淺談超高層建筑的系統分區

陳永月

摘 要：本次主要分析超高層建筑的給水系統分區和消防系統分區如何更加合理、安全、節能的問題。

關鍵詞：超高層；安全；節能

一、工程背景：

某商業住宅項目共39層，建筑高度為133.3米，是由3棟住宅塔樓及一座大型的商業廣場組成，并以地庫相互連通成一綜合建筑。其中1～6層為大型商場、小型餐飲商鋪、電影院、溜冰場、美食廣場等，7層～39層為住宅。地下室共有3層，負1層和負2層設有地下商場，負3層及部分負1層、部分負2層設有汽車庫、自行車庫、設備用房，是集休閑、購物及餐飲為一體的豪華商業廣場。

二、生活給水系統分區探討：

（一）由于此項目涉及商業和住宅兩種性質的建筑，水費計價及后期管理都將完全分開，故商業的生活泵房與住宅的生活泵房予以完全分開設置。

（二）商業生活給水系統：商業生活泵房設于地下三層，內設有一組商業變頻供水泵組，其中地下3層～1層由市政壓力直接供水，應急時切換至商業變頻泵組減壓后供水，2層～6層由商業變頻泵組加壓后供水。

（三）住宅生活給水系統：3棟住宅設一集中生活泵房，位于地下二層，方便了今后物業的控制和管理。

1.方案研究和比較：

（1）采用分區串聯供水系統：

低區：七層～十七層住宅，由低區生活變頻加壓泵組加壓后供水；

中區：十八層～二十八層住宅，由中區生活變頻加壓泵組加壓后供水；

高區：二十九層～三十九層住宅，由高區生活加壓泵組加壓后供至中間加壓水箱，再由中間變頻加壓泵組加壓后供水；中間加壓水箱和中間變頻加壓泵組均設于每棟樓的23層避難層。

此種供水方式將高區供水壓力予以了分解，整個系統不會出現壓力超高的情況，最高使用至1.6Mpa壓力等級的管材即可，安全性較高。但是此種方案需要在每棟住宅的避難層處設置中間加壓生活水箱和中間加壓變頻供水泵組，增加了設備投資，占用了建筑空間，增加了結構負荷，并且存在水箱的二次污染和變頻泵組的噪聲污染，既增加了初次投資成本，也給后期管理和使用帶來麻煩。

（2）采用分區并聯+屋頂水箱的供水系統：

低區：七層～十七層住宅，由低區生活變頻加壓泵組加壓后供水；

中區：十八層～二十八層住宅，由中區生活變頻加壓泵組加壓后供水；

高區：二十九層～三十九層住宅，由高區生活加壓泵組加壓后供至屋頂生活水箱，再由屋頂生活水箱重力供水，超壓樓層予以減壓，頂部三層水壓不足，經局部提升變頻泵組加壓后供水。

此種供水方式將生活水箱放在了屋頂，可以少占用避難層的建筑空間，在市政斷水的情況下，也可以維持一段時間高區的生活用水。但是此種方案需要在每棟住宅的屋頂設置生活水箱和局部加壓變頻供水泵組，增加了設備投資和結構負荷，同樣也存在水箱的二次污染和變頻泵組的噪聲污染，既增加了初次投資成本，也給后期管理和使用帶來麻煩。

（3）采用分區并聯供水系統：

低區：七層～十七層住宅，由低區生活變頻加壓泵組加壓后供水；

中區：十八層～二十八層住宅，由中區生活變頻加壓泵組加壓后供水；

高區：二十九層～三十九層住宅，由高區生活加壓泵組加壓后供水。

此種供水方式沒有中間水箱或屋頂水箱，杜絕了水箱的二次污染問題，也減少了設備的初期投資，節省了建筑空間。而且所有的設備都集中設置在地下室的住宅生活泵房內，避難層或屋頂沒有加壓設備，也就沒有對住戶的噪聲污染，整個系統清晰明了，管理簡單方便。但是此種方案水泵都是采取一加到頂的方式，對系統的設備、管道及附件壓力等級要求較高，易存在水錘、滲漏等問題。

