案例分析：超高層建筑消防給水系統(tǒng)設計方案選擇

1、案例背景：本工程建筑高度為143.6m，總建筑面積約為10.8萬平方米。地下一層為車庫、變配電室及設備用房；地下二層為車庫、生活、消防水泵房及消防水池等；一層十二層、十四二十三層、二十五三十七層為辦公，十三層及二十四層為（轉(zhuǎn)換層）避難層，避難層內(nèi)設有空調(diào)室外機機房、水泵房、電氣用房及風機房等；頂層為風機房、電梯機房及水箱間等；屋頂設停機坪。 上?！?1.15” 特大火災事故凸顯了我國在高層建筑消防救援方面的局限性，本工程屬一類超高層建筑，超高層建筑因其建筑高度高、功能復雜，所以消防滅火必須立足于自救，因而消防供水設計的安全可靠性就變得尤為重要。本工程設有室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、自動噴水系統(tǒng)、氣體滅火

2、系統(tǒng)等。根據(jù)高層民用防火規(guī)范(GB50045-95)(2005年版)及自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范(GB50084-2001)(2005年版)的要求，確定消防用水量如下：結(jié)合該超高層消防設計，對消防設計中的供水方式、消防分區(qū)等問題進行了討論，以期為類似工程提供參考。案例分析：超高層消防原則及設計要點：通常情況下，超高層建筑高度均超過普通消防車的救火高度,所以其設計更應遵循“預防為主，防消結(jié)合”的設計理念，提高建筑的自防自救能力，采取可靠的防火措施，消防設計做到安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理。消防給水系統(tǒng)設計時應考慮的規(guī)范要求設計要點：根據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范(GB50045-95)(2005年版

3、)第7.4.6.5條規(guī)定，消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00MPa,當大于此值時，應采取分區(qū)給水系統(tǒng)。消火栓栓口的出水壓力大于0.5MPa時，應采取減壓措施。根據(jù)消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范(2011年征求意見稿)第4.3.2.3條規(guī)定，消防給水系統(tǒng)任何時間和地點系統(tǒng)的壓力不宜超過2.4MPa。（1）方案研究和比較以本工程為例，在滿足超高層建筑消防設計要求的前提下，按照并聯(lián)分區(qū)供水、減壓閥減壓分區(qū)供水、串聯(lián)分區(qū)供水等不同的消防供水方式，分析各類消防給水系統(tǒng)的優(yōu)缺點和適用范圍。A、并聯(lián)分區(qū)給水系統(tǒng)：本工程按照此系統(tǒng)可分為高、中、低三個區(qū)。其中，地下二層十三層為低區(qū)，十四二十三層為中區(qū)，二十四層

4、以上為高區(qū)。低、中區(qū)消防給水由設于地下二層低區(qū)消火栓給水泵組供給；高區(qū)消防給水由設于地下二層高區(qū)消火栓給水泵組供給；高區(qū)消火栓系統(tǒng)的穩(wěn)壓依靠屋頂消防水箱間的穩(wěn)壓設備確保；中、低區(qū)消火栓系統(tǒng)的穩(wěn)壓依靠屋頂消防水箱靜水壓力確保。系統(tǒng)設置如附圖1所示。并聯(lián)分區(qū)供水方式在一百多米的超高層建筑消防供水中應用較為廣泛，系統(tǒng)將供水設施集中放置在地下設備房內(nèi)，各區(qū)獨立運行，確保各分區(qū)的消防供水要求。本系統(tǒng)各分區(qū)系統(tǒng)簡化、互不影響，運行和管理操作簡單，便于系統(tǒng)維護?？紤]水泵揚程的局限性和系統(tǒng)的承壓能力，結(jié)合規(guī)范對系統(tǒng)壓力不宜超過2.4Mpa的要求，本系統(tǒng)不適合應用于建筑高度超過180米的超高層建筑。B、減壓閥減

