超高層辦公樓消防給水系統設計選型，選方案很重要，這3點更重要

本文來源：網路 作者：福建省環境保護設計院有限公司 陳方圻

工程概況

該專案位於江西省南昌市紅谷一路以西， 紅谷二路以東， 專案地塊 由 2 層 地 下 車 庫 （ 負 二 層 標 高－ 8。 9m） 、1 棟 39 層 超 高 層 辦 公 樓 （ 建 築 高 度162。 7m， 其中十一層、二十層、三十層為避難層） 、1 棟高層辦公樓、5 棟高層住宅（ 高層辦公、住宅建築高度介於 78。 0m ～ 99。 95m） 、4 棟多層住宅， 以及沿街商業、農貿市場、配套設施等組成。

專案總建築面積17。 7 萬 m2， 建成後由同一物業進行管理。專案自紅谷一路、紅谷二路分別引入一根 DN250 市政給水管網， 市政供水壓力為 0。 28MPa。

消防給水方案選型分析

該專案的市政給水引入條件滿足室外消防用水要求， 因此室外消防用水由市政管網直接供給。下文主要對超高層辦公樓的室內消火栓給水系統展開討論。

《消防給水及消火栓系統技術規範》 （ GB50974 － 2014） （ 下文簡稱《消水規》） 第 6。 2。 1 條規定， 下列情形的消防給水系統應進行分割槽給水： ①系統工作壓力大於 2。 4MPa； ②消火栓栓口處靜壓大於1。 0MPa； ③自動水滅火系統報警閥處的工作壓力大於 1。 6MPa 或噴頭處的工作壓力大於 1。 2MPa。

該專案超高層建築高度達 162。 7m， 因此應對消防給水進行分割槽。結合業內常見超高層建築消防給水分割槽方式， 擬從以下 3 種備選方案中選擇： 並聯式消防給水系統、重力式消防給水系統、串聯式消防給水系統。樹上鳥教育給排水設計楊老師。

（1）方案一: 並聯式消防給水系統

該方案對專案各豎向分割槽分別設定獨立消防水泵向消防管網供水， 或專案僅設定一套消防加壓泵，各分割槽消防給水經減壓閥減壓供水。

採用並聯式消防給水系統時， 各分割槽消防供水相互獨立， 消防水泵集中佈置於 B2 層消防泵房內， 節省佔地面積， 管理維護方便。此方案不需要在避難層內設定消防水泵及轉輸水箱等設施， 可擴大裝置層的有效使用面積， 避免了水泵等機械噪音。

超高層辦公樓屋頂停機坪消火栓出水口標高為163。 1m， 經計算消防給水設計壓力約為 2。 29MPa。結合《消水規》中第 5。 1。 6 條的規定： 消防水泵零流量時的壓力不應大於設計工作壓力的 140% ， 且宜大於設計工作壓力的 120% 。此方案選用的消防水泵零流量壓力將大於 2。 4MPa， 不滿足規範要求。此外， 並聯式消防給水系統隨著分割槽消防水泵揚程的增大， 勢必提高消防供水管網及閥門附件的承壓等級， 對裝置安裝要求高， 系統將長期處於高壓狀態， 一定程度上增大了安全風險。因此， 該專案不採用此方案。

（2）方案二: 重力式消防給水系統

該方案於超高層建築的屋頂設定高位消防水池，水池的有效容積滿足專案火災延續時間內室內消防用水的總用水量， 除超高層建築的最高消防分割槽（ 樓層標高 99。 7m 以上分割槽） 由設置於屋頂的消防水泵加壓供給， 其它消防分割槽透過高位消防水池或設置於避難層的減壓水箱重力作用直接對建築物內部的消防設施進行供水。火災時， 高位消防水池的消防補水由地下車庫消防轉輸水泵供給。

採用重力式消防給水系統時， 除最高消防分割槽的其它消防分割槽能始終保持滿足水滅火設施需要的工作壓力和流量，發生火災時，系統可迅速啟動並投入滅火， 可避免機械故障和火場供電中斷對消防供水系統的影響， 且此係統簡單穩定， 對消防管網及閥門附件承壓能力要求不高。

考慮到專案建築多達 13 棟， 超高層建築設置於總平面的端部， 高位消防水池將負擔消防的建築數量過多， 供水較遠， 不夠合理安全。而且， 作為整個專案的消防水源， 此方案需要超高層辦公樓於前期全部完成施工， 消防系統方可投入執行， 而該專案超高層建築計劃於二期建設。因此， 該專案不採用此方案。

（3）方案三: 串聯式消防給水系統

該方案透過在避難層設定轉輸水箱和消防泵供給超高層建築樓層標高 99。 7m 以上分割槽的消防用水。此標高以下部分的消防給水由設置於 B2 層的消防水池及消防泵房供給。消防泵房內設定消防轉輸水泵， 火災時， 避難層消防轉輸水箱的消防補水由消防轉輸水泵供給。

採用串聯式消防給水系統時， 系統工作壓力較低， 消防水泵功率較小， 對系統管網及閥門附件承壓能力要求不高， 整體消防給水系統可靠性強。同時，超高層辦公樓夜間人員較少， 對環境噪音要求相對較低， 為在避難層設定消防裝置提供了條件。

從專案整體上考慮， 地塊內僅一棟超高層建築，其它建築的建築標高介於 9。 4m ～ 99。 95m 之間。將超高層辦公樓 99。 7m 以上單獨劃分為一個消防分割槽，有利於整個消防系統的控制及管理， 更為合理可行。因此， 該專案採用此方案。

