超高層住宅消防給水系統技術分析

文／鄒奇峰 廣州城建開發設計院有限公司 廣東廣州 510000

1.消防給水分區原則

《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014：

（1）符合下列條件時，消防給水系統應分區供水:①系統工作壓力大于2.40MPa；②消火栓栓口處靜壓大于1.0MPa；③自動水滅火系統報警閥處的工作壓力大于1.60MPa 或噴頭處的工作壓力大于1.20MPa[1]。

（2）但當系統的工作壓力大于2.40MPa 時，應采用消防水泵串聯或減壓水箱分區供水形式[2]。

（3）高壓和臨時高壓消防給水系統的系統工作壓力應根據系統在供水時，可能的最大運行壓力確定，并應符合下列規定：①高位消防水池、水塔供水的高壓消防給水系統的系統工作壓力，應為高位消防水池、水塔最大靜壓；②市政給水管網直接供水的高莊消防給水系統的系統工作壓力，應根據市政給水管網的工作壓力確定；③采用高位消防水箱穩壓的臨時高壓消防給水系統的系統工作壓力，應為消防水泵零流量時的壓力與水泵吸水口最大靜水壓力之和；④采用穩壓泵穩壓的臨時高壓消防給水系統的系統工作壓力，應取消防水泵零流量時的壓力、消防水泵吸水口最大靜壓二者之和與穩壓泵維持系統壓力時兩者其中的較大值[3]。

2.消防給水分區分析模型

分析模型：住宅建筑；高度：100m ＜H ≤150m，150m ＜H ≤200m，200m ＜H ≤250m；塔樓室內消火栓用水量：20L/S；塔樓噴淋用水量：20L/S（輕危險級）；車庫室內消火栓用水量：10L/S；充電樁車庫噴淋用水量：80L/S；消防水池V1=80×1.5×3.6+10×2×3.6=504m3；臨時高壓系統轉輸水箱V2=60m3；常高壓系統高位消防水池V3=20×2×3.6+20×1×3.6=216m3；屋頂高位消防水箱V4=36m3。

3.100m ＜H ≤150m 住宅消防給水系統分析(圖1)

圖1 100m ＜H ≤150m 消防系統方案圖

3.1 方案一

消防水池V1設置在地下室，高位消防水箱V4設置在屋頂。系統分為3 個分區，消火栓系統和噴淋系統均采用臨時高壓消防給水系統，Ⅰ、Ⅱ分區通過減壓閥控制壓力。地下室和塔樓共用消火栓泵組和噴淋泵組[4]。

系統相關設備參數如下：（1）消火栓泵，20L/S，200m，一用一備；（2）噴淋泵，40L/S，200m，兩用一備；（3）噴淋穩壓泵，1L/S，20m，一用一備。

3.2 方案二

消防水池V1設置在地下室，高位消防水箱V4設置在屋頂。系統分為3 個分區，消火栓系統和噴淋系統均采用臨時高壓消防給水系統，Ⅰ、Ⅱ分區通過減壓閥控制壓力。地下室和塔樓共用消火栓泵組，地下室單獨設置噴淋泵組，塔樓單獨設置噴淋泵組[5]。

系統相關設備參數如下：（1）消火栓泵，20L/S，200m，一用一備；（2）塔樓噴淋泵，20L/S，200m，一用一備；（3）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（4）噴淋穩壓泵，1L/S，20m，一用一備。

3.3 方案三

消防水池V1設置在地下室，高位消防水池V3設置在屋頂。系統分為3 個分區，設置補水泵從消防水池V1供水至高位消防水池V3，Ⅲ分區的消火栓系統和噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ分區的消火栓系統和噴淋系統均采用高壓消防給水系統（由高位消防水池V3重力供水），Ⅰ分區通過減壓閥控制壓力。

系統相關設備參數如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）高位消防水池補水泵，5L/S，180m，一用一備；（3）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩壓泵，1L/S，20m，一用一備；（4）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

