多種層數類型并存的室內消火栓系統優化設計

姚建智

（上海開藝設計集團有限公司漳州分公司）

1 工程概況

本工程位于福建省漳州市詔安縣，小區總用地面積約17.7 萬㎡，總建筑面積約48 萬m2，其中地上部分約42.5 萬m2，地下室約5.5 萬m2，共3 個地下室，小區整體較平坦。小區共分為5 個地塊，中間有一條市政排洪溝將小區分為南北兩大塊，南側為A、B 地塊，北側為CDE 地塊，根據建設單位安排，項目分多期建設，其中A、B 地塊為已建，本次設計為C 地塊，共8 棟高層住宅及一個地下室，根據建設單位要求，本次設計消防系統需綜合考慮CDE 三個地塊共用，在滿足現行規范的前提下，做到經濟合理，安全可靠。地塊示意圖如圖1：

圖1 小區總體示意圖

2 系統分析

根據建設單位要求及建筑設計資料，本項目內不同層數的住宅類型較多，分別有17、18、22、24、25、27、28、29、31、32 層，且分多期建設，為滿足消防驗收需求，只能在當期建設的最高棟屋頂設置高位消防水箱，待后期建設有更高樓棟時，在較高樓棟處另行增設高位消防水箱，因甲方要求本項目消防系統統一考慮，故消火栓系統分區需一次考慮到位，避免后期消防水箱增高之后低樓層的消火栓系統超過分區壓力，需進行較大的設計更改及施工返工等補救措施。

根據GB50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》[1]（以下簡稱“消規”）第6.2.1 符合下列條件時，消防給水系統應分區供水：

⑴系統工作壓力大于2.40MPa；

⑵消火栓栓口處靜壓大于1.0MPa ；

⑶……

本項目最高一棟為32 層的一類住宅（27#樓，非本期建設），建筑高度為96.8m，底層層高3.6m，其余層高為3m，屋面高位消防水箱底標高按滿足最不利消火栓靜壓不小于7 米考慮（甲方要求不得設置穩壓設施），經計算，水箱底標高為101.90m，水箱水位按2m 考慮，故消防水箱相對0.00 最大靜壓為103.90m。故本項目室內消火栓系統綜合考慮需分區。筆者結合項目實際情況提出了以下兩種分區方案。

方案一：即常規分區方法，采用“共用加壓泵組，分設高低區管網”：系統設置一套加壓泵組，分別設置高低區兩套消火栓管網，低區通過高區減壓閥減壓后供給，高位消防水箱僅接至高區消火栓環網，低區供水樓層原則上盡量少，以減短低區立管長度，節約成本。具體示意圖如圖2。

圖2 常規分區系統示意圖

按圖2 分區的方式，最經濟的做法為，在滿足高區最不利消火栓靜壓不超過1.0MPa 的條件下，盡量壓低低區的立管長度，即圖中只要高位水箱正常水位至A 點消火栓的靜壓不超過100m，則A 點以上樓層均可以全部劃入高區，A 點以下全部樓層可劃入低區，壓低A 點，即可減短各棟低區立管的長度，若樓棟較多，經濟性可明顯提高。

上述做法雖然可行，但也存在一些不足，一是地下室需設置兩套高低區環網，且每棟高層住宅均需設置高、低區兩套立管，造成管網復雜，立管較多，占用住宅公共空間[2]，特別是當地下室有人防功能時，防護閥門數量將大大增加；二是每棟住宅需分設高低區水泵接合器，數量較多，容易混接，且因減壓閥的單向性及減壓性，低區的水泵接合器僅能供應低區，高區的水泵接合器雖能供應高低區，但因向低區供水時經過減壓閥，壓力被減掉一部分，容易出現壓力不足，無形中增加了供水的能耗。

針對以上問題，筆者結合該項目的具體特點，考慮到最高的三棟建筑分別為29 層、31 層、32 層，筆者試想若能將低區的供水范圍提高至29 層，則小于等于29 層的全部樓棟均僅需低區供水即可滿足要求，需要劃分高低區的僅剩下31 層及32 層的兩棟樓，且該兩棟樓距離較近，管網增加不多，這樣便可以大大的簡化管網，減短管道長度，且對僅需低區供水的樓棟也可以節約住宅公共部位空間，更不必分設高低區水泵接合器。

