新規(guī)范對超高層建筑并聯(lián)分區(qū)消防供水系統(tǒng)設(shè)計的影響分析

聶　莉，呂存陣

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

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新規(guī)范對超高層建筑并聯(lián)分區(qū)消防供水系統(tǒng)設(shè)計的影響分析

聶莉1，呂存陣2

(1.浙江綠城建筑設(shè)計有限公司，浙江 杭州 310007；2.浙江藍(lán)城建筑設(shè)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(jìn)行分析，同時根據(jù)現(xiàn)行的《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(GB 50974—2014)》，分析消防供水管網(wǎng)工作壓力的計算方法，并通過實(shí)例計算，提出了對超高層建筑并聯(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)的建議。

關(guān)鍵詞：新規(guī)范；超高層建筑；并聯(lián)分區(qū)消防供水系統(tǒng)；管網(wǎng)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(nèi)部使用功能復(fù)雜，導(dǎo)致超高層建筑的消防系統(tǒng)設(shè)計困難。超高層建筑消防系統(tǒng)設(shè)計目前可依據(jù)的主要國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是于2014年10月1日實(shí)施的《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(GB 50974—2014)》(以下簡稱新規(guī)范)。新規(guī)范對消防系統(tǒng)供水分區(qū)原則，管網(wǎng)工作壓力計算方法，消防水池、水箱和水泵房設(shè)計，不同的供水方式要求等方面，都作了較為詳細(xì)的規(guī)定。本文以新規(guī)范為依據(jù)，通過分析常用的超高層建筑消防供水系統(tǒng)，探討新規(guī)范對并聯(lián)分區(qū)消防供水系統(tǒng)設(shè)計的影響，提出在新規(guī)范下設(shè)計超高層建筑并聯(lián)分區(qū)消防系統(tǒng)的建議。

1常用的超高層建筑消防供水系統(tǒng)

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

1)減壓閥分區(qū)供水系統(tǒng)通過減壓閥或減壓水箱減壓分成若干個供水分區(qū)。該系統(tǒng)具有管路簡單，水泵數(shù)量少，節(jié)省設(shè)備用房占地和投資，管理和維修方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于減壓閥設(shè)置較多，因而導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性較低，后期對減壓閥的管理工作量較大。

2)并聯(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)在各豎向分區(qū)獨(dú)立設(shè)置增壓供水系統(tǒng)，獨(dú)立運(yùn)行。該系統(tǒng)具有管路簡單，可靠性較高，設(shè)備布置集中便于維修，節(jié)省設(shè)備用房占地等優(yōu)點(diǎn)。但由于受到管網(wǎng)系統(tǒng)工作壓力的限制，使得該系統(tǒng)運(yùn)用受到限制。

3)串聯(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)對建筑豎向分區(qū)，逐區(qū)串聯(lián)增壓的供水方式。該系統(tǒng)可采用消防泵直接串聯(lián)或消防水泵結(jié)合轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)的方式?？紤]到供水系統(tǒng)的可靠性，新規(guī)范建議采用消防水泵結(jié)合轉(zhuǎn)輸水箱的串聯(lián)供水方式。該系統(tǒng)具有系統(tǒng)壓力均勻，水泵揚(yáng)程低等優(yōu)點(diǎn)。但該系統(tǒng)水泵和水箱數(shù)量較多，設(shè)備用房占地較大且設(shè)備布置不集中，不便于維修管理，同時上區(qū)供水受下區(qū)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(shè)置于建筑頂部，通過重力對建筑消防系統(tǒng)供水。該系統(tǒng)在供水可靠性方面最高，管網(wǎng)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(jié)構(gòu)負(fù)荷較大。

超高層建筑根據(jù)不同建筑高度和使用功能，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，同時綜合安全可靠和經(jīng)濟(jì)性等因素，選擇相應(yīng)的供水形式。并聯(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)是建筑高度在150 m以下超高層建筑消防系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用較為普遍的系統(tǒng)。但隨著新規(guī)范的實(shí)施，由于管網(wǎng)工作壓力計算方式的變化，并聯(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)的應(yīng)用與原來相比進(jìn)一步受到限制。

