浅谈超高层建筑的系统分区

陈永月

摘 要：本次主要分析超高层建筑的给水系统分区和消防系统分区如何更加合理、安全、节能的问题。

关键词：超高层；安全；节能

一、工程背景：

某商业住宅项目共39层，建筑高度为133.3米，是由3栋住宅塔楼及一座大型的商业广场组成，并以地库相互连通成一综合建筑。其中1～6层为大型商场、小型餐饮商铺、电影院、溜冰场、美食广场等，7层～39层为住宅。地下室共有3层，负1层和负2层设有地下商场，负3层及部分负1层、部分负2层设有汽车库、自行车库、设备用房，是集休闲、购物及餐饮为一体的豪华商业广场。

二、生活给水系统分区探讨：

（一）由于此项目涉及商业和住宅两种性质的建筑，水费计价及后期管理都将完全分开，故商业的生活泵房与住宅的生活泵房予以完全分开设置。

（二）商业生活给水系统：商業生活泵房设于地下三层，内设有一组商业变频供水泵组，其中地下3层～1层由市政压力直接供水，应急时切换至商业变频泵组减压后供水，2层～6层由商业变频泵组加压后供水。

（三）住宅生活给水系统：3栋住宅设一集中生活泵房，位于地下二层，方便了今后物业的控制和管理。

1.方案研究和比较：

（1）采用分区串联供水系统：

低区：七层～十七层住宅，由低区生活变频加压泵组加压后供水；

中区：十八层～二十八层住宅，由中区生活变频加压泵组加压后供水；

高区：二十九层～三十九层住宅，由高区生活加压泵组加压后供至中间加压水箱，再由中间变频加压泵组加压后供水；中间加压水箱和中间变频加压泵组均设于每栋楼的23层避难层。

此种供水方式将高区供水压力予以了分解，整个系统不会出现压力超高的情况，最高使用至1.6Mpa压力等级的管材即可，安全性较高。但是此种方案需要在每栋住宅的避难层处设置中间加压生活水箱和中间加压变频供水泵组，增加了设备投资，占用了建筑空间，增加了结构负荷，并且存在水箱的二次污染和变频泵组的噪声污染，既增加了初次投资成本，也给后期管理和使用带来麻烦。

（2）采用分区并联+屋顶水箱的供水系统：

低区：七层～十七层住宅，由低区生活变频加压泵组加压后供水；

中区：十八层～二十八层住宅，由中区生活变频加压泵组加压后供水；

高区：二十九层～三十九层住宅，由高区生活加压泵组加压后供至屋顶生活水箱，再由屋顶生活水箱重力供水，超压楼层予以减压，顶部三层水压不足，经局部提升变频泵组加压后供水。

此种供水方式将生活水箱放在了屋顶，可以少占用避难层的建筑空间，在市政斷水的情况下，也可以维持一段时间高区的生活用水。但是此种方案需要在每栋住宅的屋顶设置生活水箱和局部加压变频供水泵组，增加了设备投资和结构负荷，同样也存在水箱的二次污染和变频泵组的噪声污染，既增加了初次投资成本，也给后期管理和使用带来麻烦。

（3）采用分区并联供水系统：

低区：七层～十七层住宅，由低区生活变频加压泵组加压后供水；

中区：十八层～二十八层住宅，由中区生活变频加压泵组加压后供水；

高区：二十九层～三十九层住宅，由高区生活加压泵组加压后供水。

此种供水方式没有中间水箱或屋顶水箱，杜绝了水箱的二次污染问题，也减少了设备的初期投资，节省了建筑空间。而且所有的设备都集中设置在地下室的住宅生活泵房内，避难层或屋顶没有加压设备，也就没有对住户的噪声污染，整个系统清晰明了，管理简单方便。但是此种方案水泵都是采取一加到顶的方式，对系统的设备、管道及附件压力等级要求较高，易存在水锤、渗漏等问题。

