某超高層綜合體給水及消防設計探討

文/朱婷 上海三益建筑設計有限公司 上海 201900

1、項目概況

本項目位于蕪湖，包括兩棟超高層辦公（7、8號樓，30層，建筑高度134米），四棟公寓（1、2、3號樓，28層，建筑高度99米;4號樓，24層，建筑高度131米），一棟購物中心（4層，建筑高度21米），若干棟2層局部3層的商業街，一棟星級酒店及一棟公寓式酒店,總建筑面積約60萬㎡。本次設計范圍為除酒店（二期）外的其他單體。

2、給水系統

2.1 泵房設置原則

根據規范要求，建筑物內不同使用性質或不同水費單價的用水系統，應各自獨立，并分表計量。蕪湖當地水費大致分為居民用水、工業用水、經營服務業用水、行政事業用水、特種用水等，需按用途或按付費或管理單元分設給水系統。本項目共有以下幾種物業形式和運行策略：辦公（出售）、公寓（出售）、商業（自持）。按照水費一致、業態相同、建筑高度接近、管理方式一致的建筑合用系統的原則設置給水系統：商業合用系統、辦公系統、公寓系統、酒店系統。各系統分別設置獨立的生活水泵房及加壓設備，以便分別計量及對機組的維護保養。生活水泵房均靠近各自用水的負荷中心，設于各自單體對應的地下車庫內，共四處。

2.2 系統分區

超高層建筑給水系統的供水壓力很高，在豎向上的靜壓差很大。一般衛生配件承受的最大工作壓力為0.6MPa，為了避免因壓力過高產生噪聲和管道振動或造成衛生器具給水配件的損壞、漏水或配水點壓力過大，也為了使各配水點出水均勻，需分區供水。

根據《建筑給水排水規范》3.3.5條，高層建筑各分區最低衛生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa。因此，靜水壓頭是決定豎向分區的首要因素。其次，對于建筑群來說，豎向分區的劃分還要綜合考慮各棟單體高度，合理劃分壓力線。

2.3 供水方式

超高層給水系統常用供水方式有：分區串聯、水箱重力供水；分區串聯、變頻加壓供水，需根據建筑高度、建筑特點、運行能耗等因素確定。本項目業主對供水安全可靠性要求高，根據《全國民用建筑工程設計技術措施——給水排水節能專篇》表2.1.3可知，高位消防水箱供水方式比變頻調速供水節能，且供水水壓穩定，運行費用比變頻調速低，而對于高位水箱二次污染問題的水質問題，可通過定期清洗、消毒的方式解決。故根據建筑高度不同，結合避難層的設置，超高層(4#、7#、8#)采用分區串聯、水箱重力供水，高層（1#～3#）采用分區減壓閥減壓供水。商業系統、辦公系統、公寓系統的泵房設置和單體系統分區如下所示：

注：1、4#7#8#的1區由中間水箱減壓后供水；2區由中間水箱直接供水；3區由高位水箱減壓后供水；4區由高位水箱直接供水；5區由高位水箱局部增壓供水。2、1#2#3#樓的1區2區由高位水箱減壓后供水；3區由高位水箱直接供水；4區由高位水箱局部增壓供水。

根據規范，因避難層設備機房上下為辦公和公寓，需采用減振防噪的措施。如采用低噪聲的水泵機組、水泵機組設隔振墊、管道采用經濟流速，管道設置支架或托架，泵房的隔壁和天花采取隔音吸音處理等措施。

3、消火栓系統

3.1 同時發生的火災次數與室外消防系統

1）人數：商業部分約9.2萬人，辦公部分約2.8萬人，酒店部分約1600人，公寓部分約3600人，則總人數約12.52萬人。

2）根據《消防給水及消火栓系統技術規范》3.1.1條，倉庫和民用建筑同一時間內的火災起數應按1起確定；第6.1.11條，公共建筑共用臨時高壓消防給水系統時，宜為統一產權或物業管理單位。根據《全國民用建筑工程設計技術措施—給水排水》7.1.2條，當城市或居住區人口為12.51萬人時，同一時間內火災次數為2次，一次滅火室外消防用水量為35L/s。參考上海地方規范《民用建筑水滅火系統設計規程》5.2.3條，公共建筑物共用一套消防給水系統時，總建筑面積不應大于500000㎡。

結合以上幾點，本項目按以下原則設置室外消防系統：在公寓辦公區、購物中心區、酒店區分別設置DN300的室外消防環網；每套環網設兩路DN300的接口與市政給水管網連接。

3.2 室內消防系統

根據與室外消防系統相同的設計原則，在公寓辦公區、購物中心區、酒店區分別設消防泵房，并設置對應的消防泵、噴淋泵等。（注：酒店區為二期，室內消防系統非本次討論范圍）。超高層建筑室內消防系統，有以下4種常見的供水方式：直接供水、直接串聯供水、間接串聯供水和重力供水。各供水方式對機房設置和水池容積要求不同，如下表所示：

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根據本項目超高層建筑的高度，經與當地消防局協商，對于130m高度的超高層建筑，在滿足規范規定的壓力控制要求時，可以考慮水泵直接供水的消防系統，故超高層建筑4#、7#、8#樓采用直接供水的消防給水系統，保證系統內所有管道壓力均不超過2.4MPa，并根據規范規定的壓力限值采用減壓閥分區。