3.4 分析總結

方案一的噴淋泵組按地下室和塔樓合用設計，按最大用水量的部位（地下室）選擇流量，按最高樓層（塔樓）選擇揚程，選擇了大流量、高揚程的消防泵。當地下室發生火災時，需要大流量、低揚程，因此泵組的高揚程無法得到充分利用；當塔樓發生火災時，需要小流量、高揚程，因此泵組的大流量無法得到充分利用。

方案二的噴淋泵組按地下室和塔樓分開設計，地下室選擇了大流量、低揚程的消防泵，塔樓選擇了小流量、高揚程的消防泵。當地下室或塔樓發生火災時，啟動相應的消防泵組，因此消防泵組是在高效區間運行，使消防泵的功能充分發揮。

方案三地下室噴淋系統、Ⅲ分區的消火栓系統和噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統，其余部位的消火栓系統和噴淋系統均采用高壓消防給水系統。塔樓的臨時高壓消防給水泵組設置于屋頂，減少了泵組的揚程，但是屋頂要設置消防水泵房，并做隔振處理；屋頂設置了高位消防水池，Ⅰ、Ⅱ分區采用了高壓消防給水系統，安全性高，但是屋頂需要設置大水池。

總結：結合初投資、運行效率、安全性考慮，建議選擇方案二、方案三。

4.150m ＜H ≤200m 住宅消防給水系統分析(圖2)

圖2 150m ＜H ≤200m 消防系統方案圖

4.1 方案一

消防水池V1設置在地下室，轉輸水箱V2設置在屋頂。系統分為4 個分區，設置轉輸泵從消防水池V1供水至轉輸水箱V2，Ⅳ分區的消火栓系統和噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區的消火栓系統和噴淋系統均采用臨時高壓消防給水系統（由轉輸水箱V2重力供水），Ⅰ、Ⅱ分區通過減壓閥控制壓力[6]。

系統相關設備參數如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）轉輸泵，20L/S，220m，兩用一備（轉輸泵供水是開式系統，無零流量狀態，只要額定壓力≤2.4MPa 即可）；（3）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩壓泵，1L/S，20m，一用一備；（4）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

4.2 方案二

消防水池V1設置在地下室，高位消防水池V3設置在屋頂。系統分為4 個分區，設置補水泵從消防水池V1供水至高位消防水池V3，Ⅳ分區的消火栓系統和噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區的消火栓系統和噴淋系統均采用高壓消防給水系統（由高位消防水池V3重力供水），Ⅰ、Ⅱ分區通過減壓閥控制壓力。

系統相關設備參數如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）高位消防水池補水泵，5L/S，220m，一用一備（采用水位控制補水泵的啟停，補水泵供水是開式系統，無零流量狀態，只要額定壓力≤2.4MPa 即可）；（3）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩壓泵，1L/S，20m，一用一備；（4）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

4.3 方案三

轉輸水箱V2設置在地下室，消防水池V1設置在屋頂。系統分為4 個分區，設置補水泵從轉輸水箱V2供水至消防水池V1，Ⅳ分區的消火栓系統和噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置屋頂消防泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區（包括地下室噴淋系統）的消火栓系統和噴淋系統均采用高壓消防給水系統（由高位消防水池V1重力供水），Ⅰ、Ⅱ分區通過減壓閥控制壓力。

系統相關設備參數如下：（1）消防水池補水泵，5L/S，220m，一用一備（采用水位控制補水泵的啟停，補水泵供水是開式系統，無零流量狀態，只要額定壓力≤2.4MPa 即可）；（2）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩壓泵，1L/S，20m，一用一備；（3）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

4.4 分析總結

三個方案相同之處：Ⅳ分區的消火栓系統和噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統，屋頂要設置消防水泵房，并做隔振處理。

方案一消防水池V1設置在地下室，轉輸水箱V2設置在屋頂，設置轉輸泵從消防水池V1供水至轉輸水箱V2。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區均為臨時高壓消防給水系統，地下室噴淋單獨設置消防泵組供水。優點：屋頂水池小。缺點：轉輸泵、地下室噴淋泵耗能高，初投資高。

