消防栓给水系统在高层建筑中的应用论述

杨琨

摘要：高层建筑的防火要求较高，各类超高层有其自身特点，因此其系统选择及分区也具有多样性，高层建筑消防系统设计实际上仍是基于高层建筑消防系统设计，其难点还是解决给水压力问题。本文结合工程实例对消防给水系统在高层建筑中的应用、高层消防给水系统分类选型及设计进行了分析和探讨。

关键词：高层 建筑 消防 给水

中图分类号： TU208 文献标识码： A

正文：

某工程用地面积 53 094 m2，总建筑面积 374 540 m2，由 3 层地下室，6 层裙楼，2 座塔楼组成，属一类超高层民用综合楼建筑。其中 A 塔楼为 54 层，249 m 高的超高层甲级办公楼( 6 层，19 层，32 层，45 层设避难空间) ； B 塔楼为 22 层，99 m 高的高端酒店。办公楼和酒店分属不同的物业管理，地下室及裙楼部分也根据业态划分为办公楼和酒店区域。经与业主沟通，办公楼和酒店分别设置独立的消防给水系统。本文仅对超高层办公楼的室内消防给水系统的方案选型、设计思路、心得体会进行介绍和探讨。酒店因属于非超高部分，其消防给水系统为常规做法，故不在本文中讨论。

1 高层消防给水系统分类及探讨

室内消防给水系统分为临时高压给水系统和常高压给水系统 2 类。临时高压给水系统: 消防给水管网平时最不利点的水压和流量不能满足灭火时的需要，系统中设有消防泵的消防给水系统。在灭火时启动消防泵，使管网中最不利点的水压和流量达到灭火的要求。对于超高层建筑而言:

1) 若不设置避难层( 一般建筑高度在 100 m ～ 150 m 之间) ，消防系统通常采用仅在地下室设消防水池及泵房，设置一套消防加压泵向整个消防给水管网供水，并采用减压阀组方式进行竖向分区。国内规范未对消防水泵的扬程上限做规定，考虑到消防设备的承压能力，原则上消防水泵的压力不应大于 2.4 MPa。实际上，民用消防泵的扬程一般都不大于 2.0 MPa。

2) 若设置避难层( 一般建筑高度在 150 m ～ 250 m 之间或更高) ，消防系统通常采用设置转输水箱和转输水泵的串联分区供水方式。同时该类建筑设置避难层，也为消防设备安装提供了条件。

3) 当高层建筑的建筑高度大于 250 m 时，建筑设计采取的特殊的防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究论证，本文在此不作讨论。常高压给水系统的优点在于高位水箱储存了整栋建筑在火灾延续时间内的总消防水量，通过重力方式向下供水，从而避免了机械故障和火场供电中断对消防供水系统的影响，系统最为安全可靠，火灾时供水系统可迅速启动； 其缺点在于高位水箱增加了结构荷载，且需占用一定的屋面空间，不利于屋面的使用。

2 高层消防给水系统的比较和选型参考

一般认为，常高压制给水系统较临时高压制更趋于安全。近些年来，200 m 以上的超高层建筑越来越多的采用常高压消防给水方式也说明了这一点。本工程室内消防系统采用常高压制给水系统为主的给水方式。办公楼塔楼屋面设置 660 m3的高位消防水池，室内消防除塔楼顶部若干层外，绝大多数楼采用重力供水； 塔楼顶部若干层采用临时高压供水。此系统安全性高，是解决超高层消防系统安全问题的一个值得参考借鉴方法。

3 室内消防给水系统设计

本工程办公楼按一类超高层综合楼建筑设计，室内消火栓用水量为 40 L/s，室外消防水量30 L/s，火灾持续时间为3 h； 自动喷水灭火系统，按中危险Ⅱ级进行设计，设计流量为 30 L/s，火灾持续时间为 1 h； 大空间智能型主动喷水灭火系统，按标准型自动扫描射水高空水炮灭火装置进行设计，设计流量为 40 L/s，火灾持续时间为 1 h。室内消防水源为办公塔楼天面的消防贮水池，有效容积为 660 m3，共分两格，满足室内一次灭火用水量的要求。本工程地下 2 层消防泵房设置地下消防水池( 有效容积120 m3) 及一级消防转输泵； 32 层避难层消防泵房设置消防输水箱( 有效容积 90 m3) 及二级消防转输泵； 塔楼天面设置高位消防水池( 有效容积 660 m3) 及天面消防泵房。

