常高压消防给水系统设计案例分析' 摘要：超高层建筑发生火灾的危险性和普通建筑有明显的区别，超高层建筑，由于层高高，疏散困难，消防车扑救难度系数，因此超高层建筑关键还要在于防火，消防设计更是重中之重，水灭火系统设计的合理与否直接关系到建筑本身的安全。本文详细地介绍了一栋建筑高度239.72m超高层办公楼的消防水系统设计案例，针对常高压消防给水系统（即重力式消防给水系统）做了部分分析和总结。
关键词：超高层消防系统，室外消火栓系统，常高压消防给水系统设计，常高压消防控制系统，常高压消防系统组成，喷淋系统，转输水箱，水泵接合器
前言
本工程位于江苏省苏州市高新开发区，科技城太湖大道以北，健雄路以西，科研路以南，地块总建筑面积192109.03m2，其中地上建筑面积153721.18m2，地下建筑面积38387.85m2。用地性质为商业、办公、酒店、酒店式公寓用地，包括6#楼、7#楼及地下车库，本次设计为6#楼超高层办公，层高239.72m。
1室外消火栓系统
室外消火栓用水量30L/s，火灾延续时间3小时，一次灭火用水量324m3。
室外消火栓系统采用低压制。水源接自基地周围两路市政给水管网，当地自来水最低供水压力。市政DN200～DN600的给水管已在基地外围形成环状管网。分别从科研路和健雄路（振宁路）市政供水管各引入1根DN200给水管在基地内形成DN200环网，供基地内消防用水，在管道进口处设置倒流防止器及生活埋地水表井计量。
2室内消火栓系统
室内消火栓用水量40L/s，火灾延续时间3小时，一次灭火用水量432m3
2.1系统的形式
常见的消防系统有三种：临时高压消防给水系统、稳高压消防给水系统、常高压消防给水系统，本工程为常高压消防给水系统（即重力给水系统），采用的是水泵、转输水箱、减压水箱减压分区供水方式，超出高位消防水池供水能力的上部楼层采用稳高压消防给水系统。供水方式由消防水泵转输水箱串联供水和减压水箱联合供水相结合。本地块在地下一层设一个集中消防水泵房，消防水泵房内设680m3消防水池一座（其中室内消火栓水量432m3、自动喷淋水量144m3及80m3的酒店冷却补水），消防水池分两格。水池采取消防水不被动用的措施。消防水池设超高及超低液位报警装置，消防控制室可显示水池液位显示。在办公消防泵房内设置三台一级消防转输泵（Q=40L/s，H=130m，N=90kw，两用一备），从消防水池内抽水，供至设置在21层避难层消防水泵房内的消防转输水箱（60m3）。再由设置在21层避难层消防水泵房内的二级消防转输泵（Q=40L/s，H=170m， N=125kw，两用一备）加压后供至屋顶消防水池（600m3）。各消防转输水箱、消防减压水箱及屋顶消防水池均设置一根生活补水管，在管网漏损的情况导致水位下降的情况下，开启阀门由生活补水管进行补水，既避免了水位下降不多的情况下频繁开启消防转输泵，也能够保证足够的消防用水的量。
2.2常高压消火栓给水系统分区（如图1-2消火栓分区示意图）
室内消火栓系统由设在塔楼顶的高位消防水池（600m3）供给，并通过在39层避难层，30层避难层，21层避难层三个避难层设减压水箱（30m3）的方式将供水水源分七个供水段，其中，办公塔楼分区如下：
第7区： 46F～停机坪, 消火栓系统由屋顶高位消防水池经设置在屋顶设备层消防泵房的消火栓主泵（Q=40L/S，H=50m，N=37KW）和稳压设备（Q=5L/S，H=60m，N=5.5KW，300L气压罐）联合供给；
第6区： 40F～45F，消火栓系统由屋顶高位消防水池（600m3）重力供给；
第5区： 30F～39F，消火栓系统由屋顶高位消防水池（600m3）重力供给；
第4区： 22F～29F，消火栓系统由39层避难层消防减压水箱（30m3）减压后重力供给；
