珠海某200m 超高層建筑的消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蔡永立

（廣州市設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510620）

0 引言

在節(jié)能、低碳的大環(huán)境下。國(guó)家在2022 年7 月12日，發(fā)布了《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)“十四五”新型城鎮(zhèn)化實(shí)施方案的通知》，通知中明確指出嚴(yán)格限制新建超高層建筑，不得新建500m 以上建筑，嚴(yán)格限制新建250m 以上建筑[1]。限高令一出，今后的250m 及以上的巨型建筑將會(huì)越來(lái)越少，更多的將會(huì)是250m 以下的建筑，本文主要介紹200m 的超高層建筑的消防給水系統(tǒng)，為今后其他同類型的建筑提供一些參考及思路。

1 工程概況

該工程位于珠海市橫琴區(qū)，總用地面積15213.42m2，總建筑面積157419.39m2。地上47 層（其中11、24、35、44 層為避難層），地下5 層，建筑高度207.9m。主要包括裙樓商業(yè)、復(fù)式公寓及酒店3 個(gè)部分。屬于一類高層，耐火等級(jí)一級(jí)，抗震設(shè)防烈度Ⅶ。

2 消防水源

本項(xiàng)目所有消防用水均由市政給水管網(wǎng)供給，市政供水壓力為0.25MPa，市政給水進(jìn)入官共2 根，一根DN200，一根DN100，室外消防一部分利用周邊市政消火栓供水，兩個(gè)市政引入管后分別增設(shè)一個(gè)室外消火栓，室內(nèi)消防用水貯存于地下一層消防水池內(nèi)，經(jīng)消防泵加壓后供水，屋面設(shè)有100m3的高位消防水箱及增壓穩(wěn)壓設(shè)備，并在25F 設(shè)置消防轉(zhuǎn)輸泵房。

3 消防用水量及貯水

地下一層設(shè)置消防泵房及消防水池，消防水池有效容積為720m3，分為容積大致相等的兩格；25 層設(shè)置消防轉(zhuǎn)輸泵房，泵房?jī)?nèi)設(shè)有60m3的消防轉(zhuǎn)輸水箱，分為容積相等的兩格；屋面設(shè)有100m3的消防水箱及增壓穩(wěn)壓泵房[2]。消防用水量及貯水情況如表1 所示。

表1 消防用水量及貯水情況

4 消火栓系統(tǒng)

4.1 室外消火栓系統(tǒng)

周邊規(guī)劃道路的室外市政管網(wǎng)成環(huán)狀（市政給水廠至少有兩條輸水干管向市政給水管網(wǎng)輸水），管徑DN400，市政給水管網(wǎng)水壓按0.25MPa，從市政給水管網(wǎng)引入兩根管，分別增設(shè)一個(gè)室外消火栓，室外消火栓沿道路布置的間距按不大于120m 控制，保護(hù)半徑按不大于150m 控制，故本項(xiàng)目消防水池不再儲(chǔ)存室外消防用水量。

4.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

4.2.1 系統(tǒng)選型及豎向分區(qū)

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)。

消火栓系統(tǒng)豎向分為4 個(gè)區(qū)：-5 層~塔樓24 層為低區(qū)，由低區(qū)消火栓泵組供水，分為兩個(gè)豎向分區(qū)，分別為1、2 區(qū)（6 層設(shè)備轉(zhuǎn)換層及以下為1 區(qū)，7~24 層為2區(qū)），1 區(qū)由減壓閥組減壓后供水（減壓閥組設(shè)于地下一層消防泵房?jī)?nèi)）。塔樓25 層~屋面為高區(qū)，由高區(qū)消火栓泵組供水，分為兩個(gè)豎向分區(qū)：塔樓的25 層~第三避難層35 層為3 區(qū)，由減壓閥組減壓供水，減壓閥組設(shè)于25 層消防轉(zhuǎn)輸泵房?jī)?nèi)，閥后壓力為0.9MPa；塔樓的36層~屋面為4 區(qū)，由塔樓的高區(qū)消火栓泵組直接加壓供水。

