常高壓消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例分析

張錦坤

摘要：超高層建筑發(fā)生火災(zāi)的危險性和普通建筑有明顯的區(qū)別，超高層建筑，由于層高高，疏散困難，消防車撲救難度系數(shù)，因此超高層建筑關(guān)鍵還要在于防火，消防設(shè)計(jì)更是重中之重，水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否直接關(guān)系到建筑本身的安全。本文詳細(xì)地介紹了一棟建筑高度239.72m超高層辦公樓的消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例，針對常高壓消防給水系統(tǒng)（即重力式消防給水系統(tǒng)）做了部分分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：超高層消防系統(tǒng)；室外消火栓系統(tǒng)；常高壓消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)；常高壓消防控制系統(tǒng)；常高壓消防系統(tǒng)組成；噴淋系統(tǒng)；轉(zhuǎn)輸水箱：水泵接合器

前言

本工程位于江蘇省蘇州市高新開發(fā)區(qū)，科技城太湖大道以北，健雄路以西，科研路以南，地塊總建筑面積192109.03m²，其中地上建筑面積153721.18m²，地下建筑面積38387.85m²。用地性質(zhì)為商業(yè)、辦公、酒店、酒店式公寓用地，包括6#樓、7#樓及地下車庫，本次設(shè)計(jì)為6#樓超高層辦公，層高239.72m。

1 室外消火栓系統(tǒng)

室外消火栓用水量30L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3小時，一次滅火用水量324m³。

室外消火栓系統(tǒng)采用低壓制。水源接自基地周圍兩路市政給水管網(wǎng)，當(dāng)?shù)刈詠硭畹凸┧畨毫?。市政DN200～DN600的給水管已在基地外圍形成環(huán)狀管網(wǎng)。分別從科研路和健雄路（振寧路）市政供水管各引入1根DN200給水管在基地內(nèi)形成DN200環(huán)網(wǎng)，供基地內(nèi)消防用水，在管道進(jìn)口處設(shè)置倒流防止器及生活埋地水表井計(jì)量。

2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

室內(nèi)消火栓用水量40L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3小時，一次滅火用水量432m³。

2.1 系統(tǒng)的形式

常見的消防系統(tǒng)有三種：臨時高壓消防給水系統(tǒng)、穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)、常高壓消防給水系統(tǒng)，本工程為常高壓消防給水系統(tǒng)（即重力給水系統(tǒng)），采用的是水泵、轉(zhuǎn)輸水箱、減壓水箱減壓分區(qū)供水方式，超出高位消防水池供水能力的上部樓層采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)。供水方式由消防水泵轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)供水和減壓水箱聯(lián)合供水相結(jié)合。本地塊在地下一層設(shè)一個集中消防水泵房，消防水泵房內(nèi)設(shè)680m3消防水池一座（其中室內(nèi)消火栓水量432m³、自動噴淋水量144m³及80m³的酒店冷卻補(bǔ)水），消防水池分兩格。水池采取消防水不被動用的措施。消防水池設(shè)超高及超低液位報警裝置，消防控制室可顯示水池液位顯示。在辦公消防泵房內(nèi)設(shè)置三臺一級消防轉(zhuǎn)輸泵（Q=40L/s，H=130m，N=90kw，兩用一備），從消防水池內(nèi)抽水，供至設(shè)置在21層避難層消防水泵房內(nèi)的消防轉(zhuǎn)輸水箱（60m³）。再由設(shè)置在21層避難層消防水泵房內(nèi)的二級消防轉(zhuǎn)輸泵（Q=40L/s，H=170m，N=125kw，兩用一備）加壓后供至屋頂消防水池（600m³）。各消防轉(zhuǎn)輸水箱、消防減壓水箱及屋頂消防水池均設(shè)置一根生活補(bǔ)水管，在管網(wǎng)漏損的情況導(dǎo)致水位下降的情況下，開啟閥門由生活補(bǔ)水管進(jìn)行補(bǔ)水，既避免了水位下降不多的情況下頻繁開啟消防轉(zhuǎn)輸泵，也能夠保證足夠的消防用水的量。