第3区： 13F～21F，消火栓系统由30层避难层消防减压水箱（30m3）减压后重力供给；
第2区： 1F～12F，消火栓系统由21层避难层消防减压水箱（30m3）减压后重力供给；
第1区： B3F～B1F（办公区域），消火栓系统由21层避难层消防减压水箱（30m3）减压后再通过减压阀减压后重力供给。1～6区为重力供水消防系统
2.3消火栓给水系统控制
（1）重力供水消防系统控制
1～6区为重力供水消防系统，系统控制如下：
a.当1区或2区某防火分区发生火灾时，消火栓被动用后，由21F的消防减压水箱向火灾区域消火栓管网供水；
b.当21F消防减压水箱水位降低至供水管电磁阀开启水位时，电磁阀1开启，30F减压水箱向21F减压水箱供水；
c.当30F减压水箱水位降低至供水管电磁阀开启水位时，电磁阀2开启，39F减压水箱向30F减压水箱供水；
d.当39F减压水箱水位降低至供水管电磁阀开启水位时，电磁阀3开启，屋顶消防水池39F减压水箱供水；
e.当屋顶消防水池水位降低到二级消防转输泵开启水位时，21F的二级消防转输泵开启，从消防转输水箱中抽水向屋顶消防水池供水；
f.当21F的消防转输水箱水位降低到一级消防转输泵开启水位时，B1F消防泵房内的一级转输泵开启，从消防水池抽水向21F的消防转输水箱供水；消防水池水位降低到消防水位以下时由市政补水。
g.3～5区域发生火灾以此类推。
（2）稳高压消防系统控制
7区稳高压消防系统，系统控制如下：
a、消火栓泵屋顶稳压泵通过设置在消防泵房内的消防管网上的压力开关起泵，以维持平时消防管网内的水压。
b、当发生火警时，由设在消火栓系统中的压力开关直接启动消防主泵
c、消火栓泵在消防水泵房及消防控制中心均设手动开启和停泵控制装置。
d、消火栓备用泵在工作泵发生故障时自动投入使用。
e、消火栓泵配定时低频自动巡检装置，每台泵的巡检周期为7～10天。
消火栓泵开启后，水泵运转信号反馈至消防控制中心和消火栓处，该消火栓和该层或防火分区消火栓的指示灯亮。
3喷淋系统
喷淋流量：办公塔楼按照中危Ⅰ级设计，系统设计流量为30L/s，火灾延续时间1小时，一次灭火用水量108m3地下车库及商业，按照中危Ⅱ级设计，系统设计流量为40L/s，火灾延续时间1小时，一次灭火用水量144m3。
3.1系统的形式
办公塔楼1层～39层，地下室（办公区域）及商业裙房1层及2层（非酒店区域）自动喷水灭火系统采用重力供水，由屋顶消防水池供给。办公塔楼40层～屋顶层采用稳高压系统，由屋顶高位消防水池经设置在屋顶喷淋主泵（Q=30L/S H=55m，N=30KW）和稳压设备（Q=1L/S，H=65m，N=1.5KW，150L气压罐）联合供给；高区转输及屋顶水池消防供水管与消火栓系统共用。
3.2喷淋系统分区（如图1-3喷淋分区示意图）
为满足一个湿式报警阀控制最低喷头与最高喷头的高度差不大于50m，系统以避难层为界，分为以下5个区：
第5区：40F～RF，喷淋系统由屋顶高位消防水池（600m3）经设置在屋顶218.92标高层的消火栓主泵（Q=30L/S，H=47m，N=30KW）和稳压设备（Q=1L/S，H=57m，N=1.5KW，150L气压罐）联合供给；
第4区：31F～39F，喷淋系统由屋顶高位消防水池（600m3）重力供给；
第3区：22F～30F，喷淋系统由39层避难层消防减压水箱（30m3）减压后重力供给；
第2区：13F～21F，喷淋系统由39层避难层消防减压水箱（30m3）减压后重力供给；
第1区：B3F～12F，喷淋系统由39层避难层消防减压水箱（30m3）减压后重力供给；
湿式报警阀分别设置于屋顶消防水泵房，39F消防水泵房，30F消防水泵房，21F消防水泵房,12F水泵房、地下一层报警阀间、地下三层报警阀间内。水力警铃就近设在走道或有人值班处。