3.1 消火栓给水系统

消火栓给水系统塔楼 49 层 ～ 55 层采用临时高压给水系统，由天面消防泵房加压及稳压设备供水； 地下3 层 ～ 地上48 层采用常高压给水系统，由天面高位消防水池和避难层的减压消防水池的水以重力方式供水。根据最低层消火栓处的静水压不大于1.0 MPa 的原则进行分区( 采用减压阀减压分区) ，消火栓系统竖向分区如下:1) 49 层 ～ 55 层( 天面消防泵房消火栓泵加压供水) ；2) 43 层 ～ 48 层( 高位消防水池重力供水) ；3) 33 层 ～ 42 层( 高位消防水池经减压阀重力供水) ；4) 24 层 ～ 32 层( 高位消防水池经减压阀重力供水) ；5) 19 层 ～ 23 层( 32 层消防减压水箱重力供水) ；6) 12 层 ～ 18 层( 32 层消防减压水箱经减压阀重力供水) ；7) B1 层 ～ 11 层( 32 层消防减压水箱经减压阀重力供水) ；8) B3 层 ～ B2 层( 32 层消防减压水箱经减压阀重力供水) 。

3.2 自动喷淋给水系统

自动喷淋给水系统塔楼 47 层 ～ 55 层采用临时高压给水系统，由天面消防泵房加压及稳压设备供水； 地下 3 层 ～ 地上 46 层采用常高压给水系统，由天面高位消防水池和避难层的减压消防水池的水以重力方式供水。自动喷淋系统竖向分区如下:1) 47 层 ～ 55 层( 天面消防泵房喷淋泵加压供水) ；2) 34 层 ～ 48 层( 高位消防水池重力供水) ；3) 21 层 ～ 33 层( 高位消防水池经减压阀重力供水) ；4) 8 层 ～ 20 层( 32 层消防减压水箱重力供水) ；5) B3 层 ～ 7 层( 32 层消防减压水箱经减压阀重力供水)。

4 设计心得体会及需注意的问题

4.1 消防水池容积取值

消防水池的最小有效容积应满足规范的要求。通常消防水池的容积往往包含 1 h 的自动喷淋系统用水量。自动喷淋管网庞大复杂、影响因素较多，水力计算结果可能超出规范假定的模型，造成实际喷水强度大于设计喷水强度，从而造成喷淋系统工作时间不能满足规范 1 h 的要求。故建议喷淋给水设计秒流量以实际水力计算结果为准，且消防水池内按此流量储存 1 h 的自动喷淋系统用水量，以提高消防安全性。

4.2 消防转输水箱

消防转输水箱起着上区水泵吸水池和本区消防屋顶水箱的作用。消防转输储水容积通常按 30 min 的消防设计水量经计算确定，且不宜小于 60 m3。同时，考虑到转输水泵启泵水位和停泵水位有水位差值，消防转输水箱有效容积应增加高低水位调节容积。消防转输水箱除了转输水泵的输水外，还应设置生活给水管补水。转输水泵仅在初次注水或发生火灾时启用； 生活给水管补水主要用于水箱的渗漏、蒸发等引起的少量水位降低。转输水箱的溢流排水管径比转输进水管大一级，排水管直接接溢流和放空管排水，通常至少应采用 DN250 的排水管。

4.3 水泵接合器

高层建筑水泵接合器的设置位置除了应符合消防规范外，还应考虑以下几点:1) 设计中应避免同一个分区的消防接合器都集中设在一个位置上。为便于消防车扑救，每一个集中点可以分别设各分区接合器。2) 对于占地面积很大的项目，可考虑多设 1 组 ～ 2 组水泵接合器( 每组均设置足够) ，从而使区域内均匀分布水泵接合器，方便消防车就近向水泵接合器供水。3) 设计时应根据建筑火灾时同时作用的最大分区的接合器数量，配备相应的取水口或室外消火栓。室外消火栓的数量及位置不仅应满足其规定的保护范围，而且还应该考虑同时使用的接合器的取水量和取水点是否能满足要求。此时消防时的室内外用水量的均衡设计应该统一考虑。

5 结语

高层建筑消防给水系统设计应在满足消防安全的前提下，综合考虑可实施性、经济性、节能等因素，达到设计安全、合理、经济的目的。

参考文献:

［1］ GB 50045-95，高层民用建筑设计防火规范( 2005 年版)［S］．

［2］ 李 昂，余广鹓.超高层建筑消防给水系统设计探讨［J］.中国给水排水，2012，28( 6) :58-61