某超高层办公楼消防给水系统选型及设计

2014-06-06彭康

山西建筑 2014年15期

彭康

(广东省建筑设计研究院，广东广州 510010)

0 引言

某工程位于广东省佛山市，净用地面积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 室内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。消防各竖向分区设置独立消防泵组向管网供水，同时在避难层设置转输水箱和转输水泵，通过转输水箱及水泵向上级分区供水。对于150 m以上的超高层建筑，若继续采用并联分区供水方式，势必提高消防设备的承压等级，系统长期处于高压状态，安全风险增大。串联分区供水方式可降低供水系统的工作压力，提高系统供水安全性。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。

临时高压给水系统的优点在于系统管网工作压力不高且可控;缺点在于系统相对复杂，上下多级消防水泵的电气控制相对繁琐。

常高压给水系统:高位水箱提供压力与流量，管网内始终保持灭火时所需要的压力和流量，灭火时不需要启动水泵加压的消防给水系统。

常高压给水系统在建筑物最高处的适当位置设置高位消防水池，且水池有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防总用水量。高位消防水池以及避难层的减压消防水池的水以重力方式向下各消防给水分区供水。消防系统采用重力给水向整个消防给水管网供水，通过减压阀组方式进行竖向分区。

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 室内消防给水系统的比较和选型

参考如表1所示的目前我国在建或已建的同类型项目的消防给水方式，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。

表1 目前已建或在建的超高层建筑消防给水方式

综上，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)(见图1)。

图1 消火栓系统给水分区示意图

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)(见图2)。

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。