淺談超高層建筑的系統(tǒng)分區(qū)

陳永月

摘 要：本次主要分析超高層建筑的給水系統(tǒng)分區(qū)和消防系統(tǒng)分區(qū)如何更加合理、安全、節(jié)能的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：超高層；安全；節(jié)能

一、工程背景：

某商業(yè)住宅項(xiàng)目共39層，建筑高度為133.3米，是由3棟住宅塔樓及一座大型的商業(yè)廣場(chǎng)組成，并以地庫(kù)相互連通成一綜合建筑。其中1～6層為大型商場(chǎng)、小型餐飲商鋪、電影院、溜冰場(chǎng)、美食廣場(chǎng)等，7層～39層為住宅。地下室共有3層，負(fù)1層和負(fù)2層設(shè)有地下商場(chǎng)，負(fù)3層及部分負(fù)1層、部分負(fù)2層設(shè)有汽車庫(kù)、自行車庫(kù)、設(shè)備用房，是集休閑、購(gòu)物及餐飲為一體的豪華商業(yè)廣場(chǎng)。

二、生活給水系統(tǒng)分區(qū)探討：

（一）由于此項(xiàng)目涉及商業(yè)和住宅兩種性質(zhì)的建筑，水費(fèi)計(jì)價(jià)及后期管理都將完全分開，故商業(yè)的生活泵房與住宅的生活泵房予以完全分開設(shè)置。

（二）商業(yè)生活給水系統(tǒng)：商業(yè)生活泵房設(shè)于地下三層，內(nèi)設(shè)有一組商業(yè)變頻供水泵組，其中地下3層～1層由市政壓力直接供水，應(yīng)急時(shí)切換至商業(yè)變頻泵組減壓后供水，2層～6層由商業(yè)變頻泵組加壓后供水。

（三）住宅生活給水系統(tǒng)：3棟住宅設(shè)一集中生活泵房，位于地下二層，方便了今后物業(yè)的控制和管理。

1.方案研究和比較：

（1）采用分區(qū)串聯(lián)供水系統(tǒng)：

低區(qū)：七層～十七層住宅，由低區(qū)生活變頻加壓泵組加壓后供水；

中區(qū)：十八層～二十八層住宅，由中區(qū)生活變頻加壓泵組加壓后供水；

高區(qū)：二十九層～三十九層住宅，由高區(qū)生活加壓泵組加壓后供至中間加壓水箱，再由中間變頻加壓泵組加壓后供水；中間加壓水箱和中間變頻加壓泵組均設(shè)于每棟樓的23層避難層。

此種供水方式將高區(qū)供水壓力予以了分解，整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)壓力超高的情況，最高使用至1.6Mpa壓力等級(jí)的管材即可，安全性較高。但是此種方案需要在每棟住宅的避難層處設(shè)置中間加壓生活水箱和中間加壓變頻供水泵組，增加了設(shè)備投資，占用了建筑空間，增加了結(jié)構(gòu)負(fù)荷，并且存在水箱的二次污染和變頻泵組的噪聲污染，既增加了初次投資成本，也給后期管理和使用帶來(lái)麻煩。

（2）采用分區(qū)并聯(lián)+屋頂水箱的供水系統(tǒng)：

低區(qū)：七層～十七層住宅，由低區(qū)生活變頻加壓泵組加壓后供水；

中區(qū)：十八層～二十八層住宅，由中區(qū)生活變頻加壓泵組加壓后供水；

高區(qū)：二十九層～三十九層住宅，由高區(qū)生活加壓泵組加壓后供至屋頂生活水箱，再由屋頂生活水箱重力供水，超壓樓層予以減壓，頂部三層水壓不足，經(jīng)局部提升變頻泵組加壓后供水。

此種供水方式將生活水箱放在了屋頂，可以少占用避難層的建筑空間，在市政斷水的情況下，也可以維持一段時(shí)間高區(qū)的生活用水。但是此種方案需要在每棟住宅的屋頂設(shè)置生活水箱和局部加壓變頻供水泵組，增加了設(shè)備投資和結(jié)構(gòu)負(fù)荷，同樣也存在水箱的二次污染和變頻泵組的噪聲污染，既增加了初次投資成本，也給后期管理和使用帶來(lái)麻煩。

