超高层住宅建筑群自动喷水灭火系统设计

李金钟

摘 要：本文结合近来新一线城市超高层住宅群的发展，以现行《建筑设计防火规范》GB50016-2014及《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017为依据，强调以水力计算为前提，找到与精装修设计的配合点，为人们提供既满足防火要求又满足审美要求的住所。

关键词：超高层住宅群；喷淋设计

1 引言

随着国民经济的发展，中国在各个区域布局了国家或区域中心城市，这些城市从原来的二线城市发展成了新一线城市，其土地资源越来越紧缺，建筑高度超过100m的一类超高层住宅群大量涌现，其中大都在120m～150m之间。根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014第8.3.3条规定，建筑高度大于100m的住宅建筑应设置自动灭火系统并宜采用自动喷水灭火系统，本条的条文说明里明确指出需要在其公共部位、套内各房间设置自动喷水灭火系统。住宅内设置喷淋系统，既要满足规范要求，又要满足人们的审美要求，需要建筑设计单位和二装紧密配合。

2 喷淋的系统设计及计算。

典型的喷淋系统形式是消防水池水泵加高位水箱及稳压机组形式，详图1，在建筑高度150米的范围内采用一泵到顶的做法是合理的，也是这种供水方式适用的极限高度，超出这个高度，系统的压力要超过2.4MPa，就需要在避难层设置转输水泵和（或）转输水箱。

地上部分的喷淋系统水泵可以与地下车库的泡沫喷淋泵合用也可以分设，根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014第5.1.6条的规定，消防水泵在零流量时其压力宜高于设计工作压力的120%且不应高于设计工作压力的140%，出流量为设计流量150%时，其压力不应低于设计工作压力的65%，这就意味着国家标准图集《消防专用泵选用与安装》04S204中的性能曲线为水平型的泵不能再被选用，带有隆起段的水泵就更不能用，消防水泵性能曲线应为平抛型的抛物线形状，即不能太平直也不能太陡峭，这样就为灵活分泵或合泵创造了条件，在《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014实施前则分泵较为合理，可以避免很大的用电功率，进而避免选用功率很大的发电机增加投资。在满足下面的工况条件即可合泵，在地下车库泡沫喷淋工况时，流量扬程满足要求，在地上最不利楼层灭火工况时满足流量扬程要求，2个工况点位于150%设计流量点的左侧，配带的电机功率能满足性能曲线下的功率，合泵的优点是设备数量减少，少占建筑面积，控制系统减少，总体上是节约投资的。性能曲线示意见图2。

由于水泵需要通过CCCF认证，现市场上有相当一部分的产品未通过认证，或者通过认证的产品不能满足2个工况点的要求，则应分泵，地上部分小流量（一般不超过40L/S）高扬程（以150m的建筑为例一般为210m左右）为一套系统，地下大流量（一类车库的泡沫喷淋一般达到80L/S）低扬程（一般在80米以内）为另一套系统，2套系统不同时使用，正常情况用电功率小于合泵系统。。

报警阀的布置。超高层住宅设有避难层，2个避难层之间及第一个避难层至救援地面之间的的高度不超过50米，故150m以内的住宅设有2个避难层，负责首层至第一个避难层下层之间楼层的报警阀布置在地下室内，位置灵活便于利用建筑的无用空间，负责第一个避难层至第二個避难层下层之间的报警阀布置在第一个避难间专用房间内，负责第二个避难层及以上的楼层的报警阀布置在第二个避难间专用房间内，由于户型面积较大，为了使得每个报警阀担负的喷头数不超过800只，每个避难层内要布置2座报警阀，每个报警阀负责的喷头最大高差不超过50m。避难层报警阀室应考外墙布置，便于布置DN100的排水立管。

接力水泵接合器及接力泵接口的设置。对于新一线城市，按照现行《城市消防站建设标准》均设有一级消防站或特勤消防站，消防车通过水泵接合器的供水能力都能满足100m以内的高层，100m以上的部分需要在第二个避难层内设置接力水泵接合器及手台泵接口供给100m以上部分的消防用水，为了让手台泵进出水不形成死循环及防止其压力下传徒增加下部管网承受压力，在输水立管上需要设置止回阀，应注意布置水泵接合器的地方要能满足手台泵的操作需要，手台泵外形尺寸一般在0.8m以内，考虑到接管及火灾时人员紧张情况，建议应有2.4米的空间，当负责下部楼层的报警阀前设有减压阀时，应在减压阀后单独设置手台泵入口，手台泵的型号不同，进出口接管管径也不同，一般为进口DN65出口DN65、进口DN80出口DN65、进口DN100出口为2*DN65，若有可能，这几种型号均设置，以便及时将手台泵投入使用。

防止稳压泵压力下传徒增加下部管网平时运行压力。对于150米高层住宅楼，屋顶水箱的高度一般不能满足最不利喷头的工作压力需要，须设置稳压泵组，为了不使得建筑下部的喷淋管网在平时承担过高的压力，需要设置2根水箱出水管，第一根负责第二个避难层以下的楼层，直接接自水箱，下部经减压后接入低区报警阀前的环型管网，减压阀后的压力能保证最不利点喷头10m的工作压力即可。第二根负责第二个避难层及以上的楼层，需要由稳压机组稳压，第二根管道在地下室水平布置后再分到其余楼栋接至第二个避难层立管的止回阀后，这样就避免了整个高区管网在平时承担更大的压力，确保系统更安全运行，为了满足止回阀前的管网充水，需要从第一根管道上接一根管道接至高区环网上，第二个避难层的止回阀前必须设置自动排气阀。

