250m以上超高層建筑消防系統探討

徐 睿

上海偉倫建筑設計有限公司，上海 200000

建筑高度大于250m的民用建筑因其人員密集、建筑功能復雜、建筑高度遠超出一些城市消防車輛實際供水能力，容易在發生火災時造成重大火災事故及財產損失，因此對其消防系統的設計尤為重要。文章結合項目特點，根據相關規范進行分析和研究總結，探討了250m以上超高層建筑消防系統。

1 工程概況

某建筑工程位于蘇州市工業園區中央商務區，總建筑面積為260210.92m2，地上建筑面積為180375.09m2，地下建筑面積為79411.25m2。基地西側為309.85m超高層塔樓，地上68層，地下4層，裙房4層。塔樓主要功能為酒店式公寓與商務辦公，3層至39層功能為辦公，41層為公寓大堂和部分公寓，42層至68層功能為酒店式公寓。裙房地下1層至4層主要功能為商業、餐飲，地下1層夾層為非機動車庫，地下2層至地下4層為設備機房、機動車庫。地下2層到4層平時為機動車庫，局部設有甲類六級人防地下室，作為戰時人員掩蔽所。

2 消防給水及滅火系統

2.1 系統設置

該工程塔樓為超高層建筑，裙房為多層建筑，設置有以下滅火系統：室內外消火栓系統、自動噴水滅火系統、水噴霧滅火系統、大空間智能型主動噴水滅火系統、氣體滅火系統、建筑滅火器配置等。

2.2 消防用水量、消防水源及消防水池

該工程采用兩路市政給水管網為供水水源，管徑DN200，壓力為0.2MPa，在地塊紅線內成環狀管網，供建筑物消防用水。消防系統設計用水量計算如表1所示。

表1 消防系統設計用水量計算表

兩路DN200市政供水管，在地塊內環通成室外消防管網，滿足室外消防40L/s的用水量要求；消防水池容積僅儲存一次火災最大室內消防用水量。室內消防用水量為“室內消火栓用水量+自噴系統用水量（選取其中一種系統的最大用水量）”，目前設計中一次火災消防用水量最大的場所為預留自選商場防火分區內的室內消火栓及噴淋系統，一次火災室內消防用水量為720m3。

該工程采用常高壓消防給水系統與高區臨時高壓消防給水系統相結合的系統，在地下一層設置容積為720m3的1號地下消防水池；20層設置60m3的2號消防轉輸水池；30層設置48m3的5號消防減壓水池；40層設置60m3的3號消防轉輸水池；49層設置42m3的6號消防減壓水池；屋頂設置容積為738m3的4號屋頂高位消防水池（滿足一次火災全部室內消防用水量）。

2.3 消防給水系統

該項目針對超高層供水安全性和合理性進行研究，結合《建筑高度大于250m民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）》的要求，室內消防給水采用高位消防水池給水系統且水池貯存一次滅火的全部水量，室外消防給水采用低壓消防給水系統的供水方式。

（1）消防轉輸系統。消防給水系統采用串聯轉輸供水方式，將消防儲水提升至屋頂高位消防水池，然后重力向下供水，消防供水流程如下：1號地下消防水池→消防轉輸泵→2號消防轉輸水池→消防轉輸泵→3號消防轉輸水池→消防轉輸泵→4號屋頂高位消防水池→6號消防減壓水池→3號消防轉輸水池（兼減壓水池）→5號消防減壓水池→2號消防轉輸水池（兼減壓水池）。所有消防水池、屋頂消防水池的溢流排水、消防泵試水和噴淋系統報警閥試水排水均排至各層相應的消防水池。