因珠海當(dāng)?shù)氐南儡?chē)可以保護(hù)到100m，所以1 區(qū)、2 區(qū)的消火栓環(huán)網(wǎng)各自在室外設(shè)置3 套SQD150 消防水泵接合器，分別接入1 區(qū)、2 區(qū)的室內(nèi)消火栓環(huán)網(wǎng)，供消防車(chē)直接向本區(qū)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)供水；高區(qū)的消火栓環(huán)網(wǎng)在室外設(shè)5 套SQD150 消防水泵接合器（與噴淋系統(tǒng)合用），與轉(zhuǎn)輸供水總管連通，供消防車(chē)向高區(qū)消火栓系統(tǒng)供水；在25 層消防轉(zhuǎn)輸水泵房?jī)?nèi)設(shè)置手抬泵接口（采用水泵接合器做法）供消防員使用。設(shè)置在室外的水泵接合器與室外消火栓距離控制在15~40m 范圍內(nèi)。地下室充電樁區(qū)域的消火栓輸水干管上設(shè)置止回閥，并單獨(dú)設(shè)置1 組SQD100 水泵接合器，另25F 消防轉(zhuǎn)輸泵房到屋面層高差為101m，僅在25F 設(shè)置4 區(qū)消火栓系統(tǒng)的手抬泵無(wú)法供水至屋面層，故在35F 避難層的消防主管上仍需增設(shè)手抬泵實(shí)現(xiàn)串聯(lián)供水，又因?yàn)槭痔П媒涌诤笤O(shè)置了止回閥，所以4 區(qū)的穩(wěn)壓管需接在止回閥前，而非傳統(tǒng)的在屋面就近接入4 區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)，消火栓系統(tǒng)原理如圖1 所示。

圖1 消火栓系統(tǒng)原理（局部）

4.2.2 室內(nèi)消火栓水泵和消防轉(zhuǎn)輸水泵控制

室內(nèi)消火栓主泵由高位水箱出水管上的流量開(kāi)關(guān)、水泵出水干管上的壓力開(kāi)關(guān)直接自動(dòng)啟動(dòng)，穩(wěn)壓泵由穩(wěn)壓管上壓力開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟停；高區(qū)消火栓主泵與轉(zhuǎn)輸泵的啟泵順序?yàn)椋焊邊^(qū)消火栓泵先啟動(dòng)，轉(zhuǎn)輸水泵后啟動(dòng)。除穩(wěn)壓泵外，所有水泵不得自動(dòng)停泵，同時(shí)在泵房?jī)?nèi)應(yīng)可以就地手動(dòng)啟停水泵，在消控中心可以遠(yuǎn)程手動(dòng)控制水泵啟停。所有消防水泵的運(yùn)行及故障狀況，均有信號(hào)反饋至消控中心顯示。

5 自動(dòng)滅火系統(tǒng)

5.1 設(shè)置范圍

除開(kāi)關(guān)站、變配電房、強(qiáng)弱電機(jī)房、消控中心、機(jī)房控制室、強(qiáng)弱電間等不宜用水滅火的地方外，其余場(chǎng)所均采用閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)（凈空高度大于0.8m 的悶頂或技術(shù)夾層也應(yīng)設(shè)置灑水噴頭）[3]，凈空高度大于18m 的采用大空間智能主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)；充電樁車(chē)庫(kù)采用泡沫-水噴淋滅火系統(tǒng)。

5.2 設(shè)計(jì)參數(shù)（除注明外，噴頭工作壓力不小于0.1MPa）

普通車(chē)庫(kù)（非充電樁區(qū)域）按中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)[4]，噴水強(qiáng)度8L/（min·m2），作用面積160m2，噴頭K=80。

充電樁車(chē)庫(kù)按中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)，噴水強(qiáng)度為8L/（min·m2），作用面積465m2，噴頭K=80[5]。

塔樓按中危險(xiǎn)Ⅰ級(jí)設(shè)計(jì)，噴水強(qiáng)度6L/（min·m2），作用面積160m2，噴頭K=80。

凈高12~18m 區(qū)域，噴水強(qiáng)度15L/（min·m2），作用面積160m2，噴頭K=161 非倉(cāng)庫(kù)型特殊應(yīng)用噴頭。

除非倉(cāng)庫(kù)型特殊應(yīng)用噴頭外，其余噴頭均采用快速響應(yīng)噴頭，不同區(qū)域采用不同形式的噴頭：①車(chē)庫(kù)或不設(shè)吊頂?shù)牟课徊捎弥绷⑿蛧婎^。②有吊頂?shù)牟课徊捎肈N15 吊頂型噴頭（K=80），不得采用隱蔽式噴頭；凈空高度大于0.8m 的吊頂，吊頂內(nèi)設(shè)置DN15 直立型噴頭（K=80）。③酒店客房、公寓無(wú)吊頂部分DN20 擴(kuò)展覆蓋水平邊墻型噴頭（K=115）。④機(jī)械車(chē)庫(kù)車(chē)架采用DN15 標(biāo)準(zhǔn)型水平邊墻型噴頭（K=80）（需滿足中危Ⅱ級(jí)要求）。