2新規(guī)范對消防供水系統(tǒng)分區(qū)規(guī)定及影響

根據(jù)新規(guī)范規(guī)定，消防供水系統(tǒng)在符合下列條件時，應(yīng)分區(qū)供水：1)系統(tǒng)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(tǒng)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(guī)范對每種消防系統(tǒng)供水方式都作了詳細(xì)的規(guī)定。

從上述規(guī)定中可以看出，消防系統(tǒng)的工作壓力是決定分區(qū)供水的主要因素。新規(guī)范對消防供水管網(wǎng)的工作壓力與以往相比有了較大的變化，主要體現(xiàn)在水泵零流量時供水壓力的概念。新規(guī)范規(guī)定“消防水泵流量揚(yáng)程性能曲線應(yīng)為無駝峰、無拐點(diǎn)的光滑曲線，零流量時的壓力不應(yīng)大于設(shè)計工作壓力的140%，且宜大于設(shè)計工作壓力的120%”。其中設(shè)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(tǒng)所需要的設(shè)計揚(yáng)程或設(shè)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(shù)，k2=1.2～1.4；

H為當(dāng)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(shè)施的幾何高差；當(dāng)消防水泵從市政給水管網(wǎng)直接吸水時，H為火災(zāi)時市政給水管網(wǎng)在消防水泵入口處的設(shè)計壓力值的高程至最不利水滅火設(shè)施的幾何高差，m；

P0為最不利點(diǎn)水滅火設(shè)施所需的設(shè)計壓力，MPa。

在設(shè)計壓力方面，新規(guī)范對管道水頭損失引入安全系數(shù)概念，提高了管網(wǎng)水頭損失，同時在消火栓栓口動壓上有了明確規(guī)定，與原規(guī)范通過計算充實(shí)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(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)而言，由于消防管網(wǎng)規(guī)模較大，建筑本身高度較高，在新規(guī)范下計算得出的消防水泵設(shè)計壓力增加的基礎(chǔ)上，再乘以零流量時水泵的工作壓力，從而導(dǎo)致消防管道管網(wǎng)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(tǒng)為例，對比新老規(guī)范對該建筑消防系統(tǒng)選擇的影響。假設(shè)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(shè)于負(fù)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(shù))，屋頂高位水箱穩(wěn)壓。消防管網(wǎng)壓力計算對比表見表1。

表1　消防管網(wǎng)壓力計算對比表

從表1中可以看出，消防水泵的設(shè)計壓力都不大于2.4MPa，但管網(wǎng)的工作壓力差異較大。在原規(guī)范條件下，該超高層可以采用并聯(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)，但在新規(guī)范下，由于水泵零流量時的壓力增加，管網(wǎng)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(tǒng)。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(shè)置為水泵設(shè)計揚(yáng)程的120%，從而保證管網(wǎng)工作壓力不會繼續(xù)增加。因此只有當(dāng)水泵的設(shè)計壓力不大于200m時，管網(wǎng)的工作壓力才能不大于2.4MPa。當(dāng)超高層建筑的建筑高度不應(yīng)超過130m時，采用并聯(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)較為經(jīng)濟(jì)可靠。

3結(jié)語

通過分析新規(guī)范對消防系統(tǒng)分區(qū)的規(guī)定及管網(wǎng)工作壓力的計算方法，并采用實(shí)例計算，比較了新舊規(guī)范下消防水泵的設(shè)計壓力與管網(wǎng)工作壓力的不同，提出在現(xiàn)行規(guī)范下，并聯(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)在建筑高度不大于130m的超高層建筑消防設(shè)計中較為適用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黎承.超高層建筑消防供水系統(tǒng)設(shè)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(shù)探討[J].建筑設(shè)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(shè)計工作。

中圖分類號：TU821.6

文獻(xiàn)標(biāo)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