超高层建筑给排水及消防设计分析——以国家地球空间信息福州产业化基地为例

林兴铨

福州市建筑设计院有限责任公司，福建 福州 350001

0 引言

和普通建筑比较，超高层建筑的给排水及消防系统设计基本原理和方法并无太大差别。但超高层建筑规模大、施工周期长、功能多，给排水及消防系统的设计和施工方面的难度较大。安全、节能、经济地进行给排水及消防设计，对超高层建筑日后的正常运行的经济性和防火的安全性、可靠性有着重要的意义。

1 工程概况

“国家地球空间信息福州产业化基地”位于福州市海西高新产业园区，地面建筑包括：1#楼150m 中心主楼、2#、3#楼100m soho，地下室为二层，地下建筑包括：地下机动车车库，设备房等。

2 生活给水系统

2.1 水源

该基地从市政给水管接一根DN200 给水总管分为两路，一路DN100 接生活给水，一路DN150 接消防给水，供水压力0.14MPa。

2.2 生活供水系统

民用建筑供水方式主要有三种：（1）叠压设备供水;（2）生活水箱+变频水泵;（3）生活水箱+恒压水泵+高位生活水箱供水的方式。叠压设备供水具有节能，减小设备房面积，避免二次污染，节约投资的优点，但［1］叠压供水方式需要满足在用户正常用水情况下不得断水，高新区水压波动比较大，不能保证不得断水要求。1#楼为150m 超高层办公楼，办公楼用水时间短，对供水可靠性要求高，高位生活水箱供水为优先选择。2#、3#楼为100m soho，需满足全天供水需要，综合考虑供水安全及节能因素变频供水为优先选择。

综合考虑1,2，3 供水需求，1#楼采用的供水方案为地下室低位水箱+变频供水+高位生活水箱的供水方式，分五区供水：Ⅰ区为-2F～1 层，采用市政管道直接供水，Ⅱ区为2～8层，变频二区生活泵+11F 低区生活水箱联合供给；Ⅲ区为9 层～19 层，变频四区生活泵+23F 中区生活水箱联合供给；IV 区为20 层～33 层，五区生活恒压水泵+屋顶设备层的高区生活水箱联合供给：V 区为33 层以上，屋顶设备层生活水箱+屋顶设备层生活变频给水泵组联合供给；超压的楼层采用减压阀减压供水，保证各用水点处供水压力不大于0.2MPa。设于地下室-1F低位生活水箱贮水60m3，1#楼11F低区生活水箱贮水20m3，23F中区生活水箱贮水20m3，屋顶设备层高区生活水箱贮水20m3。

3 消防给水系统

3.1 消防概述

该基地设有室外消防给水系统、室内消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、七氟丙烷气体灭火系统。同时火灾次数：1 次。水灭火系统设计参数见表1。

表1 水灭火系统用水量

一次火灾最大消防用水量为1080m3。

3.2 室外消防系统

当采用一路消防供水或只有一条入户引入管，且室外消火栓设计流量大于20L/s 或建筑高度＞50m，可不设消防水池，该基地为一路消防供水，室外消防给水系统设计流量40L/s,需要设置消防水池，为保证室外消防取水口吸水高度≯6m，室外消防水池设于地下室一层，有效储水量为432m3，池底设置两根DN300 消防取水管连通至室外取水井，所有建筑均在取水井150m 保护范围内，不需另设室外取水泵［2］。

3.3 室内消火栓系统

消防泵房及室内消防水池设于地下室二层有效储水量为648m3。室内消火栓系统采用临时高压供水方式，共分为三区：-2F～11F 为低区，12 层～23F 为中区，23 层以上为高区，中低区室内消火栓系统共用一组消防泵供水，降低设备成本，减少设备用房面积，维护管理也更加方便。高区由消防水泵房内的高区消防转输水泵+23 层避难层转输供水箱+23 层避难层高区消防泵联合供给，采用这种临时高压消防水泵串联供水方案：避难层设有效容积为60m3转输水箱，在屋面层设有效容积为50m3高位水箱可以满足消防要求，与常高压系统在避难和屋面都要设置576m3消防水箱比较，可以减少避难层设备用房面积，降低土建成本，从安全角度出发，转输水箱存水量较少，物业需要加强消防检查，保证系统正常运行。高位消防水箱设于屋面构架层内，比屋面层高5m，最低有效水位最不利消火栓栓口静压压力不满足≮0.15Mspa 的要求，设置消火栓增压稳压设备。

