新規范對超高層建筑并聯分區消防供水系統設計的影響分析

聶　莉，呂存陣

(1.浙江綠城建筑設計有限公司，浙江 杭州 310007；2.浙江藍城建筑設計有限公司，浙江 杭州 310030)

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新規范對超高層建筑并聯分區消防供水系統設計的影響分析

聶莉1，呂存陣2

(1.浙江綠城建筑設計有限公司，浙江 杭州 310007；2.浙江藍城建筑設計有限公司，浙江 杭州 310030)

摘要：通過對超高層建筑常用的消防供水方式進行分析，同時根據現行的《消防給水及消火栓系統技術規范(GB 50974—2014)》，分析消防供水管網工作壓力的計算方法，并通過實例計算，提出了對超高層建筑并聯分區供水系統的建議。

關鍵詞：新規范；超高層建筑；并聯分區消防供水系統；管網工作壓力

我國是目前擁有超高層建筑最多的國家。由于超高層建筑之間高度差異較大，同時建筑內部使用功能復雜，導致超高層建筑的消防系統設計困難。超高層建筑消防系統設計目前可依據的主要國家標準規范是于2014年10月1日實施的《消防給水及消火栓系統技術規范(GB 50974—2014)》(以下簡稱新規范)。新規范對消防系統供水分區原則，管網工作壓力計算方法，消防水池、水箱和水泵房設計，不同的供水方式要求等方面，都作了較為詳細的規定。本文以新規范為依據，通過分析常用的超高層建筑消防供水系統，探討新規范對并聯分區消防供水系統設計的影響，提出在新規范下設計超高層建筑并聯分區消防系統的建議。

1常用的超高層建筑消防供水系統

常用的超高層建筑消防供水方式有減壓閥分區供水系統、并聯分區供水系統、串聯分區供水系統和高位重力水箱供水系統[1-2]：

1)減壓閥分區供水系統通過減壓閥或減壓水箱減壓分成若干個供水分區。該系統具有管路簡單，水泵數量少，節省設備用房占地和投資，管理和維修方便等優點。但是，由于減壓閥設置較多，因而導致系統可靠性較低，后期對減壓閥的管理工作量較大。

2)并聯分區供水系統在各豎向分區獨立設置增壓供水系統，獨立運行。該系統具有管路簡單，可靠性較高，設備布置集中便于維修，節省設備用房占地等優點。但由于受到管網系統工作壓力的限制，使得該系統運用受到限制。

3)串聯分區供水系統對建筑豎向分區，逐區串聯增壓的供水方式。該系統可采用消防泵直接串聯或消防水泵結合轉輸水箱串聯的方式。考慮到供水系統的可靠性，新規范建議采用消防水泵結合轉輸水箱的串聯供水方式。該系統具有系統壓力均勻，水泵揚程低等優點。但該系統水泵和水箱數量較多，設備用房占地較大且設備布置不集中，不便于維修管理，同時上區供水受下區水箱和水泵影響，供水可靠性較低。

4)高位重力水箱供水方式將消防用水設置于建筑頂部，通過重力對建筑消防系統供水。該系統在供水可靠性方面最高，管網供水壓力較為均衡，但同時高位重力水箱體積較大，占地面積較大，對結構負荷較大。

超高層建筑根據不同建筑高度和使用功能，通過技術經濟比較，同時綜合安全可靠和經濟性等因素，選擇相應的供水形式。并聯分區供水系統是建筑高度在150 m以下超高層建筑消防系統設計中應用較為普遍的系統。但隨著新規范的實施，由于管網工作壓力計算方式的變化，并聯分區供水系統的應用與原來相比進一步受到限制。

2新規范對消防供水系統分區規定及影響

根據新規范規定，消防供水系統在符合下列條件時，應分區供水：1)系統的工作壓力不大于2.40 MPa；2)消火栓栓口處靜壓不大于1.0 MPa；3)自動水滅火系統報警閥處的工作壓力不大于1.60 MPa或噴頭處的工作壓力不大于1.20 MPa。同時新規范對每種消防系統供水方式都作了詳細的規定。