2.2 常高壓消火栓給水系統(tǒng)分區(qū)如圖1-2消火栓分區(qū)示意圖

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)由設(shè)在塔樓頂?shù)母呶幌浪兀?00m³）供給，并通過在39層避難層，30層避難層，21層避難層三個避難層設(shè)減壓水箱（30m³）的方式將供水水源分七個供水段，其中，辦公塔樓分區(qū)如下：

第7區(qū)：46F～停機(jī)坪，消火栓系統(tǒng)由屋頂高位消防水池經(jīng)設(shè)置在屋頂設(shè)備層消防泵房的消火栓主泵（Q=40L/s，H=50m，N=37KW）和穩(wěn)壓設(shè)備（Q=5L/S，H=60m，N=5.5KW，300L氣壓罐）聯(lián)合供給；

第6區(qū)：40F～45F，消火栓系統(tǒng)由屋頂高位消防水池（600m³）重力供給；

第5區(qū)：30F～39F，消火栓系統(tǒng)由屋頂高位消防水池（600m³）重力供給；

第4區(qū)：22F～29F，消火栓系統(tǒng)由39層避難層消防減壓水箱（30m³）減壓后重力供給；

第3區(qū)：13F～21F，消火栓系統(tǒng)由30層避難層消防減壓水箱（30m³）減壓后重力供給；

第2區(qū)：1F～12F，消火栓系統(tǒng)由21層避難層消防減壓水箱（30m³）減壓后重力供給；

第1區(qū)：B3F～B1F（辦公區(qū)域），消火栓系統(tǒng)由21層避難層消防減壓水箱（30m³）減壓后再通過減壓閥減壓后重力供給。1～6區(qū)為重力供水消防系統(tǒng)

2.3 消火栓給水系統(tǒng)控制

重力供水消防系統(tǒng)控制

1～6區(qū)為重力供水消防系統(tǒng)，系統(tǒng)控制如下：

a.當(dāng)l區(qū)或2區(qū)某防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)時，消火栓被動用后，由21F的消防減壓水箱向火災(zāi)區(qū)域消火栓管網(wǎng)供水；

b.當(dāng)21F消防減壓水箱水位降低至供水管電磁閥開啟水位時，電磁閥1開啟，30F減壓水箱向21F減壓水箱供水；

c.當(dāng)30F減壓水箱水位降低至供水管電磁閥開啟水位時，電磁閥2開啟，39F減壓水箱向30F減壓水箱供水；

d.當(dāng)39F減壓水箱水位降低至供水管電磁閥開啟水位時，電磁閥3開啟，屋頂消防水池39F減壓水箱供水；

e.當(dāng)屋頂消防水池水位降低到二級消防轉(zhuǎn)輸泵開啟水位時，21F的二級消防轉(zhuǎn)輸泵開啟，從消防轉(zhuǎn)輸水箱中抽水向屋頂消防水池供水；

f.當(dāng)21F的消防轉(zhuǎn)輸水箱水位降低到一級消防轉(zhuǎn)輸泵開啟水位時，B1F消防泵房內(nèi)的一級轉(zhuǎn)輸泵開啟，從消防水池抽水向21F的消防轉(zhuǎn)輸水箱供水；消防水池水位降低到消防水位以下時由市政補(bǔ)水。

g.3～5區(qū)域發(fā)生火災(zāi)以此類推。

7區(qū)穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)，系統(tǒng)控制如下：

a、消火栓泵屋頂穩(wěn)壓泵通過設(shè)置在消防泵房內(nèi)的消防管網(wǎng)上的壓力開關(guān)起泵，以維持平時消防管網(wǎng)內(nèi)的水壓。

b、當(dāng)發(fā)生火警時，由設(shè)在消火栓系統(tǒng)中的壓力開關(guān)直接啟動消防主泵

c、消火栓泵在消防水泵房及消防控制中心均設(shè)手動開啟和停泵控制裝置。

d、消火栓備用泵在工作泵發(fā)生故障時自動投入使用。

e、消火栓泵配定時低頻自動巡檢裝置，每臺泵的巡檢周期為7～10天。

當(dāng)消火栓泵開啟后，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的信號反饋至消防控制中心和消火栓處，該消火栓和該層或防火分區(qū)消火栓的指示燈亮。