水力计算。根据《喷规》GB50084-2017，住宅虽是轻危险级，其作用面积为160m2，喷水强度为4L/Min·m2，系统流量似乎不大，但实际上，住宅的房间数量较多，除厨房卫生间及走道外其余地方一般不设吊顶，为了配合喷淋系统的安装，一般仅在房间的一侧设吊顶，本专业设边墙型喷头，标准覆盖面积的边墙型喷头向前仅能喷3.6米，两侧各自喷1.8米，对于主卧室、客厅通常会超过这个尺寸，需要设置扩展覆盖面积喷头，要根据其喷水曲线查出相应的相应的压力计及水量，以客厅宽度4.8m为例，采用某一型号的扩展覆盖面积的边墙型喷头，压力需要0.13MPa，实际计算水量要比面积与喷水强度的乘积大很多，若最不利喷头采用了这里扩展覆盖面积喷头（如主卧室在最里面的情形），由于其压力较大，导致上游的喷头压力增大，根据公式Q=KP0.5，水量就更大，有的项目系统水量达到了35L/S甚至更高，平均喷水强度达到了13L/Min·m2。若仅按《喷规》推荐的管径表选取管径，在计算压力偏大的情况下，建议将管径放大1#，降低压力亦即降低了系统流量。一定按规范采用逐点计算法计算流量压力，笔者试算了多种布置方式，其水量、压力变化较大，若可能，尽量采用对称配水。在要求精装交房的项目里一定将喷淋布置与装修设计相结合，即满足消防需要也满足人们的审美需要。

2.1 住宅内喷淋的平面布置

住宅内的主梁通常不大于500高，次梁通常不大于400高，吊顶的高度通常不大于250，3m的层高情况下，降板法同层排水卫生间净高宜大于2.3m，不降板卫生间净高宜不小于2.6m，其余房间净高宜大于2.6m，主管应靠近墙边布置，管径不宜大于DN80，若计算管径为DN100或以上，则建议采用2根DN80的管道进户，管道在户内应穿梁预留套管。卫生间、厨房及过道（一般情况均主动做吊顶）喷头采用下垂型或吊顶型喷头，其余房间采用边墙型喷头，边墙型喷头一定结合装修布置，避开衣柜，根据笔者的经验，采用水平边墙型易于安装，其溅水盘距顶板距离为150mm～300mm，家用边墙型喷头溅水盘距顶板100mm～150mm。可以有2种安装方式，图3，喷头安装在吊顶面下，可以更好地满足规范，美观上差些。

图4，安装在吊顶侧面，水平边墙型喷头与背墙的距离规范未做规定，从喷头溅水盘的构造看，若喷头与吊顶底面平，是可以喷湿溅水盘1.2m以下背部墙面的，距离宜在600以内，最好咨询喷头厂家及当地消防部门，这种布置在实际中最受用户欢迎。

2.2 存在的疑虑

新的《自动喷水灭火系统设计规范》 GB50084-2017于2018年一月一号实施，增补了适用于住宅的家用喷头，这种喷头在市场上暂时不易订货，需要生产厂家及时跟进。超高层住宅阳台是否设置喷头争议较大，第一种观点是图纸上为敞开式，不需要设，第二种是阳台也是套内的空间，住户有封闭的可能性，应设喷头，且由于边梁梁高一般都是500及以上，若在设计时不设喷头，以后若封闭阳台，考虑到美观需要在梁上钻孔，有可能损伤结构，笔者认为第二种观点是正确的，可以满足各种情况的需要。随着各地住建部门要求精装交房，在设计阶段将精装与喷淋布置紧密结合起来就变得非常重要，喷淋满足喷水强度且不留空白点又满足人们的观感要求。对于清水交房，在做二装时，需要由具有设计资质的单位重新设计并报消防认可，这一点对住宅而言有一定的难度，操作性不强。精装需要在边吊侧面设置水平边墙型喷头，建议规范应明确这类喷头距背墙的距离（这种安装方式在精装单位及用户里呼声很高）。手台泵进出口管径有DN100、DN80 、DN65三种规格，为了及时将手台泵投入使用，建议预留3种接口，規范仅做了原则要求，未提及具体做法。

3 结束语

《建筑设计防火规范》GB50016-2014对超过100m的住宅规定了套内设置喷淋，各地建设主管部门开始推行精装交房，精装设计又迟于建筑设计，人们接受在住宅内设置管道有一个过程，建筑设计单位的给排水设计人员既要按现行《喷规》设计喷淋系统又要配合精装满足人们的审美要求及为以后精装改造预留条件，设计人员要精心计算、精心布置喷淋。对于高于150米的住宅建筑，需要在避难层内设置转输水泵及（或）转输水箱，其余与本文要求基本一致不在本文讨论范围内。

参考文献：

[1] GB 50016-2014.建筑设计防火规范[S].

[2] GB 50084-2017.自动喷水灭火系统设计规范[S].

[3] GB 50974-2014.消防给水及消火栓系统技术规范[S].

[4] GB 50974-2014.消防给水及消火栓系统技术规范[S].