超高層建筑室內水消防系統供水設計方案探討與應用

摘 要：消火栓系統正越來越多地應用到超高層建筑中，超高層建筑的安全，尤其是消防安全成為了大眾關注的焦點。筆者開始介紹了消火栓系統豎向分區(qū)的方式及其優(yōu)點，然后分析得出了各豎向分區(qū)消火栓系統的適用范圍。最后強調了消火栓系統在超高層建筑消防設計中要注意的一些地方。

關鍵詞：超高層建筑；并聯供水；減壓供水；串聯供水；重力供水

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.083

《民用建筑設計通則》（GB50352-2005）第3.1.2條明確規(guī)定：超高層建筑是指建筑高度超過100米的民用建筑。超高層建筑以其自身特點，一旦在幾百米高度上發(fā)生火災，外部救援措施很難發(fā)揮作用，只能通過自救來防火控火，因此室內消火栓系統供水設計顯得尤為重要。

1 室內水消防系統供水方式

在超高層建筑中，如果消火栓系統供水不進行分區(qū)，室內消火栓系統最不利點的靜水壓力會超過1.00Mpa。此時由于消火栓栓口靜水壓力偏大，則出現水流從水槍射出流速偏大，會造成水槍對消防員的反作用力偏大，使消防員操作水槍不靈便，影響消防員撲滅火災；另一個后果是，如果消火栓系統供水不進行分區(qū)，消火栓系統低區(qū)工作壓力會超過2.4Mpa，該壓力值已然超過了系統管材和閥門所能承受的最大壓力，必將影響管材和閥門的使用壽命。防止消火栓系統出現上述不利后果，設計師必須對消防系統供水進行合理的分區(qū)，在工程中常見的水消防系統供水方式有并聯分區(qū)的給水方式、減壓分區(qū)的給水方式、串聯分區(qū)給水方式及重力供水方式。

1.1 并聯分區(qū)的給水方式

（1）系統原理。并聯分區(qū)的給水方式又稱為并聯消防泵給水系統。即在整個消火栓系統中，通過低區(qū)消防泵直接向低區(qū)消火栓管網供水，高區(qū)消防泵直接向高區(qū)消火栓管網供水的一種水消防系統的供水方式。（2）系統優(yōu)點。1）該系統低區(qū)、高區(qū)消防水泵集中設置在水泵房內，方便檢修，統一管理；2）該系統低區(qū)、高區(qū)消防水泵獨立運行，互不影響，供水可靠性極高。（3）適用范圍。因每個分區(qū)均需要設置消防水泵，造成初期投資大，浪費嚴重，經濟性低。故該方式在實際工程中較少采用，本文將不對該種設計方案的應用進行探討。

1.2 減壓分區(qū)的給水方式

（1）系統原理。即在整個消火栓系統中，將其劃分為低區(qū)、中區(qū)、高區(qū)共三個相互獨立分區(qū)。通過消防加壓泵組加壓后直接向高區(qū)供水，并經同一消防加壓泵組加壓后并分別經各自減壓閥組減壓后向中區(qū)、低區(qū)供水的一種水消防供水方式。（2）系統優(yōu)點。1）該系統簡潔明了，各分區(qū)管網共用一組消防水泵，初期投資少，經濟性高；2）該系統低區(qū)、中區(qū)的消防管網供水是經減壓閥組減壓后直接供給，系統簡潔可靠，管理方便；3）該系統中每一處消火栓均有兩路供水管供水可以到達，系統供水可靠性高。（3）適用范圍。較適合用于建筑高度在150米以下的超高層建筑的消火栓系統設計中。

1.3 串聯分區(qū)的給水方式

（1）系統原理。串聯分區(qū)的給水方式又稱為串聯消防泵給水系統。在整個消火栓系統中，將其分為低區(qū)、高區(qū)管網，消防水泵分開設置，低區(qū)消防水泵設在地下室水泵房，高區(qū)消防水泵設在中間層設備間。低區(qū)消防水泵直接從水池抽水供給低區(qū)，高區(qū)消防水泵間接從水池抽水供給高區(qū)消防管網，這樣一種消防供水方式。（2）系統優(yōu)點。1）該系統管網工作壓力不高且可控；2）該系統消防水泵揚程低，運行費用低，也便于水泵選型安裝。3）適用范圍。適用于建筑高度在150米-200米之間的超高層建筑的消火栓系統設計中。

1.4 重力供水方式

（1）系統原理。重力供水方式又稱為高位消防水池給水系統。首先，通過一級消防泵組將水從水泵房消防水池輸送到中間設備層中間轉輸水箱，然后通過二級消防泵組將水從中間轉輸水箱輸送到屋頂消防水池。最后通過屋頂消防水池，依靠自身重力作用向各分區(qū)直接供水的一種消防供水方式。（2）系統優(yōu)點。1）該系統用于火災持續(xù)時間內的消防用水量全部儲存在屋頂消防水池中，發(fā)生火災時直接依靠重力作用向各分區(qū)供水，在停水停電極端情況下，仍可以正常工作，安全可靠性高；2）該系統在屋頂消防水池附近設高壓消防給水泵組，可以確保消防水池因重力供水無法滿足最不利點消火栓工作壓力的情況，可為其增大壓力，滿足滅火要求。（3）適用范圍。適用于建筑建筑高度在200米以上的超高層建筑的消火栓系統設計中。

2 超高層建筑消防設計應注意的地方

2.1 減壓分區(qū)供水方式

（1）該系統減壓閥組應設在兩路供水橫干管與各分區(qū)消防管網的連接管處，必須水平安裝；（2）該系統應設自動排氣閥，在各分區(qū)管網的豎管頂部分別設自動排氣閥，將管道內多余空氣排出，必須垂直安裝；（3）該系統宜采用可調式減壓閥。

2.2 串聯供水方式

（1）均應設中間水箱，當采用多臺消防泵直接串聯時，中間水箱的有效容積不應小于18m?；當采用設中間轉輸水箱時，水箱有效容積不應小于60m?。（2）只在低區(qū)設有水泵結合器；（3）當采用多臺消防泵直接串聯的方式時，上下級消防泵的啟動順序是，應先啟動下部消防泵，再啟動上部消防泵，且啟動的時間間隔不應大于20秒。

2.3 重力供水方式

（1）該系統中每個分區(qū)配置消防水池的個數不應少于兩個，且每個的有效容積不應小于100m?；（2）當屋頂消防水池有效容積不能滿足火災持續(xù)時間內消防用水量時，應設中間消防轉輸泵和轉輸水箱。其中消防轉輸泵不應少于兩臺，為屋頂消防水池補水的轉輸供水管不應少于兩條。

3 結語

通過以上探討，筆者得出以下結論：減壓分區(qū)供水方式和串聯分區(qū)供水方式都受到建筑高度增加的影響，使用范圍受到限制，只適用于超高層建筑中的“小學生”。隨著施工技術完善，新建筑材料的出現，新施工設備的制造，未來超高層建筑肯定會越來越多，越來越高，重力式供水方式勢必會受到設計師和甲方的青睞。

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作者簡介：蘇旭（1987-），男，湖北荊州人，學士，助教，主要從事建筑給排水設計研究。endprint