（2）室內消火栓系統。根據建筑高度和功能分布的特點，消火栓系統分為7個供水分區，即1區（B4F～8F）、2區（9F～ 20F）、3區（21F～ 30F）、4區（31F～ 40F）、5區（41F～ 49F）、6區（50F～ 59F）、7區（60F～ RF）。7區采用臨時高壓給水方式，由4號屋頂高位消防水池和消火栓增壓泵供水，并設置滿足消火栓栓口壓力0.35MPa要求的穩壓設施；6區采用常高壓供水方式，由4號屋頂高位消防水池直接供水；5區采用常高壓供水方式，由4號屋頂高位消防水池減壓供水；4區采用常高壓供水方式，4號屋頂高位消防水池→6號消防減壓水池供水；3區采用常高壓供水方式，由3號消防轉輸水池供水；2區采用臨時高壓給水方式，由地下一層消防泵房內專用消防泵加壓供給，同時5號消防水池兼作高位消防水池做平時穩壓及高壓重力供水用；1區采用臨時高壓給水方式，由地下一層消防泵房內專用消防泵加壓供給，同時2號消防水池兼作為高位消防水池做平時穩壓及高壓重力供水用。

（3）自動噴水滅火系統。噴淋系統供水形式與室內消火栓系統相同，其中屋頂高位消防水池、減壓水池、轉輸水池及轉輸泵均與消火栓系統共用，高區臨時高壓供水部分獨立設置噴淋增壓穩壓設備。各分區報警閥前噴淋供水管均連成環狀。

3 問題探討

3.1 供水系統的選擇

目前，超高層常用的給水形式主要為臨時高壓系統的消防水泵串聯或并聯分區，高壓系統高位消防水池重力供水。該項目屬于超過250m的超限高層建筑，安全可靠的供水方式需要經過專門組織專家評審論證來確定。如何選擇超限高層系統給水形式，筆者認為可以從建筑類別、功能和業態分區以及建筑自身所處地域的特點，結合周邊環境，進行綜合評估。設計中為了減少轉輸的次數，需要進行合理的系統分區，盡量規避減壓閥的使用，原因是減壓閥自身存在不安全性，為整個系統帶來一定程度的安全隱患。同樣，合理分區可以減少閥門和管件所承受的系統壓力，保證消防系統長期有效地保護建筑物。

3.2 消防水池（箱）容積確定

超高層項目消防水池的容積應根據消防系統的供水形式和系統來確定，《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB 50974—2014）4.3.11條規定：“當高層民用建筑采用高位消防水池供水的高壓消防給水系統時，高位消防水池儲存室內消防用水量確有困難，但火災時補水可靠，其總有效容積不應小于室內消防用水量的50%”。針對＞250m的超限高層建筑，設計選擇上常采用高壓給水系統，原因是對于超限高層消防水池容積的內容，規范中沒有明確規定。參考公安部消防局2018年4月印發的《建筑高度大于250米民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）》第十四條“高位消防水池、地面（地下）消防水池的有效容積應分別滿足火災延續時間內的全部消防用水量”，文件中明確給水系統應采用屋頂高位消防水池供水，同時要求高位水池儲存全部消防的用水量，充分利用水池的自身高度在任何時候可滿足高層建筑的消防給水工作壓力和流量，提高了消防給水系統的可靠性。要求中同時明確地下消防水池的有效容積也需要滿足一次消防的全部用水量，這樣對于消防給水系統相當于采用了雙路供水水源，加強保障了火災發生時的供水能力。

3.3 消防安全加強措施

根據《自動噴水滅火系統設計規范》（GB 50084—2017）的規定，高層民用建筑的火災危險等級為中危險Ⅰ級，噴水強度參數不小于6L/min·m2，作用面積不應小于160m2，中庭環廊和超出水泵接合器供水高度的樓層，噴頭宜采用快速響應灑水噴頭，且系統為濕式。該工程按照中危險Ⅱ級進行設計，所有噴頭均選用快速響應噴頭，不采用隱蔽式灑水噴頭，提高了塔樓建筑自噴系統的設防等級。

該項目中電梯機房、電纜豎井內增設了自動滅火設施。防止電梯機房及電纜豎井火災蔓延至其他部位，對主體建筑造成嚴重威脅。

4 結束語

對于250m以上超限高層建筑其消防給水系統的選擇，設計師要根據每個項目的自身特點、實際情況、城市消防救援能力等多方面因素，在滿足規范的基礎上，立足自救的消防理念進行消防設計。