5.3 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)選型及豎向分區(qū)

自動(dòng)噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)。

噴淋系統(tǒng)豎向分為4 個(gè)區(qū)，-5 層~塔樓23 層為低區(qū)，由-1 層低區(qū)噴淋泵組供水，分為兩個(gè)豎向分區(qū)，分別為1、2 區(qū)（10 層及以下為1 區(qū)，11~23 層為2 區(qū)），1區(qū)由減壓閥組減壓后供水（減壓閥組設(shè)于地下一層消防泵房?jī)?nèi)，閥后壓力0.9MPa）；2 區(qū)由-1 層的噴淋泵組直接加壓供水。1 區(qū)報(bào)警閥設(shè)于地下室，2 區(qū)報(bào)警閥設(shè)于11 層避難層的報(bào)警閥間內(nèi)。塔樓24 層~屋面為高區(qū)，由25 層轉(zhuǎn)輸泵房?jī)?nèi)的高區(qū)噴淋泵組供水，分為兩個(gè)豎向分區(qū)：塔樓的24 層~第三避難層35 層為3 區(qū)，由減壓閥組減壓供水，減壓閥組設(shè)于25 層消防轉(zhuǎn)輸泵房?jī)?nèi)，閥后壓力為0.9MPa；塔樓的36 層~屋面為4 區(qū)，由塔樓的高區(qū)噴淋泵組直接加壓供水。3 區(qū)報(bào)警閥設(shè)于25 層轉(zhuǎn)輸泵房?jī)?nèi)，4 區(qū)報(bào)警閥設(shè)于35 層避難層的報(bào)警閥間內(nèi)。

每個(gè)分區(qū)工作壓力不超過(guò)1.6MPa，噴頭工作壓力不超過(guò)1.2MPa，1 區(qū)、2 區(qū)分別有各區(qū)的噴淋水泵接合器直接向室內(nèi)噴淋管網(wǎng)供水；3 區(qū)、4 區(qū)由消防水泵接合器（5 套，與消火栓系統(tǒng)合用）供水至25 層消防轉(zhuǎn)輸泵房后由高區(qū)噴淋泵或手抬泵向室內(nèi)噴淋管網(wǎng)供水，水泵接合器與報(bào)警閥前管網(wǎng)連通，供消防車(chē)向系統(tǒng)供水，并且與室外消火栓的距離控制在15~40m，手抬泵的做法同消火栓系統(tǒng)。

5.4 大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

在空間凈高超過(guò)18m 的大堂配置標(biāo)準(zhǔn)型自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置，系統(tǒng)危險(xiǎn)等級(jí)為中危險(xiǎn)Ⅰ級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)射水量5L/s，保護(hù)半徑20m，滅火裝置壓力0.6MPa，安裝高度6~20m，進(jìn)水口徑25mm。該系統(tǒng)與自動(dòng)噴水系統(tǒng)合用一套消防泵，由設(shè)于地下一層的消防泵房?jī)?nèi)的噴淋泵組加壓供水，同時(shí)由屋面消防穩(wěn)壓水箱維持平時(shí)管網(wǎng)壓力。

該系統(tǒng)的工作流程如下。自動(dòng)掃描射水裝置首先通過(guò)復(fù)合探測(cè)器自動(dòng)進(jìn)行掃描，直至探測(cè)到著火點(diǎn)并鎖定，自動(dòng)控制滅火裝置的水平和垂直方向旋轉(zhuǎn)，使噴射水柱的拋物線底端正好對(duì)準(zhǔn)火源。同時(shí)探測(cè)器發(fā)出報(bào)警，傳輸給控制主機(jī)，啟動(dòng)消防主泵和電磁閥，使滅火裝置噴水滅火（系統(tǒng)在手動(dòng)控制狀態(tài)下，應(yīng)人工確認(rèn)火災(zāi)后，手動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)射流滅火）。當(dāng)探測(cè)裝置探測(cè)到無(wú)火后，主機(jī)結(jié)束報(bào)警，工作人員關(guān)閉消防泵和自動(dòng)控制閥，停止滅火。系統(tǒng)自動(dòng)重復(fù)巡視，確認(rèn)無(wú)著火點(diǎn)后，自動(dòng)復(fù)位，待機(jī)監(jiān)視。若有火復(fù)燃，重復(fù)上述滅火過(guò)程直至火災(zāi)撲滅。探測(cè)報(bào)警區(qū)域內(nèi)，任何一點(diǎn)出現(xiàn)報(bào)警/故障，集中控制主機(jī)應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)和相應(yīng)的文字提示信息，值班人員通過(guò)文字提示信息和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫(huà)面可以準(zhǔn)確直觀地了解報(bào)警/故障信息，并通過(guò)點(diǎn)擊實(shí)時(shí)畫(huà)面上的控制按鈕，對(duì)滅火裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷和實(shí)時(shí)控制，提高系統(tǒng)的可靠性和工作效率。該滅火系統(tǒng)具有以下3 種控制方式。

