超高層住宅消防給水系統(tǒng)技術(shù)分析

文／鄒奇峰 廣州城建開發(fā)設(shè)計(jì)院有限公司 廣東廣州 510000

1.消防給水分區(qū)原則

《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014：

（1）符合下列條件時(shí)，消防給水系統(tǒng)應(yīng)分區(qū)供水:①系統(tǒng)工作壓力大于2.40MPa；②消火栓栓口處?kù)o壓大于1.0MPa；③自動(dòng)水滅火系統(tǒng)報(bào)警閥處的工作壓力大于1.60MPa 或噴頭處的工作壓力大于1.20MPa[1]。

（2）但當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力大于2.40MPa 時(shí)，應(yīng)采用消防水泵串聯(lián)或減壓水箱分區(qū)供水形式[2]。

（3）高壓和臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)的系統(tǒng)工作壓力應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)在供水時(shí)，可能的最大運(yùn)行壓力確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：①高位消防水池、水塔供水的高壓消防給水系統(tǒng)的系統(tǒng)工作壓力，應(yīng)為高位消防水池、水塔最大靜壓；②市政給水管網(wǎng)直接供水的高莊消防給水系統(tǒng)的系統(tǒng)工作壓力，應(yīng)根據(jù)市政給水管網(wǎng)的工作壓力確定；③采用高位消防水箱穩(wěn)壓的臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)的系統(tǒng)工作壓力，應(yīng)為消防水泵零流量時(shí)的壓力與水泵吸水口最大靜水壓力之和；④采用穩(wěn)壓泵穩(wěn)壓的臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)的系統(tǒng)工作壓力，應(yīng)取消防水泵零流量時(shí)的壓力、消防水泵吸水口最大靜壓二者之和與穩(wěn)壓泵維持系統(tǒng)壓力時(shí)兩者其中的較大值[3]。

2.消防給水分區(qū)分析模型

分析模型：住宅建筑；高度：100m ＜H ≤150m，150m ＜H ≤200m，200m ＜H ≤250m；塔樓室內(nèi)消火栓用水量：20L/S；塔樓噴淋用水量：20L/S（輕危險(xiǎn)級(jí)）；車庫(kù)室內(nèi)消火栓用水量：10L/S；充電樁車庫(kù)噴淋用水量：80L/S；消防水池V1=80×1.5×3.6+10×2×3.6=504m3；臨時(shí)高壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)輸水箱V2=60m3；常高壓系統(tǒng)高位消防水池V3=20×2×3.6+20×1×3.6=216m3；屋頂高位消防水箱V4=36m3。

3.100m ＜H ≤150m 住宅消防給水系統(tǒng)分析(圖1)

圖1 100m ＜H ≤150m 消防系統(tǒng)方案圖

3.1 方案一

消防水池V1設(shè)置在地下室，高位消防水箱V4設(shè)置在屋頂。系統(tǒng)分為3 個(gè)分區(qū)，消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，Ⅰ、Ⅱ分區(qū)通過(guò)減壓閥控制壓力。地下室和塔樓共用消火栓泵組和噴淋泵組[4]。

系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：（1）消火栓泵，20L/S，200m，一用一備；（2）噴淋泵，40L/S，200m，兩用一備；（3）噴淋穩(wěn)壓泵，1L/S，20m，一用一備。

3.2 方案二

消防水池V1設(shè)置在地下室，高位消防水箱V4設(shè)置在屋頂。系統(tǒng)分為3 個(gè)分區(qū)，消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，Ⅰ、Ⅱ分區(qū)通過(guò)減壓閥控制壓力。地下室和塔樓共用消火栓泵組，地下室單獨(dú)設(shè)置噴淋泵組，塔樓單獨(dú)設(shè)置噴淋泵組[5]。

系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：（1）消火栓泵，20L/S，200m，一用一備；（2）塔樓噴淋泵，20L/S，200m，一用一備；（3）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（4）噴淋穩(wěn)壓泵，1L/S，20m，一用一備。

3.3 方案三

消防水池V1設(shè)置在地下室，高位消防水池V3設(shè)置在屋頂。系統(tǒng)分為3 個(gè)分區(qū)，設(shè)置補(bǔ)水泵從消防水池V1供水至高位消防水池V3，Ⅲ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用高壓消防給水系統(tǒng)（由高位消防水池V3重力供水），Ⅰ分區(qū)通過(guò)減壓閥控制壓力。

系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）高位消防水池補(bǔ)水泵，5L/S，180m，一用一備；（3）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩(wěn)壓泵，1L/S，20m，一用一備；（4）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

3.4 分析總結(jié)

方案一的噴淋泵組按地下室和塔樓合用設(shè)計(jì)，按最大用水量的部位（地下室）選擇流量，按最高樓層（塔樓）選擇揚(yáng)程，選擇了大流量、高揚(yáng)程的消防泵。當(dāng)?shù)叵率野l(fā)生火災(zāi)時(shí)，需要大流量、低揚(yáng)程，因此泵組的高揚(yáng)程無(wú)法得到充分利用；當(dāng)塔樓發(fā)生火災(zāi)時(shí)，需要小流量、高揚(yáng)程，因此泵組的大流量無(wú)法得到充分利用。