3 噴淋系統(tǒng)

噴淋流量：辦公塔樓按照中危Ⅰ級設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為30L/s，火災(zāi)延續(xù)時間1小時，一次滅火用水量108m³地下車庫及商業(yè)，按照中危Ⅱ級設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為40L/s，火災(zāi)延續(xù)時間1小時，一次滅火用水量144m³。

3.1 系統(tǒng)的形式

辦公塔樓1層～39層，地下室（辦公區(qū)域）及商業(yè)裙房1層及2層（非酒店區(qū)域）自動噴水滅火系統(tǒng)采用重力供水，由屋頂消防水池供給。辦公塔樓40層～屋頂層采用穩(wěn)高壓系統(tǒng)，由屋頂高位消防水池經(jīng)設(shè)置在屋頂噴淋主泵（Q=30L/sH=55m，N=30KW）和穩(wěn)壓設(shè)備（Q=1L/s，H=65m，N=1.5KW，150L氣壓罐）聯(lián)合供給；高區(qū)轉(zhuǎn)輸及屋頂水池消防供水管與消火栓系統(tǒng)共用。

3.2 噴淋系統(tǒng)分區(qū)（如圖1-3噴淋分區(qū)示意圖）

為滿足一個濕式報警閥控制最低噴頭與最高噴頭的高度差不大于50m，系統(tǒng)以避難層為界，分為以下5個區(qū)：

第5區(qū)：40F～RF，噴淋系統(tǒng)由屋頂高位消防水池（600m³）經(jīng)設(shè)置在屋頂218.92標(biāo)高層的消火栓主泵（Q=30L/S，H=47m，N=30KW）和穩(wěn)壓設(shè)備（Q=1L/S，H=57m，N=1.5KW，150L氣壓罐）聯(lián)合供給；

第4區(qū)：31F～39F，噴淋系統(tǒng)由屋頂高位消防水池（600m3）重力供給；

第3區(qū)：22F～30F，噴淋系統(tǒng)由39層避難層消防減壓水箱（30m3）減壓后重力供給；

第2區(qū)：13F～21F，噴淋系統(tǒng)由39層避難層消防減壓水箱（30m3）減壓后重力供給；

第1區(qū)：B3F～12F，噴淋系統(tǒng)由39層避難層消防減壓水箱（30m3）減壓后重力供給；

濕式報警閥分別設(shè)置于屋頂消防水泵房，39F消防水泵房，30F消防水泵房，21F消防水泵房，12F水泵房、地下一層報警閥間、地下三層報警閥間內(nèi)。水力警鈴就近設(shè)在走道或有人值班處。

3.3 噴淋系統(tǒng)控制

（1）火災(zāi)發(fā)生后噴頭玻璃球爆碎，向外噴水，水流指示器動作，向消防控制中心報警，顯示火災(zāi)發(fā)生位置并發(fā)出聲光等信號。

（2）辦公塔樓40F～RF區(qū)域內(nèi)，當(dāng)發(fā)生火警時，閉式噴頭爆破，水流流經(jīng)濕式報警閥組觸發(fā)壓力開關(guān)啟動屋頂消防水泵內(nèi)的噴淋供水泵。其他區(qū)域?yàn)橹亓┧畢^(qū)域，無需啟泵。