5、壓分區(qū)給水系統(tǒng)：減壓閥減壓分區(qū)是指通過比例式減壓閥或可調(diào)式減壓閥按照規(guī)范要求的系統(tǒng)壓力限值，將系統(tǒng)分成若干個分區(qū)供水的系統(tǒng)。本工程按照此系統(tǒng)分為高、中、低三個區(qū)，其中地下二層十三層為低區(qū)，十四二十四層為中區(qū)，二十五層以上為高區(qū)，各分區(qū)均由設于地下二層消防泵房內(nèi)的兩臺消防水泵組統(tǒng)一供水，其中低區(qū)和中區(qū)通過減壓閥減壓后供給。系統(tǒng)設置如附圖2所示。該方案設計時應注意：減壓閥設置應考慮閥前閥后壓力比值一般不宜大于3：1，當一級減壓閥減壓不能滿足要求時，可采用減壓閥串連減壓。減壓閥串連減壓不宜超過2級。同時，為了確保減壓閥組的正常工作，提高系統(tǒng)的安全性，設計中宜在減壓閥前后兩側(cè)均增設壓力傳感器，實時監(jiān)控

6、減壓閥的工作情況。與并聯(lián)供水設計方案相比，此方案是在并聯(lián)方案的基礎上，通過分別在中、低區(qū)分別增設一套比例減壓閥組并減少一組消防供水泵組來實現(xiàn)。此方案構(gòu)成簡潔明了，減少了各分區(qū)的獨立供水設備，大大降低了初始投資。但是由于低區(qū)和中區(qū)的供水壓力均通過減壓閥減壓來實現(xiàn)，因而減壓閥的可靠性就成為了系統(tǒng)安全與否的關鍵。同時，各個分區(qū)共用消防水泵供水，如果消防泵故障,將影響整個建筑消防給水系統(tǒng)安全使用。筆者認為，減壓閥分區(qū)供水的方式適用于一般高層建筑的消防供水中，作為對可靠性要求較高的超高層消防供水并不適宜。C、串聯(lián)分區(qū)給水系統(tǒng)：串聯(lián)分區(qū)供水是超高層建筑消防供水中常見的一種形式，系統(tǒng)結(jié)合避難層的設置將各區(qū)水

7、泵分別串聯(lián)加壓，以滿足各分區(qū)的消防供水要求。本工程按照此系統(tǒng)可分為高、中、低三個區(qū)。地下二層十三層為低區(qū)，十四二十三層為中區(qū)，二十四層以上為高區(qū)。低區(qū)消防給水由設于24層的消防轉(zhuǎn)述水箱供給，中區(qū)、高區(qū)均由設于二十四層避難層內(nèi)的串聯(lián)消火栓給水泵及100m3串聯(lián)用消防水箱供給。各分區(qū)消火栓系統(tǒng)壓力由各分區(qū)的穩(wěn)壓設備及消防水箱實現(xiàn)。對于超過消防車壓力范圍的中、高區(qū)，可在中、高區(qū)消防水泵接合器處設置加壓泵，此加壓泵的啟動與設置在水泵集合器后官網(wǎng)上的水流指示器聯(lián)動，從而確保消防車能夠與加壓泵串聯(lián)工作，向高區(qū)加壓供水。系統(tǒng)設置如附圖3所示與前兩種供水方案相比，此方案增設了轉(zhuǎn)輸供水系統(tǒng)，因而系統(tǒng)構(gòu)成相對比較復雜，火災時同時啟用的用電負荷較大，設備分散，前期投入和后期管理的要求較高。但該系統(tǒng)安全性較高，隨著消防設備性能近年來的逐步提高，串聯(lián)分區(qū)供水設計方案理論上在建筑高度低于180米的超高層建筑中逐步被并聯(lián)分區(qū)供水取代。-案例總結(jié)：通過對該超高層建筑消防給水系統(tǒng)設計與討論，形成如下幾點結(jié)論：（1）結(jié)合本工程比較與討論，超高層建筑消防給水系統(tǒng)不宜采用減壓閥減壓分區(qū)。（2）超高層建筑消防給水系統(tǒng)可結(jié)合建筑物高度，低于180米的建筑宜采用并聯(lián)分區(qū)給水系統(tǒng)供水；超過180米的建筑宜采用串聯(lián)分區(qū)給水系統(tǒng)供水。近年來，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，土地資源越來越稀缺，眾多超高層建