（3）采用分區(qū)并聯(lián)供水系統(tǒng)：

低區(qū)：七層～十七層住宅，由低區(qū)生活變頻加壓泵組加壓后供水；

中區(qū)：十八層～二十八層住宅，由中區(qū)生活變頻加壓泵組加壓后供水；

高區(qū)：二十九層～三十九層住宅，由高區(qū)生活加壓泵組加壓后供水。

此種供水方式?jīng)]有中間水箱或屋頂水箱，杜絕了水箱的二次污染問(wèn)題，也減少了設(shè)備的初期投資，節(jié)省了建筑空間。而且所有的設(shè)備都集中設(shè)置在地下室的住宅生活泵房?jī)?nèi)，避難層或屋頂沒(méi)有加壓設(shè)備，也就沒(méi)有對(duì)住戶的噪聲污染，整個(gè)系統(tǒng)清晰明了，管理簡(jiǎn)單方便。但是此種方案水泵都是采取一加到頂?shù)姆绞?，?duì)系統(tǒng)的設(shè)備、管道及附件壓力等級(jí)要求較高，易存在水錘、滲漏等問(wèn)題。

2.結(jié)論：此工程由于總高度僅為133米，在對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行安全性提高的一

些措施后，如適當(dāng)提高高區(qū)生活給水管網(wǎng)的輸水管道及附件的壓力等級(jí)，在加壓水泵出水管處設(shè)置水錘消除器、超壓泄壓閥，在管網(wǎng)高點(diǎn)設(shè)置自動(dòng)排氣閥等，最終采用第三種方式。

三、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)分區(qū)探討：

（一）本工程消防泵房設(shè)于地下三層，商業(yè)和住宅共用消防水箱。消防用水量見(jiàn)下表：

（二）相關(guān)規(guī)范和措施：

1、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）（2005年版）第7.4.6.5條規(guī)定，消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于1.00Mpa，當(dāng)大于1.0Mpa時(shí)，應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)。消火栓栓口的出水壓力大于0.5MPa時(shí)，應(yīng)采取減壓措施。

2、《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》（給水排水）（2009年版）第7.4.2條第2款第3項(xiàng)說(shuō)明，消防給水系統(tǒng)任何時(shí)間和地點(diǎn)系統(tǒng)的壓力不應(yīng)大于2.4Mpa。

（三）方案研究和比較：

1、串聯(lián)消防給水泵分區(qū)給水系統(tǒng)：

低區(qū)：地下三層～六層，由低區(qū)商業(yè)室內(nèi)消火栓泵加壓后供給；

中區(qū)：七層～二十二層住宅，由中區(qū)住宅室內(nèi)消火栓泵加壓后供給；

高區(qū)：二十三層～三十九層住宅，由中區(qū)住宅室內(nèi)消火栓泵加壓后供給中間轉(zhuǎn)輸消防水箱，再由中間消防轉(zhuǎn)輸泵加壓后供給；中間轉(zhuǎn)輸消防水箱和中間消防轉(zhuǎn)輸泵均設(shè)于每棟樓的23層避難層。

此種消防供水方式結(jié)合避難層設(shè)置了中間轉(zhuǎn)輸消防水箱和中間轉(zhuǎn)輸消防泵，降低了高區(qū)的消防管道壓力等級(jí)，某種程度上提高了系統(tǒng)安全性。但是，此種方案設(shè)置了轉(zhuǎn)輸供水系統(tǒng)，中間轉(zhuǎn)輸水箱同時(shí)起著上區(qū)輸水泵的吸水池和本區(qū)消防給水屋頂水箱的作用，容積須按照15～30min消防設(shè)計(jì)水量確定，并不宜小于60m3，增加了初期投資，而且高區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，須同時(shí)啟動(dòng)中區(qū)住宅室內(nèi)消火栓泵和中間消防轉(zhuǎn)輸泵，用電負(fù)荷大，系統(tǒng)控制較復(fù)雜，設(shè)備分散，給后期管理帶來(lái)難度。