根據上述想法，筆者試著進行水力分析，首先按方案一的分區思路，地下室設置一套加壓泵組，低區管網通過高區減壓后供給，因低區供水范圍擬劃分至29 層，此時減壓閥后壓力需滿足以下三個條件[3]。

⑴29 層處最不利消火栓靜壓不小于7 米；

⑵主泵動作后最不利消火栓充實水柱滅火壓力要求（即“消規”7.4.12 規定的消火栓栓口動壓不應小于0.35MPa）；

⑶閥后壓力不超過1.0MPa，否則需再次分區，失去分區意義。

這么一來，低區最多能供水至約65m 高的樓層（100－35=65，損失暫不計），約21 層，可見按方案一的思路無法滿足設想的“低區劃分至29 層”的要求。

根據以上分析，我們可以發現最大的問題在于減壓閥條件中的第2 點，即減壓閥后壓力需滿足最不利消火栓充實水柱滅火壓力的要求，所以才會導致低區的供水高度無法提高，要想提高低區供水高度，唯有將上述條件中的第二個剔除考慮，室內消火栓系統必須進行合理的設計調整。

針對本工程特點，筆者綜合考慮后提出了“分設高低區泵組，共用高位消防水箱”的設計方案（以下簡稱方案二），相當于將本小區劃分為兩個組團，一個由小于等于29 層的建筑組成（簡稱a 組團），一個由大于29 層的建筑組成（簡稱b 組團，僅26#、27#兩棟），其中a 組團及地下室均采用低區泵組供給，由27#樓屋頂高位消防水箱單獨引一根出水管接至地下室低區消火栓環網；b組團因建筑高度較高，必須分區，為避免低區立管較長并考慮到低區上環網難以設置（因部分立管分設于兩個不同的單元，難以聯通），故26#、27#樓僅將一層劃為低區，其余二層及以上劃為高區，經計算，高位消防水箱距離二層消火栓靜壓已小于1.0MPa（99.8m），可滿足分區要求。具體示意圖如圖3。

按圖3 方式需注意，因高低區共用高位消防水箱，且管網各自獨立，故高位消防需單獨設一出水管接至低區環網并設減壓閥，閥后壓力小于1.0MPa 且可滿足a組團最不利消火栓靜壓要求，即上圖中B 點處靜壓不小于7 米，相當于在a 組團的最高點設置高位消防水箱。

圖3 并聯分區供水示意圖

根據上述示意圖，a 組團最高點29 層消火栓標高為85.9m，故消防水箱出水管減壓閥后壓力至少應大于等于85.9+7=92.9m（按減壓閥安裝高度為0.00），本項目取95m，經復核，地下室消火栓靜壓為99m，可滿足要求。

通過上述兩種方案對比，我們發現第二方案減壓閥后壓力僅需滿足第一方案中的1、3 條件即可，成功剔除掉了減壓閥的第二個要求條件，這樣便大大提高了低區的供水高度，同時，所有采用低區供水的樓棟均只需設一組水泵接合器即可，管網可大大簡化，施工上亦較為簡單。本項目最終采用了方案二即“分設高低區泵組，共用高位消防水箱”的供水系統，并通過施工圖審查及消防部門審核。

3 小結及建議

綜上，筆者認為該兩種方案各有利弊，實際中應結合具體工程情況進行采用，當小區內大部分為一類高層住宅且高度較高均需要分區時，可采用方案一的常規分區方式，所有需分區的樓棟均分為兩區，在滿足高區最低處消火栓靜壓不超過1.0MPa 的前提下且盡量壓低低區供水層數（即縮短低區立管長度），提高經濟性；

當小區內存在若干種不同樓層高度的高層住宅且各種類數量均勻時，如6 棟17 層、7 棟18 層、6 棟33層，同樣可采用方案一的常規分區方式，只是此時宜將低區劃分至18 層，而不宜再采用壓縮低區供水樓層的做法，這樣所有18 層及以下的樓棟均只需接入低區即可；當小區內存在多種樓層高度的住宅類型時，如本項目的情況，則建議結合方案一二綜合對比分析擇優選擇。