3.3喷淋系统控制
（1）火灾发生后喷头玻璃球爆碎，向外喷水，水流指示器动作，向消防控制中心报警，显示火灾发生位置并发出声光等信号。
（2）办公塔楼40F～RF区域内，当发生火警时，闭式喷头爆破，水流流经湿式报警阀组触发压力开关启动屋顶消防水泵内的喷淋供水泵。其他区域为重力供水区域，无需启泵。
4常高压消防系统水池、水箱设置
江苏省对超高层的消防水池和水箱的设置和国家规范《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014有一点区别，国家规范要求“常高压给水系统时，高位消防水池有效容积应满足火灾延续时间内所需消防用水量”，“当采用消防水泵转输水箱串联时，转输水箱的有效储水容积不应小于60m3”，“转输水箱可作为高位消防水箱，采用减压水箱减压分区时，其有效容积不应小于18m3，且宜分两格”，而江苏省在2013年12月13日召开的江苏省水消防技术研讨会，由省消防部门就超高层建筑消防水系统做了以下规定：
江苏省对建筑高度大于200m的公共建筑，应采用重力式消防给水系统（即常高压消防给水系统），并符合下例要求：
（1）屋顶重力消防水箱应储存火灾全部消防水用量；
（2）地下消防水池宜储存一次火灾消防水用量；
（3）向屋顶重力消防水箱供水的方式，根据建筑高度可采用一泵到顶供水、水泵直接串联供水或设转输水箱转输串联供水，供水泵流量不应小于40L/S；
（4）屋顶重力消防水箱或减压水箱直接供水的楼层高度不宜大于120m，减压水箱有效容积应不小于30m3。
故本工程采用常高压消防给水系统（即重力式消防给水系统），低位消防水池和高位消防水池有效容积，都满足火灾全部消防水用量，大于600m3，21层避难层中间转输水箱有效容积为60m3，39层避难层，30层避难层，21层避难层三个避难层减压水箱有效容积为30m3。
5水泵接合器设置
《消防给水及消火栓技术规范》规范要求“消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器；当建筑高度超过消防车供水高度时，消防给水应在设备层等方便操作的地点设置手台泵或移动泵接力供水的吸水和加压接口”，故本工程在低区各设置三套水泵接合器，通过管网供至21层避难层转输水箱，在21层避难层各设三套水泵接合器，由消防人员专用手台泵接力供水至屋顶600m3消防水池。
6常高压消防系统供水方式的优缺点
超高层消防系统供水方式主要有以下几种，消防水泵并联分区，消防水泵之间泵泵串联分区方式，水泵、水箱、减压阀减压分区方式，水泵、水箱、减压水箱减压分区，消防水泵、水箱串联分区方式，本项目采用的是减压水箱减压分区，缺点由于目前对消防的要求越来越严格，中间转输水箱、高位消防水池、减压水箱的有效容积也要求越来越高，所以导致了水箱、水池的占地面积增大，优点减少了水泵台数，系统简单，主要通过水箱液位控制，实现水泵的启闭，常高压消防供水系统出水压力稳定，避免了其他消防系统带来的超压问题，采用减压水箱代替减压阀减压，更加保证了供水安全性。
7结语
随着时代的进步，技术的成熟，越来越多的超高层大楼拔地而起，超高层消防给水系统形式多种，需经过技术，经济分析，合理的选择供水方式能有效的保证消防给水的供水安全性，保证人民的生命财产安全。
参考文献：
[1]GB50016-2014建筑设计防火规范[S]
[2]GB50084-2001（2005年版）自动喷水灭火系统设计规范[S]
[3]GB50067-2014汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S]
[4]GB50974-2014消防给水及消火栓系统技术规范[S]