2、并聯(lián)消防給水泵分區(qū)給水系統(tǒng)：

低區(qū)：地下三層～六層，由低區(qū)商業(yè)室內(nèi)消火栓泵加壓后供給；

中區(qū)：七層～二十二層住宅，由中區(qū)住宅室內(nèi)消火栓泵加壓后供給；

高區(qū)：二十三層～三十九層住宅，由高區(qū)住宅室內(nèi)消火栓泵加壓后供給；

此種消防供水方式將設(shè)備集中放置在地下室消防泵房?jī)?nèi)，各區(qū)獨(dú)立運(yùn)行，互不影響。整個(gè)消防供水系統(tǒng)清晰明了，運(yùn)行和管理操作簡(jiǎn)單，便于后期的系統(tǒng)維護(hù)。但此方案需要設(shè)置三組消火栓泵組，初次投資較大，而且考慮水泵揚(yáng)程的局限性和系統(tǒng)的承壓能力，結(jié)合規(guī)范對(duì)系統(tǒng)壓力不宜超過(guò)2.4Mpa的要求，本系統(tǒng)不適合應(yīng)用于建筑高度超過(guò)180米的超高層建筑。

3、并聯(lián)消防給水泵+減壓閥減壓分區(qū)給水系統(tǒng)：

低區(qū)：地下三層～六層，由低區(qū)商業(yè)室內(nèi)消火栓泵加壓后供給；

中區(qū)：七層～二十二層住宅，由高區(qū)住宅室內(nèi)消火栓環(huán)網(wǎng)減壓后供給；

高區(qū)：二十三層～三十九層住宅，由高區(qū)住宅室內(nèi)消火栓泵加壓后供給；

此種消防供水方式是并聯(lián)消防泵分區(qū)供水方式的基礎(chǔ)上，通過(guò)在中區(qū)增設(shè)減壓閥組并減少一組中區(qū)住宅消防供水泵組來(lái)實(shí)現(xiàn)。此方案構(gòu)成簡(jiǎn)潔明了，減少了各分區(qū)的獨(dú)立供水設(shè)備，大大降低了初始投資。但是由于中區(qū)的供水壓力均通過(guò)減壓閥減壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而減壓閥的可靠性就成為了系統(tǒng)安全與否的關(guān)鍵。同時(shí)，各個(gè)分區(qū)共用消防水泵供水，如果消防泵故障，將影響整個(gè)建筑消防給水系統(tǒng)的安全使用。

（四）結(jié)論：此工程最終采用第三種方式即并聯(lián)消防給水泵+減壓閥減壓分區(qū)的供水方式。為提高此系統(tǒng)的安全性，對(duì)從高區(qū)住宅室內(nèi)消火栓環(huán)網(wǎng)上引至中區(qū)住宅消火栓環(huán)網(wǎng)的2路管道上，均分別設(shè)置了一用一備的減壓閥組，并在減壓閥組的前后均設(shè)置了壓力傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)控減壓閥的工作情況。同時(shí)，設(shè)置了低區(qū)商業(yè)消火栓水泵接合器和高區(qū)住宅消火栓水泵接合器，由于高區(qū)超過(guò)了消防車的供水壓力范圍，在7層裙樓平臺(tái)上設(shè)置了高區(qū)消火栓水泵接合器的接力泵組，并且此接力泵組的啟動(dòng)與設(shè)置在水泵接合器后、接力泵組前的管道上的水流指示器聯(lián)動(dòng)，從而保證消防車能和此接力泵組串聯(lián)工作，滿足高區(qū)消防要求。

參考文獻(xiàn)

[1]張玉先.給水工程[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]岳秀萍.建筑給水排水工程[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

（作者單位：中建二局安裝工程有限公司）