2.结论：此工程由于总高度仅为133米，在对给水系统进行安全性提高的一

些措施后，如适当提高高区生活给水管网的输水管道及附件的压力等级，在加压水泵出水管处设置水锤消除器、超压泄压阀，在管网高点设置自动排气阀等，最终采用第三种方式。

三、室内消火栓给水系统分区探讨：

（一）本工程消防泵房设于地下三层，商业和住宅共用消防水箱。消防用水量见下表：

（二）相关规范和措施：

1、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005年版）第7.4.6.5条规定，消火栓栓口的静水压力不应大于1.00Mpa，当大于1.0Mpa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.5MPa时，应采取减压措施。

2、《全国民用建筑工程设计技术措施》（给水排水）（2009年版）第7.4.2条第2款第3项说明，消防给水系统任何时间和地点系统的压力不应大于2.4Mpa。

（三）方案研究和比较：

1、串联消防给水泵分区给水系统：

低区：地下三层～六层，由低区商业室内消火栓泵加压后供给；

中区：七层～二十二层住宅，由中区住宅室内消火栓泵加压后供给；

高区：二十三层～三十九层住宅，由中区住宅室内消火栓泵加压后供给中间转输消防水箱，再由中间消防转输泵加压后供给；中间转输消防水箱和中间消防转输泵均设于每栋楼的23层避难层。

此种消防供水方式结合避难层设置了中间转输消防水箱和中间转输消防泵，降低了高区的消防管道压力等级，某种程度上提高了系统安全性。但是，此种方案设置了转输供水系统，中间转输水箱同时起着上区输水泵的吸水池和本区消防给水屋顶水箱的作用，容积须按照15～30min消防设计水量确定，并不宜小于60m3，增加了初期投资，而且高区发生火灾时，须同时启动中区住宅室内消火栓泵和中间消防转输泵，用电负荷大，系统控制较复杂，设备分散，给后期管理带来难度。

2、并联消防给水泵分区给水系统：

低区：地下三层～六层，由低区商业室内消火栓泵加压后供给；

中区：七层～二十二层住宅，由中区住宅室内消火栓泵加压后供给；

高区：二十三层～三十九层住宅，由高区住宅室内消火栓泵加压后供给；

此种消防供水方式将设备集中放置在地下室消防泵房内，各区独立运行，互不影响。整个消防供水系统清晰明了，运行和管理操作简单，便于后期的系统维护。但此方案需要设置三组消火栓泵组，初次投资较大，而且考虑水泵扬程的局限性和系统的承压能力，结合规范对系统压力不宜超过2.4Mpa的要求，本系统不适合应用于建筑高度超過180米的超高层建筑。

3、并联消防给水泵+减压阀减压分区给水系统：

低区：地下三层～六层，由低区商业室内消火栓泵加压后供给；

中区：七层～二十二层住宅，由高区住宅室内消火栓环网减压后供给；

高区：二十三层～三十九层住宅，由高区住宅室内消火栓泵加压后供给；

此种消防供水方式是并联消防泵分区供水方式的基础上，通过在中区增设减压阀组并减少一組中区住宅消防供水泵组来实现。此方案构成简洁明了，减少了各分区的独立供水设备，大大降低了初始投资。但是由于中区的供水压力均通过减压阀减压来实现，因而减压阀的可靠性就成为了系统安全与否的关键。同时，各个分区共用消防水泵供水，如果消防泵故障，将影响整个建筑消防给水系统的安全使用。

（四）结论：此工程最终采用第三种方式即并联消防给水泵+减压阀减压分区的供水方式。为提高此系统的安全性，对从高区住宅室内消火栓环网上引至中区住宅消火栓环网的2路管道上，均分别设置了一用一备的减压阀组，并在减压阀组的前后均设置了压力传感器，以实时监控减压阀的工作情况。同时，设置了低区商业消火栓水泵接合器和高区住宅消火栓水泵接合器，由于高区超过了消防车的供水压力范围，在7层裙楼平台上设置了高区消火栓水泵接合器的接力泵组，并且此接力泵组的启动与设置在水泵接合器后、接力泵组前的管道上的水流指示器联动，从而保证消防车能和此接力泵组串联工作，满足高区消防要求。

参考文献

[1]张玉先.给水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]岳秀萍.建筑给水排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

（作者单位：中建二局安装工程有限公司）