消防給水系統設計

（1）設計水量及消防水池

該工程消防設計水量按一類高層建築計算， 同一時間發生火災次數為 1， 室內外消火栓火災延續時間為 3h， 自噴水滅火系統火災延續時間為 1h， 柴油發電機房水噴霧滅火系統火災延續時間為 0。 5h。消防設計水量如表 1 所示。

於 B2 層設定有效水量為 576m3 的消防水池， 消防水池分設兩格， 設定連通管。消防水池設定溢流和排水設施， 間接排水。消防泵房、消防控制中心內設定顯示消防水池水位的裝置， 設定最高和最低報警水位。

（2）系統豎向分割槽

將超高層辦公樓的消火栓給水系統分為 3 個區：B2 － 11F 為低 I 區； 12F － 24F 為低 II 區； 25F － 39F 為高區。低 I 區和低 II 區統稱為低區， 由設定在 B2 層的消防水泵提供火災時所需用水， 其中低 I 區消火栓用水由減壓閥減壓後供水； 高區系統由設置於 30F 的消防水泵提供火災時的用水量。具體分割槽情況如表 2 所示。

分別於總平面適當位置設定 7 處（ 每處 2 組） 低 I區水泵接合器、6 處低 II 區水泵接合器。水泵接合器設定位置便於消防車使用， 距室外消火栓的距離為15m ～ 40m。

超高層辦公樓消火栓系統簡圖如圖 1 所示。

（3）消防轉輸系統

該工程於 B2 層消防泵房內設定 3 臺消防轉輸水泵， 2 用 1 備， 轉輸水泵流量均為 40L /s。水泵出水管於泵房內形成 DN200 的環狀管網， 由環狀管網上引出 2 路 DN200 消防轉輸用管， 供給 30F 消防轉輸水箱。於總圖適當位置分別設定 3 組消火栓系統轉輸泵水泵接合器； 在轉輸泵房內設定 2 組高區室內消火栓水泵接合器， 轉輸幹管上預留 2 處手抬泵介面， 火災時透過接力泵實現接力給水。

轉輸水箱有效容積為 60m3， 轉輸水泵僅在初次注水或發生火災時啟用， 平時由於系統內各設施、部件的滲漏及蒸發等引起的水位降低由生活給水管補給。

考慮到火災初期轉輸水量一般大於輸出量， 可能造成消防水量溢流損失， 甚至影響到整個消防系統的正常執行； 而最大口徑的普通地漏排水能力一般，難以解決此問題。因此， 從系統安全形度出發， 在消防水箱間內設定一尺寸 3m × 1m × 1m（ 長 × 寬 × 高）的不鏽鋼溢流水箱， 承接轉輸水箱的溢流排水， 並在水箱底部設定 3 個虹吸雨水斗， 達到快速排除全部事故溢流水量的目的。溢流排水管道接至 B2 層消防水池， 虹吸雨水立管在進入消防水池前採取消能措施。

（4）消防高位水箱

該工程低區消防系統、高區消防系統的高位消防水箱合併設置於超高層辦公樓屋頂， 消防水箱有效容積為 100m3， 最低有效水位標高 163。 5m。

高位消防水箱最低有效水位與高區消火栓系統最不利點處靜水壓力小於 0。 15MPa， 因此在裝置平臺上設定 1 套室內消火栓增壓穩壓裝置， 以滿足最不利點處靜水壓力的要求。穩壓泵設計流量取 1L /s， 並保持消防系統最不利點處滅火設施在準工作狀態時的靜水壓力大於 0。 15MPa。

對於低區消火栓系統， 自高位消防水箱內引出DN100 管道， 接至 24F 頂部消火栓系統幹管。引入管在接入幹管前設定可調式減壓閥組， 閥後靜壓保持低區消防系統最不利點處靜水壓力滿足規範的要求。

（5）水泵選型及系統工作壓力校核

《消水規》中規定， 消防水泵揚程計算公式如下：

經計算， 該工程消火栓系統引數如表 3 所示。

消火栓水泵滿足《消水規》對水泵零流量時壓力為設計壓力 1。 2 ～ 1。 4 倍的要求。同時， 《消水規》規定： 當水泵出流量為設計壓力 150% 時， 其出口壓力不應低於設計工作壓力的 65% 。綜合以上， 專案在比選市面上不同型別消防水泵樣本的效能曲線後， 最終選用離心泵作為專案消防用泵。

該專案室內消火栓系統為採用高位消防水箱穩壓的臨時高壓消防給水系統， 系統的工作壓力為消防水泵零流量時的壓力與水泵吸水口最大靜水壓力之和。消火栓系統工作壓力的計算如表 4 所示。

消火栓系統工作壓力滿足規範要求。

結論

（ 1） 超高層消防系統的豎向分割槽， 應結合工程具體情況， 從專案整體出發， 綜合考慮專案內各樓棟情況， 從技術安全可靠性以及經濟合理性等方面綜合比選。

（ 2） 為提高轉輸系統的安全穩定性， 對於轉輸水箱的溢流排水， 建議採用設定集水槽或集水坑形式排放， 並將排水引至車庫消防水池， 引入水池前設定消能措施。

（ 3） 消防水泵零流量壓力值對整個系統的工作壓力影響大， 專案應綜合比對， 選擇合適零流量壓力比值， 以滿足規範要求。

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