某超高層辦公樓消防給水系統選型及設計

彭 康

(廣東省建筑設計研究院，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管理，地下室及裙樓部分也根據業態劃分為辦公樓和酒店區域。經與業主溝通，辦公樓和酒店分別設置獨立的消防給水系統。

本文僅對超高層辦公樓的室內消防給水系統的方案選型、設計思路、心得體會進行介紹和探討。酒店因屬于非超高部分，其消防給水系統為常規做法，故不在本文中討論。

1 室內消防給水系統分類及探討

室內消防給水系統分為臨時高壓給水系統和常高壓給水系統2類。

臨時高壓給水系統:消防給水管網平時最不利點的水壓和流量不能滿足滅火時的需要，系統中設有消防泵的消防給水系統。在滅火時啟動消防泵，使管網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)若不設置避難層(一般建筑高度在100 m～150 m之間)，消防系統通常采用僅在地下室設消防水池及泵房，設置一套消防加壓泵向整個消防給水管網供水，并采用減壓閥組方式進行豎向分區。國內規范未對消防水泵的揚程上限做規定，考慮到消防設備的承壓能力，原則上消防水泵的壓力不應大于2.4 MPa。實際上，民用消防泵的揚程一般都不大于2.0 MPa。

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

3)當高層建筑的建筑高度大于250 m時，建筑設計采取的特殊的防火措施，應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。

臨時高壓給水系統的優點在于系統管網工作壓力不高且可控;缺點在于系統相對復雜，上下多級消防水泵的電氣控制相對繁瑣。

常高壓給水系統:高位水箱提供壓力與流量，管網內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。

常高壓給水系統在建筑物最高處的適當位置設置高位消防水池，且水池有效容積應滿足在火災延續時間內室內消防總用水量。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供水。消防系統采用重力給水向整個消防給水管網供水，通過減壓閥組方式進行豎向分區。

常高壓給水系統的優點在于高位水箱儲存了整棟建筑在火災延續時間內的總消防水量，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的影響，系統最為安全可靠，火災時供水系統可迅速啟動;其缺點在于高位水箱增加了結構荷載，且需占用一定的屋面空間，不利于屋面的使用。

2 室內消防給水系統的比較和選型

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

3 室內消防給水系統設計

本工程辦公樓按一類超高層綜合樓建筑設計，室內消火栓用水量為40 L/s，室外消防水量30 L/s，火災持續時間為3 h;自動噴水滅火系統，按中危險Ⅱ級進行設計，設計流量為30 L/s，火災持續時間為1 h;大空間智能型主動噴水滅火系統，按標準型自動掃描射水高空水炮滅火裝置進行設計，設計流量為40 L/s，火災持續時間為1 h。室內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，滿足室內一次滅火用水量的要求。

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

3.1 消火栓給水系統

消火栓給水系統塔樓49層～55層采用臨時高壓給水系統，由天面消防泵房加壓及穩壓設備供水;地下3層～地上48層采用常高壓給水系統，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。根據最低層消火栓處的靜水壓不大于1.0 MPa的原則進行分區(采用減壓閥減壓分區)，消火栓系統豎向分區如下:

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(高位消防水池經減壓閥重力供水);

4)24層～32層(高位消防水池經減壓閥重力供水);

5)19層～23層(32層消防減壓水箱重力供水);

6)12層～18層(32層消防減壓水箱經減壓閥重力供水);

7)B1層～11層(32層消防減壓水箱經減壓閥重力供水);

8)B3層～B2層(32層消防減壓水箱經減壓閥重力供水)(見圖1)。

圖1 消火栓系統給水分區示意圖

3.2 自動噴淋給水系統

自動噴淋給水系統塔樓47層～55層采用臨時高壓給水系統，由天面消防泵房加壓及穩壓設備供水;地下3層～地上46層采用常高壓給水系統，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。自動噴淋系統豎向分區如下:

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層消防減壓水箱經減壓閥重力供水)(見圖2)。

4 設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滿足規范的要求。通常消防水池的容積往往包含1 h的自動噴淋系統用水量。自動噴淋管網龐大復雜、影響因素較多，水力計算結果可能超出規范假定的模型，造成實際噴水強度大于設計噴水強度，從而造成噴淋系統工作時間不能滿足規范1 h的要求。故建議噴淋給水設計秒流量以實際水力計算結果為準，且消防水池內按此流量儲存1 h的自動噴淋系統用水量，以提高消防安全性。

圖2 噴淋系統給水分區示意圖

4.2 消防轉輸水箱

消防轉輸水箱起著上區水泵吸水池和本區消防屋頂水箱的作用。消防轉輸儲水容積通常按30 min的消防設計水量經計算確定，且不宜小于60 m3。同時，考慮到轉輸水泵啟泵水位和停泵水位有水位差值，消防轉輸水箱有效容積應增加高低水位調節容積。

消防轉輸水箱除了轉輸水泵的輸水外，還應設置生活給水管補水。轉輸水泵僅在初次注水或發生火災時啟用;生活給水管補水主要用于水箱的滲漏、蒸發等引起的少量水位降低。轉輸水箱的溢流排水管徑比轉輸進水管大一級，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置位置除了應符合消防規范外，還應考慮以下幾點:

1)設計中應避免同一個分區的消防接合器都集中設在一個位置上。為便于消防車撲救，每一個集中點可以分別設各分區接合器。

2)對于占地面積很大的項目，可考慮多設1組～2組水泵接合器(每組均設置足夠)，從而使區域內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)設計時應根據建筑火災時同時作用的最大分區的接合器數量，配備相應的取水口或室外消火栓。室外消火栓的數量及位置不僅應滿足其規定的保護范圍，而且還應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。此時消防時的室內外用水量的均衡設計應該統一考慮。

5 結語

超高層建筑消防系統設計實際上仍是基于高層建筑消防系統設計，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，因此其系統選擇及分區也具有多樣性。超高層建筑消防給水系統設計應在滿足消防安全的前提下，綜合考慮可實施性、經濟性、節能等因素，達到設計安全、合理、經濟的目的。

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

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

［4］牛天玉.建筑給排水設計時應注意的幾個問題［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設計［J］.給水排水，2004，30(1):74-76.