室內消火栓系統采用臨時高壓系統。根據《消規》6.2.1條，系統工作壓力大于2.40MPa或消火栓栓口處靜壓大于1.0MPa時，系統要分區。綜上室內消火栓豎向分為高、低兩區，采用并聯給水泵分區供水方式，各區獨立供水，供水安全可靠。消防泵房內設室內消火栓低區泵兩臺（Q=40L/s，H=130m，N=90Kw，一用一備）,供1～8#樓低區消火栓系統；室內消火栓高區泵兩臺（Q=40L/s，H=200m，N=160Kw，一用一備）,供1～8#樓高區消火栓系統。3號樓和7號樓屋頂各設高位消防水箱。高區消火栓系統的消防初期水量與水壓由7號樓屋頂高位消防水箱和穩壓泵保證，低區由3號樓高位消防水箱保證。高區穩壓泵停泵壓力為0.34MPa（設置點高度129.2m），故高低區的分區壓力臨界線處壓力為63.2m（=129.2+34-100）；4號樓避難層為13F，標高66.090m,7、8號樓避難層為16F，標高64.500m,故分區具體為：1～3號樓B2F～18F為低區，19F～JF為高區；4號樓B2F～12F為低區，13F～JF為高區；7、8號樓B2F～15F為低區，16F～JF為高區。

4、自噴淋系統

自噴淋系統采用臨時高壓制，與消火栓系統共用消防泵房及高位消防水箱。根據《消防給水及消火栓系統技術規范》6.2.1條，系統工作壓力大于2.40MPa或自動噴水滅火系統報警閥處的工作壓力大于1.60MPa或噴頭處的工作壓力大于1.20MPa，應分區?！蹲詣訃娝疁缁鹣到y設計規范》6.2.3條，一個報警閥組控制的噴頭數濕式系統不宜超過800個；6.2.4條，每個報警閥組供水的最高與最低位置噴頭，其高程差不宜大于50m。

綜上，自噴淋系統豎向分兩個區，采用并聯給水泵分區供水方式。消防泵房內設置室內自噴淋低區泵兩臺（Q=40L/s，H=128m，N=90Kw，一用一備）,供1～8#樓低區自噴淋系統；室內自噴淋高區泵兩臺（Q=40L/s，H=200m，N=160Kw， 一 用 一 備）,供1～8#樓高區自噴淋系統。其中，1、2、3號樓B2F～16F為低區(B2～設備層、3～7F、8～ 12F、13～ 16F)、17F～ JF為 高 區(17～ 21F、22～ 24F、25～ JF)。4號 樓B2F～12F為低區(B2～2F、設備層～6F、7～ 11F)、12F～ JF為 高 區(12～ 15F、16～20F、21～JF)、7、8號樓B2F～14F為低區(B2～B1F、1～2F、3～6F、7～10F、11～ 14F)；5F～ JF為 高 區 (15～ 18F、19～22F、23～26F、27～JF)。

高區噴淋系統的消防初期水量與水壓由7號樓屋頂高位消防水箱和穩壓泵保證，低區由3號樓高位消防水箱和穩壓泵保證。高區濕式報警閥設置于至少距消防泵房31.4m，實際設在避難層和屋頂，減少對公寓、辦公面積的占用。

消防車供水壓力范圍內的室內消防系統在室外各設3套DN100地上式水泵接合器；超過消防車供水能力的消火防系統采用設置水泵接合器與手抬泵的方式接力供水。水泵接合器在每棟建筑附近就近設置，保證其周邊15～40m范圍內設有室外消火栓或消防水池。

結論：

1）給水系統泵房設置需結合甲方對不同單體的給排水設計要求，根據水費單價、業態、建筑高度、物業管理方式等因素來劃分，做到實用、經濟合理、維護管理方便。

2）給水方式各有利弊，本項目從安全可靠性出發并結合建筑特點，超高層有避難層，有放置高位水箱的條件，但需采取減振防噪的措施。為避免高區供水壓力過大，采用高位水箱和工頻泵組合串聯供水，高層采用高位水箱分區減壓閥減壓供水。實際設計需根據工程的特點和實際情況，具體分析，做出最優的選擇。

3）建筑群是否能共用消防水池需綜合考慮人數、建筑面積和建筑群產權或物業管理單位等因素，并征得當地消防局的同意。一般而言，酒店要求機電系統為獨立系統，還需結合酒店管理公司的意見確定是否合用消防系統。

4）對于130m高的超高層建筑高區采用“一泵到底”的供水系統形式需征得當地消防局的同意并滿足壓力不大于2.4MPa。并聯消防給水泵分區方式安全可靠，任何一區發生故障，不會影響到其他分區供水，但是各區需分設水泵和備用泵，水泵的臺數多，泵房面積較大，供水管道長。較適合類似本項目的建筑群，若分區超過3個時，不適合采用。總之，要結合工程的具體情況，根據建筑高度確定合適的供水方式，做到安全可靠。

5）需結合穩壓泵的設置位置來確定消火栓栓口處靜壓是否大于1.0MPa。

[1]《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003(2009年版).

[2]《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014.

[3]《全國民用建筑工程設計技術措施—給水排水》.