3.4 自动喷水灭火系统

该基地火灾危险等级属于中危I 级，一层净高11m，为高大净空场所，喷水强度12L/min・m2，其余场所喷水强度6L/min・m2，作用面积160m2。喷淋设计流量为60L/s，喷淋泵采用两用一备设计。自动喷水灭火系统分为三个区：-2F～11F为低区，12 层～22F 为中区，23 层及以上为高区，低区及中区喷淋给水系统由设于地下二层消防泵房内的喷淋水泵供水；低区报警阀组设置在地下室-2F 报警间内，低区自动喷水灭火系统报警阀前环网设置减压阀组,中区报警阀组设置11F,保证报警阀处的工作压力不大于1.60MPa。高区由设于地下二层消防泵房内的喷淋水泵+23 层避难层中转输供水箱+设于23 层避难层高区喷淋泵联合供给,高区报警阀组设在23F 避难层设备房内。高位消防水箱设于屋面构架层内，比屋面层高5m，最低有效水位至最不利点喷头静压压力不满足≮0.1MPa 的要求，设置一套喷淋增压稳压设备［3］。

3.5 水喷雾灭火系统

地下室一层发电机房采用水喷雾灭火系统。虽然按照《建筑设计防火规范》5.4.13-6 条发电机可以采用自动喷水灭火系统保护，但是根据及水喷雾能形成雾化水滴在可燃物表面形成水膜，对燃油能够起到很好隔离作用，即使水膜由于外界因素被破坏，水膜流动性强能够快速恢复，在可燃物界面产生窒息效果，该基地为超高层建筑且为高新区重要建筑，发电机功率＞300kW 参考《人民防空工程设计防火规范》7.2.3-6 条条文说明综合考虑，采用水喷雾灭火系统更加合理。水喷雾设计强度为20L/min・m2，火灾延续时间0.5h，响应时间≤45s，最不利点处喷头工作压力≮0.35MPa。水喷雾灭火系统与喷淋系统水泵共用。

3.6 七氟丙烷气体灭火系统

该基地作为高新区的重要超高层建筑，电房的消防安全极为重要，需要考虑设置自动灭火设施。对比几种常用的气体灭火系统：

热气溶胶灭火虽然具有灭火效率高、灭火速度快、工程造价低等优点，但是目前容量10kg 以上热气溶胶并未获得3C 认证，如果都采用10kg 以下的热气溶胶，数量多占用电房面积，不合理。

火探管式自动探火灭火装置是一套费用低廉，使用安全，停电时也能正常工作的灭火系统，火探管式自动探火灭火装置的温感探测器需要开启配电房设备外壳并装到内部，会对设备表面的整体防火性能有一定影响，所以火探管式自动探火灭火装置需要征得当地电力管理部门许可，目前福州的电力管理部门不同意火探管式自动探火灭火装置用于电房灭火。

七氟丙烷灭火剂具有良好的清洁性（在大气中完全汽化不留残渣），良好的气相电绝缘性及良好的适用于灭火系统使用的物理性能，七氟丙烷的设计浓度一般小于10%，对人体安全。已广泛应用于电子计算机房等重要场所。综上，七氟丙烷气体灭火系统效性强，安全与环保，电房采用七氟丙烷灭火系统是最合理的。

4 排水系统

4.1 污废水排水系统

公共卫生间采用双立管排水系统，为保证排水效果，专用通气立管每层设H 管与排水立管连接。连接6 个及6 个以上大便器和连接4 个及4 个以上卫生器具且长度大于12m 的排水横支管，设置环形通气管。空调机房、管道井、操作间、局部排水量较小卫生间采用单立管排水（伸顶通气）。室内污废水排水立管、通气管采用柔性接口机制排水铸铁管及其管件，排水支管采用建筑排水用硬聚氯乙烯管。

4.2 雨水排水系统

本楼外立面设计为玻璃幕墙结构，雨水管位置需要满足外立面美观的同时，还要考虑办公楼层后期装修改造的管道的影响，需配合建筑和装修专业把屋面雨水管放置在装饰柱子内部，裙房局部雨水管放置在墙角等部位便于后期包管处理。雨水系统采用87 斗排水系统，溢流形式有溢流口和溢流管两种方式，为了使屋面空调外机系统，高位消防水箱等设备不影响外立面效果，屋面玻璃幕墙比屋面高7m，采用溢流口方式，整片玻璃需要定制，否则现场开洞困难容易造成破损，也影响美观。本项目采用加设溢流管的方式更加合理。考虑超高层雨水承压及不便检修等因素的影响，接入高层屋面的雨水管采用加厚内外壁热浸镀锌钢管。

5 结语

该基地是福州高新区重要的超高层办公建筑，设计既要满足消防要求，又要经济合理。设计过程总结了一些经验供业内同行参考：1.该基地各专业管线多，设备房出管位置和坡道下方局部净高容易出现不足需要全专业配合及BIM 专业模型复核，尽早确定管道穿梁或者局部管道上拐避让等措施。2.屋面溢流设施需配合建筑外立面美观要求尽早确定溢流措施的方式，局部无法设置溢流口需要预留溢流管位置。