從上述規定中可以看出，消防系統的工作壓力是決定分區供水的主要因素。新規范對消防供水管網的工作壓力與以往相比有了較大的變化，主要體現在水泵零流量時供水壓力的概念。新規范規定“消防水泵流量揚程性能曲線應為無駝峰、無拐點的光滑曲線，零流量時的壓力不應大于設計工作壓力的140%，且宜大于設計工作壓力的120%”。其中設計壓力宜按下式計算。

P=k2(∑Pf+∑Pp)+0.01H+P0

式中：P為消防水泵或消防給水系統所需要的設計揚程或設計壓力，MPa；

Pf和Pp為管道沿程和管件、閥門局部水頭損失，MPa；

k2為安全系數，k2=1.2～1.4；

H為當消防水泵從消防水池吸水時，H為最低有效水位至最不利水滅火設施的幾何高差；當消防水泵從市政給水管網直接吸水時，H為火災時市政給水管網在消防水泵入口處的設計壓力值的高程至最不利水滅火設施的幾何高差，m；

P0為最不利點水滅火設施所需的設計壓力，MPa。

在設計壓力方面，新規范對管道水頭損失引入安全系數概念，提高了管網水頭損失，同時在消火栓栓口動壓上有了明確規定，與原規范通過計算充實水柱得出的栓口動壓相比，動壓取值有所提高。

對于超高層建筑并聯分區供水系統而言，由于消防管網規模較大，建筑本身高度較高，在新規范下計算得出的消防水泵設計壓力增加的基礎上，再乘以零流量時水泵的工作壓力，從而導致消防管道管網工作壓力大大增加。

以1棟建筑高度為150m的超高層建筑的消火栓系統為例，對比新老規范對該建筑消防系統選擇的影響。假設邊界條件如下：消防水泵從消防水池吸水，H取152m(消防水池設于負1層)，管道沿程和管件、閥門局部水頭損失取25m(未計安全系數)，屋頂高位水箱穩壓。消防管網壓力計算對比表見表1。

表1　消防管網壓力計算對比表

從表1中可以看出，消防水泵的設計壓力都不大于2.4MPa，但管網的工作壓力差異較大。在原規范條件下，該超高層可以采用并聯分區供水系統，但在新規范下，由于水泵零流量時的壓力增加，管網最高工作壓力大于2.4MPa，故只能采用其他形式消防供水系統。同時在計算水泵零流量壓力時，通過將超壓泄壓閥的泄壓值設置為水泵設計揚程的120%，從而保證管網工作壓力不會繼續增加。因此只有當水泵的設計壓力不大于200m時，管網的工作壓力才能不大于2.4MPa。當超高層建筑的建筑高度不應超過130m時，采用并聯分區供水系統較為經濟可靠。

3結語

通過分析新規范對消防系統分區的規定及管網工作壓力的計算方法，并采用實例計算，比較了新舊規范下消防水泵的設計壓力與管網工作壓力的不同，提出在現行規范下，并聯分區供水系統在建筑高度不大于130m的超高層建筑消防設計中較為適用。

參 考 文 獻

[1]黎承.超高層建筑消防供水系統設計探析[J].給水排水，2014，40(6)：58-61.

[2]李慎海.超高層建筑消防給水技術探討[J].建筑設計防火，2014，33(5)：537-539.

收稿日期：2015-01-05

作者簡介：聶莉(1984—)，女，重慶渝中人，工程師，從事給排水設計工作。

中圖分類號：TU821.6

文獻標志碼：B

文章編號：1008-3707(2016)03-0063-02

Analysis on the Influence of the New Norm to the Fire Control and WaterSupply System of the Parallel Partition for High-Rise-Building

NIE Li1, LYU Cunzhen2