2.結論：此工程由于總高度僅為133米，在對給水系統進行安全性提高的一

些措施后，如適當提高高區生活給水管網的輸水管道及附件的壓力等級，在加壓水泵出水管處設置水錘消除器、超壓泄壓閥，在管網高點設置自動排氣閥等，最終采用第三種方式。

三、室內消火栓給水系統分區探討：

（一）本工程消防泵房設于地下三層，商業和住宅共用消防水箱。消防用水量見下表：

（二）相關規范和措施：

1、《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045-95）（2005年版）第7.4.6.5條規定，消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00Mpa，當大于1.0Mpa時，應采取分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于0.5MPa時，應采取減壓措施。

2、《全國民用建筑工程設計技術措施》（給水排水）（2009年版）第7.4.2條第2款第3項說明，消防給水系統任何時間和地點系統的壓力不應大于2.4Mpa。

（三）方案研究和比較：

1、串聯消防給水泵分區給水系統：

低區：地下三層～六層，由低區商業室內消火栓泵加壓后供給；

中區：七層～二十二層住宅，由中區住宅室內消火栓泵加壓后供給；

高區：二十三層～三十九層住宅，由中區住宅室內消火栓泵加壓后供給中間轉輸消防水箱，再由中間消防轉輸泵加壓后供給；中間轉輸消防水箱和中間消防轉輸泵均設于每棟樓的23層避難層。

此種消防供水方式結合避難層設置了中間轉輸消防水箱和中間轉輸消防泵，降低了高區的消防管道壓力等級，某種程度上提高了系統安全性。但是，此種方案設置了轉輸供水系統，中間轉輸水箱同時起著上區輸水泵的吸水池和本區消防給水屋頂水箱的作用，容積須按照15～30min消防設計水量確定，并不宜小于60m3，增加了初期投資，而且高區發生火災時，須同時啟動中區住宅室內消火栓泵和中間消防轉輸泵，用電負荷大，系統控制較復雜，設備分散，給后期管理帶來難度。

2、并聯消防給水泵分區給水系統：

低區：地下三層～六層，由低區商業室內消火栓泵加壓后供給；

中區：七層～二十二層住宅，由中區住宅室內消火栓泵加壓后供給；

高區：二十三層～三十九層住宅，由高區住宅室內消火栓泵加壓后供給；

此種消防供水方式將設備集中放置在地下室消防泵房內，各區獨立運行，互不影響。整個消防供水系統清晰明了，運行和管理操作簡單，便于后期的系統維護。但此方案需要設置三組消火栓泵組，初次投資較大，而且考慮水泵揚程的局限性和系統的承壓能力，結合規范對系統壓力不宜超過2.4Mpa的要求，本系統不適合應用于建筑高度超過180米的超高層建筑。

3、并聯消防給水泵+減壓閥減壓分區給水系統：

低區：地下三層～六層，由低區商業室內消火栓泵加壓后供給；

中區：七層～二十二層住宅，由高區住宅室內消火栓環網減壓后供給；

高區：二十三層～三十九層住宅，由高區住宅室內消火栓泵加壓后供給；

此種消防供水方式是并聯消防泵分區供水方式的基礎上，通過在中區增設減壓閥組并減少一組中區住宅消防供水泵組來實現。此方案構成簡潔明了，減少了各分區的獨立供水設備，大大降低了初始投資。但是由于中區的供水壓力均通過減壓閥減壓來實現，因而減壓閥的可靠性就成為了系統安全與否的關鍵。同時，各個分區共用消防水泵供水，如果消防泵故障，將影響整個建筑消防給水系統的安全使用。

（四）結論：此工程最終采用第三種方式即并聯消防給水泵+減壓閥減壓分區的供水方式。為提高此系統的安全性，對從高區住宅室內消火栓環網上引至中區住宅消火栓環網的2路管道上，均分別設置了一用一備的減壓閥組，并在減壓閥組的前后均設置了壓力傳感器，以實時監控減壓閥的工作情況。同時，設置了低區商業消火栓水泵接合器和高區住宅消火栓水泵接合器，由于高區超過了消防車的供水壓力范圍，在7層裙樓平臺上設置了高區消火栓水泵接合器的接力泵組，并且此接力泵組的啟動與設置在水泵接合器后、接力泵組前的管道上的水流指示器聯動，從而保證消防車能和此接力泵組串聯工作，滿足高區消防要求。

參考文獻

[1]張玉先.給水工程[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]岳秀萍.建筑給水排水工程[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

（作者單位：中建二局安裝工程有限公司）