方案二的噴淋泵組按地下室和塔樓分開設(shè)計(jì)，地下室選擇了大流量、低揚(yáng)程的消防泵，塔樓選擇了小流量、高揚(yáng)程的消防泵。當(dāng)?shù)叵率一蛩前l(fā)生火災(zāi)時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)的消防泵組，因此消防泵組是在高效區(qū)間運(yùn)行，使消防泵的功能充分發(fā)揮。

方案三地下室噴淋系統(tǒng)、Ⅲ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，其余部位的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用高壓消防給水系統(tǒng)。塔樓的臨時(shí)高壓消防給水泵組設(shè)置于屋頂，減少了泵組的揚(yáng)程，但是屋頂要設(shè)置消防水泵房，并做隔振處理；屋頂設(shè)置了高位消防水池，Ⅰ、Ⅱ分區(qū)采用了高壓消防給水系統(tǒng)，安全性高，但是屋頂需要設(shè)置大水池。

總結(jié)：結(jié)合初投資、運(yùn)行效率、安全性考慮，建議選擇方案二、方案三。

4.150m ＜H ≤200m 住宅消防給水系統(tǒng)分析(圖2)

圖2 150m ＜H ≤200m 消防系統(tǒng)方案圖

4.1 方案一

消防水池V1設(shè)置在地下室，轉(zhuǎn)輸水箱V2設(shè)置在屋頂。系統(tǒng)分為4 個(gè)分區(qū)，設(shè)置轉(zhuǎn)輸泵從消防水池V1供水至轉(zhuǎn)輸水箱V2，Ⅳ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（由轉(zhuǎn)輸水箱V2重力供水），Ⅰ、Ⅱ分區(qū)通過(guò)減壓閥控制壓力[6]。

系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）轉(zhuǎn)輸泵，20L/S，220m，兩用一備（轉(zhuǎn)輸泵供水是開式系統(tǒng)，無(wú)零流量狀態(tài)，只要額定壓力≤2.4MPa 即可）；（3）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩(wěn)壓泵，1L/S，20m，一用一備；（4）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

4.2 方案二

消防水池V1設(shè)置在地下室，高位消防水池V3設(shè)置在屋頂。系統(tǒng)分為4 個(gè)分區(qū)，設(shè)置補(bǔ)水泵從消防水池V1供水至高位消防水池V3，Ⅳ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用高壓消防給水系統(tǒng)（由高位消防水池V3重力供水），Ⅰ、Ⅱ分區(qū)通過(guò)減壓閥控制壓力。

系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）高位消防水池補(bǔ)水泵，5L/S，220m，一用一備（采用水位控制補(bǔ)水泵的啟停，補(bǔ)水泵供水是開式系統(tǒng)，無(wú)零流量狀態(tài)，只要額定壓力≤2.4MPa 即可）；（3）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩(wěn)壓泵，1L/S，20m，一用一備；（4）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

4.3 方案三

轉(zhuǎn)輸水箱V2設(shè)置在地下室，消防水池V1設(shè)置在屋頂。系統(tǒng)分為4 個(gè)分區(qū)，設(shè)置補(bǔ)水泵從轉(zhuǎn)輸水箱V2供水至消防水池V1，Ⅳ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置屋頂消防泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區(qū)（包括地下室噴淋系統(tǒng)）的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用高壓消防給水系統(tǒng)（由高位消防水池V1重力供水），Ⅰ、Ⅱ分區(qū)通過(guò)減壓閥控制壓力。

系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：（1）消防水池補(bǔ)水泵，5L/S，220m，一用一備（采用水位控制補(bǔ)水泵的啟停，補(bǔ)水泵供水是開式系統(tǒng)，無(wú)零流量狀態(tài)，只要額定壓力≤2.4MPa 即可）；（2）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩(wěn)壓泵，1L/S，20m，一用一備；（3）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

4.4 分析總結(jié)

三個(gè)方案相同之處：Ⅳ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，屋頂要設(shè)置消防水泵房，并做隔振處理。

方案一消防水池V1設(shè)置在地下室，轉(zhuǎn)輸水箱V2設(shè)置在屋頂，設(shè)置轉(zhuǎn)輸泵從消防水池V1供水至轉(zhuǎn)輸水箱V2。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區(qū)均為臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，地下室噴淋單獨(dú)設(shè)置消防泵組供水。優(yōu)點(diǎn)：屋頂水池小。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)輸泵、地下室噴淋泵耗能高，初投資高。

方案二消防水池V1設(shè)置在地下室，高位消防水池V3設(shè)置在屋頂，設(shè)置補(bǔ)水泵從消防水池V1供水至轉(zhuǎn)輸水箱V3。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區(qū)均為高壓消防給水系統(tǒng)，地下室噴淋單獨(dú)設(shè)置消防泵組供水。優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)水泵流量小，節(jié)能；采用了高壓消防給水系統(tǒng)，安全性高。缺點(diǎn)：地下室消防水池大，屋頂消防水池較大。