方案二消防水池V1設置在地下室，高位消防水池V3設置在屋頂，設置補水泵從消防水池V1供水至轉輸水箱V3。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區均為高壓消防給水系統，地下室噴淋單獨設置消防泵組供水。優點：補水泵流量小，節能；采用了高壓消防給水系統，安全性高。缺點：地下室消防水池大，屋頂消防水池較大。

方案三轉輸水箱V2設置在地下室，消防水池V1設置在屋頂，設置補水泵從轉輸水箱V2供水至消防水池V1。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區（包括地下室噴淋系統）均為高壓消防給水系統。優點：補水泵流量小，節能；采用了高壓消防給水系統，安全性高；地下室消防水池小。缺點：屋頂消防水池很大。

總結：屋頂有條件設置大水池的情況下，選擇方案二或者方案三；屋頂無法設置大水池的情況下，選擇方案一。

5.200m ＜H ≤250m 住宅消防給水系統分析(圖3)

圖3 200m ＜H ≤250m 消防系統方案圖

5.1 方案一

消防水池V1設置在地下室，轉輸水箱V2設置在屋頂。系統分為5 個分區，設置轉輸泵從消防水池V1供水至避難層轉輸水箱V2，再設置避難層轉輸泵供水至屋頂轉輸水箱V2，Ⅴ分區的消火栓系統和噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分區的消火栓系統和噴淋系統均采用臨時高壓消防給水系統（由屋頂轉輸水箱V2重力供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區通過減壓閥控制壓力[7]。

系統相關設備參數如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）轉輸泵，20L/S，170m，兩用一備；（3）避難層轉輸泵，20L/S，120m，兩用一備；（4）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩壓泵，1L/S，20m，一用一備；（5）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

5.2 方案二

消防水池V1設置在地下室，轉輸水箱V2設置在避難層，高位消防水池V3設置在屋頂。系統分為5 個分區，設置補水泵從消防水池V1供水至避難層轉輸水箱V2，再設置避難層補水泵供水至高位消防水池V3，Ⅴ分區的消火栓系統和噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分區的消火栓系統和噴淋系統均采用高壓消防給水系統（由高位消防水池V3重力供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區通過減壓閥控制壓力。

系統相關設備參數如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）避難層轉輸水箱補水泵，5L/S，170m，一用一備；（3）高位消防水池補水泵，5L/S，120m，一用一備；（4）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩壓泵，1L/S，20m，一用一備；（5）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

5.3 方案三

轉輸水箱V2設置在地下室和避難層，消防水池V1設置在屋頂。系統分為5 個分區，設置補水泵從地下室轉輸水箱V2供水至避難層轉輸水箱V2，再設置避難層補水泵供水至高位消防水池V3，Ⅴ分區的消火栓系統和噴淋系統采用臨時高壓消防給水系統（設置屋頂消防泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分區（包括地下室噴淋系統）的消火栓系統和噴淋系統均采用高壓消防給水系統（由高位消防水池V1重力供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區通過減壓閥控制壓力。

系統相關設備參數如下：（1）避難層轉輸水箱補水泵，5L/S，170m，一用一備；（2）高位消防水池補水泵，5L/S，120m，一用一備；（3）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩壓泵，1L/S，20m，一用一備；（4）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

5.4 分析總結

200m ＜H ≤250m 住宅消防給水系統三個方案的優缺點與150m ＜H ≤200m 住宅消防給水系統三個方案的優缺點相同。

總結：屋頂有條件設置大水池的情況下，選擇方案二或者方案三；屋頂無法設置大水池的情況下，選擇方案一。

結語：

（1）100m ＜H ≤150m 住宅消防給水系統，建議選擇方案二、方案三；（2）150m ＜H ≤200m住宅消防給水系統，屋頂有條件設置大水池的情況下，選擇方案二或者方案三；屋頂無法設置大水池的情況下，選擇方案一；（3）200m ＜H ≤250m 住宅消防給水系統，屋頂有條件設置大水池的情況下，選擇方案二或者方案三；屋頂無法設置大水池的情況下，選擇方案一。