5.4.1 自動(dòng)控制

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生火情后，滅火系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)著火區(qū)域就近滅火裝置進(jìn)行火災(zāi)位置掃描定位，鎖定著火點(diǎn)，報(bào)警信號(hào)傳給系統(tǒng)集中控制主機(jī)：主機(jī)接收?qǐng)?bào)警指令打開(kāi)自動(dòng)控制閥，向著火點(diǎn)實(shí)施滅火，無(wú)噴射死角定位準(zhǔn)確，火源完全熄滅后關(guān)閉。滅火系統(tǒng)操作臺(tái)上設(shè)置手動(dòng)切換按鈕，可用于人工手動(dòng)啟停。

5.4.2 現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)消防值班人員發(fā)現(xiàn)火情，可直接打開(kāi)最近的滅火裝置現(xiàn)場(chǎng)控制箱，操縱控制箱中的按鈕，將噴水口對(duì)準(zhǔn)火源，按下啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)水泵、打開(kāi)警報(bào)裝置，噴水滅火。火源熄滅，恢復(fù)初始狀態(tài)。

5.4.3 消防控制室手動(dòng)控制

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生火情，用遠(yuǎn)程控制方式進(jìn)行滅火時(shí)，消防值班人員在主機(jī)上強(qiáng)制切換系統(tǒng)為手動(dòng)控制狀態(tài)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的彩色監(jiān)控畫(huà)面，操縱滅火裝置搜索鎖定火源，按下啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)水泵、打開(kāi)自動(dòng)控制閥滅火裝置進(jìn)行噴水滅火?；鹪聪纾謩?dòng)復(fù)位。

現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制和消防控制室手動(dòng)控制相對(duì)于自動(dòng)控制具有優(yōu)先權(quán)[6]。

5.5 報(bào)警閥、水流指示器、噴頭

濕式報(bào)警閥與管網(wǎng)間供水干管上設(shè)置由控制閥、檢測(cè)供水壓力、流量用的儀表及排水管組成的系統(tǒng)流量、壓力檢測(cè)裝置（過(guò)水能力與系統(tǒng)流量一致），每組濕式報(bào)警閥控制的噴頭數(shù)不多于800 個(gè)，最高最低的噴頭高差不大于50m[7]。每個(gè)防火分區(qū)、每層均設(shè)有水流指示器及帶開(kāi)關(guān)顯示的閥門(mén)（開(kāi)關(guān)信號(hào)反饋至消控中心），并在每個(gè)報(bào)警閥組的最不利點(diǎn)灑水噴頭處設(shè)置末端試水裝置，其他分區(qū)、樓層設(shè)置DN25 的試水閥。

5.6 噴淋水泵和消防轉(zhuǎn)輸水泵控制

噴淋主泵由高位水箱出水管上的流量開(kāi)關(guān)和濕式報(bào)警閥上的壓力開(kāi)關(guān)直接自動(dòng)啟動(dòng)，穩(wěn)壓泵由穩(wěn)壓管上壓力開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟停。噴淋主泵與轉(zhuǎn)輸泵的啟動(dòng)順序同消火栓系統(tǒng)。除穩(wěn)壓泵外，所有水泵不得自動(dòng)停泵，同時(shí)在泵房?jī)?nèi)應(yīng)可以就地手動(dòng)啟停水泵，在消控中心可以遠(yuǎn)程手動(dòng)控制水泵啟停。所有消防水泵的運(yùn)行及故障狀況，均有信號(hào)反饋至消控中心顯示。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于超高層來(lái)說(shuō)，尤其是超出當(dāng)?shù)叵儡?chē)最大保護(hù)高度的建筑而言，一旦有火災(zāi)發(fā)生，如果沒(méi)有安全、可靠的消防系統(tǒng)，將造成巨大的社會(huì)損失。所以不管是設(shè)計(jì)還是施工質(zhì)量的把控尤為重要，本文僅以對(duì)200m建筑的消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)做一個(gè)匯報(bào)，可作為其他同類型建筑的一個(gè)參考和借鑒。