián)動(dòng)控制器由其聯(lián)動(dòng)控制啟泵。室內(nèi)消火栓泵還可在消防控制中心遙控啟動(dòng)及在消防泵房人工啟停。消火栓箱內(nèi)的按鈕在火災(zāi)時(shí)傳遞火災(zāi)信號(hào)至消控中心。

5 小結(jié)

國(guó)內(nèi)超高層建筑設(shè)計(jì)中,250米以下的超高層是最常見的。此類超高層建筑設(shè)計(jì)中,有關(guān)消防系統(tǒng)安全性的考量、消防系統(tǒng)的選擇、消防系統(tǒng)的合理分區(qū)、消防系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)對(duì)建筑的影響、業(yè)主對(duì)項(xiàng)目的具體要求等,是每個(gè)給排水設(shè)計(jì)師經(jīng)常要面對(duì)的問題。筆者將自己在設(shè)計(jì)中遇到的問題和一些體會(huì)稍作整理,提出來和同行交流,共同探討,有不妥之處敬請(qǐng)批評(píng)指正。