4 常高壓消防系統(tǒng)水池、水箱設(shè)置

江蘇省對超高層的消防水池和水箱的設(shè)置和國家規(guī)范《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014有一點(diǎn)區(qū)別，國家規(guī)范要求“常高壓給水系統(tǒng)時，高位消防水池有效容積應(yīng)滿足火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)所需消防用水量”，“當(dāng)采用消防水泵轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)時，轉(zhuǎn)輸水箱的有效儲水容積不應(yīng)小于60m³”，“轉(zhuǎn)輸水箱可作為高位消防水箱，采用減壓水箱減壓分區(qū)時，其有效容積不應(yīng)小于18m³，且宜分兩格”，而江蘇省在2013年12月13日召開的江蘇省水消防技術(shù)研討會，由省消防部門就超高層建筑消防水系統(tǒng)做了以下規(guī)定：

江蘇省對建筑高度大于200m的公共建筑，應(yīng)采用重力式消防給水系統(tǒng)（即常高壓消防給水系統(tǒng)），并符合下例要求：

（1）屋頂重力消防水箱應(yīng)儲存火災(zāi)全部消防水用量；

（2）地下消防水池宜儲存一次火災(zāi)消防水用量；

（3）向屋頂重力消防水箱供水的方式，根據(jù)建筑高度可采用一泵到頂供水、水泵直接串聯(lián)供水或設(shè)轉(zhuǎn)輸水箱轉(zhuǎn)輸串聯(lián)供水，供水泵流量不應(yīng)小于40L/S；

（4）屋頂重力消防水箱或減壓水箱直接供水的樓層高度不宜大于120m，減壓水箱有效容積應(yīng)不小于30m³。

故本工程采用常高壓消防給水系統(tǒng)（即重力式消防給水系統(tǒng)），低位消防水池和高位消防水池有效容積，都滿足火災(zāi)全部消防水用量，大于600m³，21層避難層中間轉(zhuǎn)輸水箱有效容積為60m³，39層避難層，30層避難層，21層避難層三個避難層減壓水箱有效容積為30m³。

5 水泵接合器設(shè)置

《消防給水及消火栓技術(shù)規(guī)范》規(guī)范要求“消防給水為豎向分區(qū)供水時，在消防車供水壓力范圍內(nèi)的分區(qū)，應(yīng)分別設(shè)置水泵接合器；當(dāng)建筑高度超過消防車供水高度時，消防給水應(yīng)在設(shè)備層等方便操作的地點(diǎn)設(shè)置手臺泵或移動泵接力供水的吸水和加壓接口”，故本工程在低區(qū)各設(shè)置三套水泵接合器，通過管網(wǎng)供至21層避難層轉(zhuǎn)輸水箱，在21層避難層各設(shè)三套水泵接合器，由消防人員專用手臺泵接力供水至屋頂600m³消防水池。

6 常高壓消防系統(tǒng)供水方式的優(yōu)缺點(diǎn)

超高層消防系統(tǒng)供水方式主要有以下幾種，消防水泵并聯(lián)分區(qū)，消防水泵之間泵泵串聯(lián)分區(qū)方式，水泵、水箱、減壓閥減壓分區(qū)方式，水泵、水箱、減壓水箱減壓分區(qū)，消防水泵、水箱串聯(lián)分區(qū)方式，本項(xiàng)目采用的是減壓水箱減壓分區(qū)，缺點(diǎn)由于目前對消防的要求越來越嚴(yán)格，中間轉(zhuǎn)輸水箱、高位消防水池、減壓水箱的有效容積也要求越來越高，所以導(dǎo)致了水箱、水池的占地面積增大，優(yōu)點(diǎn)減少了水泵臺數(shù)，系統(tǒng)簡單，主要通過水箱液位控制，實(shí)現(xiàn)水泵的啟閉，常高壓消防供水系統(tǒng)出水壓力穩(wěn)定，避免了其他消防系統(tǒng)帶來的超壓問題，采用減壓水箱代替減壓閥減壓，更加保證了供水安全性。

7 結(jié)語

隨著時代的進(jìn)步，技術(shù)的成熟，越來越多的超高層大樓拔地而起，超高層消防給水系統(tǒng)形式多種，需經(jīng)過技術(shù)，經(jīng)濟(jì)分析，合理的選擇供水方式能有效的保證消防給水的供水安全性，保證人民的生命財產(chǎn)安全。