方案三轉(zhuǎn)輸水箱V2設(shè)置在地下室，消防水池V1設(shè)置在屋頂，設(shè)置補(bǔ)水泵從轉(zhuǎn)輸水箱V2供水至消防水池V1。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區(qū)（包括地下室噴淋系統(tǒng)）均為高壓消防給水系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)水泵流量小，節(jié)能；采用了高壓消防給水系統(tǒng)，安全性高；地下室消防水池小。缺點(diǎn)：屋頂消防水池很大。

總結(jié)：屋頂有條件設(shè)置大水池的情況下，選擇方案二或者方案三；屋頂無(wú)法設(shè)置大水池的情況下，選擇方案一。

5.200m ＜H ≤250m 住宅消防給水系統(tǒng)分析(圖3)

圖3 200m ＜H ≤250m 消防系統(tǒng)方案圖

5.1 方案一

消防水池V1設(shè)置在地下室，轉(zhuǎn)輸水箱V2設(shè)置在屋頂。系統(tǒng)分為5 個(gè)分區(qū)，設(shè)置轉(zhuǎn)輸泵從消防水池V1供水至避難層轉(zhuǎn)輸水箱V2，再設(shè)置避難層轉(zhuǎn)輸泵供水至屋頂轉(zhuǎn)輸水箱V2，Ⅴ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（由屋頂轉(zhuǎn)輸水箱V2重力供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區(qū)通過(guò)減壓閥控制壓力[7]。

系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）轉(zhuǎn)輸泵，20L/S，170m，兩用一備；（3）避難層轉(zhuǎn)輸泵，20L/S，120m，兩用一備；（4）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩(wěn)壓泵，1L/S，20m，一用一備；（5）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

5.2 方案二

消防水池V1設(shè)置在地下室，轉(zhuǎn)輸水箱V2設(shè)置在避難層，高位消防水池V3設(shè)置在屋頂。系統(tǒng)分為5 個(gè)分區(qū)，設(shè)置補(bǔ)水泵從消防水池V1供水至避難層轉(zhuǎn)輸水箱V2，再設(shè)置避難層補(bǔ)水泵供水至高位消防水池V3，Ⅴ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置屋頂消防泵供水），地下室噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置地下室噴淋泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用高壓消防給水系統(tǒng)（由高位消防水池V3重力供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區(qū)通過(guò)減壓閥控制壓力。

系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：（1）地下室噴淋泵，80L/S，80m，一用一備；（2）避難層轉(zhuǎn)輸水箱補(bǔ)水泵，5L/S，170m，一用一備；（3）高位消防水池補(bǔ)水泵，5L/S，120m，一用一備；（4）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩(wěn)壓泵，1L/S，20m，一用一備；（5）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

5.3 方案三

轉(zhuǎn)輸水箱V2設(shè)置在地下室和避難層，消防水池V1設(shè)置在屋頂。系統(tǒng)分為5 個(gè)分區(qū)，設(shè)置補(bǔ)水泵從地下室轉(zhuǎn)輸水箱V2供水至避難層轉(zhuǎn)輸水箱V2，再設(shè)置避難層補(bǔ)水泵供水至高位消防水池V3，Ⅴ分區(qū)的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)（設(shè)置屋頂消防泵供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分區(qū)（包括地下室噴淋系統(tǒng)）的消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均采用高壓消防給水系統(tǒng)（由高位消防水池V1重力供水），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分區(qū)通過(guò)減壓閥控制壓力。

系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：（1）避難層轉(zhuǎn)輸水箱補(bǔ)水泵，5L/S，170m，一用一備；（2）高位消防水池補(bǔ)水泵，5L/S，120m，一用一備；（3）屋頂噴淋泵，20L/S，40m，一用一備；穩(wěn)壓泵，1L/S，20m，一用一備；（4）屋頂消火栓泵，20L/S，40m，一用一備。

5.4 分析總結(jié)

200m ＜H ≤250m 住宅消防給水系統(tǒng)三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)與150m ＜H ≤200m 住宅消防給水系統(tǒng)三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)相同。

總結(jié)：屋頂有條件設(shè)置大水池的情況下，選擇方案二或者方案三；屋頂無(wú)法設(shè)置大水池的情況下，選擇方案一。

結(jié)語(yǔ)：

（1）100m ＜H ≤150m 住宅消防給水系統(tǒng)，建議選擇方案二、方案三；（2）150m ＜H ≤200m住宅消防給水系統(tǒng)，屋頂有條件設(shè)置大水池的情況下，選擇方案二或者方案三；屋頂無(wú)法設(shè)置大水池的情況下，選擇方案一；（3）200m ＜H ≤250m 住宅消防給水系統(tǒng)，屋頂有條件設(shè)置大水池的情況下，選擇方案二或者方案三；屋頂無(wú)法設(shè)置大水池的情況下，選擇方案一。