超高層建筑消防給水系統(tǒng)應用水箱供水設計

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一、問題的提出

　　近年來，隨著經濟的發(fā)展，建筑業(yè)中各種超高層建筑不斷涌現，消防給水設計是超高層建筑設計中的一個重要環(huán)節(jié)，由于超高層建筑其建筑高度大，功能復雜，在消防給水系統(tǒng)的設計過程中往往存在著：分區(qū)多，管路復雜，管道系統(tǒng)受壓過高，系統(tǒng)聯動控制復雜，水泵運行過程中管道易出現超壓現象，嚴重時甚至會出現管道破裂現象等一系列問題，特別是管道超壓問題一直是設計人員談論的熱點，在設計過程中，設計人員都采取了各種不同的措施，如采用多臺小流量泵并聯運行代替大流量泵，選用水泵特性和曲線平緩的水泵，在水泵出水管上加設安全閥等，本人認為超高層建筑消防給水系統(tǒng)采用高位重大水箱的供水方式難較好地解決上述消防供水過程中存在的問題，現就某一超高層建筑的消防給水系統(tǒng)設計作簡要介紹。

　　二、概述

　　某大廈，總建筑面積11萬多平方米；D棟塔樓35層，屋面高度119.8米，一至六層為商場，七至三十一層為寫字樓（其中二十 一層為避難層）；A、B、C棟塔樓29層，屋面高度96.0米，為商住樓；裙樓六層，作為商場；地下一層，作為設備用房及車庫；現主 要介紹D棟塔樓的消防給水系統(tǒng)，另根據業(yè)主要求，由于資金問題，該大廈的設計按分二期使用考慮，一期為地下室至六層及裙樓部分，二期為七至三十五層。

　　三、消炎栓系統(tǒng)及豎向分區(qū)

　　《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GB50045-95），下面簡稱《高規(guī)》，第7.4.6.5條規(guī)定：消火栓口的靜水壓力不應大于 0.80Mpa時，當大于0.80Mpa時，應采取分區(qū)給水系統(tǒng)，消火栓口的出水壓力大于0.50Mpa，消火栓處應設減壓裝置，根據規(guī)范要求，本工程消火栓系統(tǒng)采取分區(qū)給水，通過對多種方案的對比，研究以計算，最火后確定，消火栓給水系統(tǒng)采用高位水箱供水以及高位 水箱結合減壓閥進行減太分區(qū)供水的供水方式。

　　《高規(guī)（GB50045－95）第7.4.6.2條規(guī)定：消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定，且建筑高度不超過100m的高層建筑 不應小于10m，建筑高度超過100m的高層建筑不應小于13m，本建筑消火栓處補充水柱按13m計，消火栓箱內設置DN65消火栓接口一個，DN65襯膠水帶長25m一套，φ19槍一支，消防卷盤一套（DN25膠管長25米一套，特制水槍一支），報警按鈕一個，各供水分區(qū)最不 利點消火栓口壓力按公式：Hd=AdLdq2+q2/B計算，經計算Hd 為22.0m水柱。

　　系統(tǒng)分為四個區(qū)，I區(qū)根據使用要求，設計為獨立的消火栓系統(tǒng)，設置于七層處的水箱充分利用了裙樓的屋頂空間，系統(tǒng)壓 力由設于裙樓天面處的一套穩(wěn)壓裝置保證，該穩(wěn)壓裝置的氣壓水罐其調節(jié)水量為兩支水槍與5個噴頭30S的用水量（水火 栓系統(tǒng)與自動噴水系統(tǒng)合用），水箱為生活消防合用水箱，火災發(fā)生時，水槍噴水滅火，系統(tǒng)壓力降低，消火栓泵啟動，從地下貯 池抽水向系統(tǒng)供水滅火，（消火栓泵設于地下室的水泵房中），消火栓泵的啟動由系統(tǒng)壓力控制直接啟動，也可以通過消火栓處的 報警按鈕或消防控制中心啟動消火栓泵，Ⅱ區(qū)為屋頂高位水箱經減壓閥減壓供水，減壓閥設置于避難層中，采用減壓代替減壓水箱 ，增加了建筑物的有效使用面積，且便于管理與維修，消火栓口處出水壓力大于0.50mPa時設減壓孔板減壓，Ⅲ區(qū)為屋頂高位水箱直 接供水，屋頂水箱底距Ⅲ最不利點消火栓的最小垂直距離按式：H＝Hf+Hd計算。經計算，管道阻力損失Hf小于3m水柱，按3m計，由此可得出H為25m，Ⅱ、Ⅲ區(qū)火災初期十分鐘消防用水量由屋頂高位水箱供給，十分鐘后的消防用水，由專用消防泵從地下貯水池將 水提升至屋頂高位水箱，再由屋頂高位水箱向系統(tǒng)供水。專用消防泵通過消火栓處的報警按鈕直接啟動或通過消防控制室啟動，IV 區(qū)為增壓給水系統(tǒng)，由于屋頂高位水箱供水不能滿足Ⅳ區(qū)消火栓口處的水壓要求，我們采取了氣壓罐與消防主泵相結合的給水罐的 調水量同Ⅰ區(qū)，火災發(fā)生時，通過系統(tǒng)壓力變化直接啟動屋頂消防主泵，向系統(tǒng)供水滅火，同時啟動設于地下室水泵房中的專用消防泵，向高位水箱供水，Ⅳ區(qū)增壓給水系統(tǒng)為消火栓系統(tǒng)與自動噴水滅火系統(tǒng)合用，自動噴水滅火系統(tǒng)于濕式報警閥前與消火栓系 統(tǒng)分開設置，設于屋頂的消防主泵選取運行特性曲線平緩的水泵。

　　四、自動噴水滅火系統(tǒng)與豎向分區(qū)

　　《高規(guī)》第7.6.1條規(guī)定：建筑高度超過100m的高層建筑，除面積小于5.00m的衛(wèi)生間，廁所和不宜用水撲救的部位外，均應 設自動噴水滅火系統(tǒng)，又《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》第5.4.5條及第5.2.5條規(guī)定：自動噴水滅火系統(tǒng)管網內壓力不應大于1.2kg /cm²；閉式自動噴水滅火系統(tǒng)每個報警閥控制的噴頭數不宜超過800個，本建筑自動噴水滅火系統(tǒng)按規(guī)范要求設置了

　　組濕式報警閥，根據使用要求，地下室至六層及裙樓部分為I區(qū)，該區(qū)設置一級自動噴水滅火系統(tǒng)消防噴水泵，系統(tǒng)穩(wěn)壓由設于樓裙 屋面的一套穩(wěn)壓裝置保證。（該裝置為消火栓系統(tǒng)與自動噴水滅火系統(tǒng)合用，如前所述），火災發(fā)生時，由系統(tǒng)壓力變化自動控制消防噴水泵的啟動，或由消防中心控制消防噴水泵的啟動，Ⅱ、Ⅲ區(qū)由高位水箱經減壓閥減壓供水，Ⅳ區(qū)由高位水箱直接供水，Ⅴ區(qū)為增壓給水系統(tǒng)，其增壓設備為消火栓系統(tǒng)與自動噴水系統(tǒng)合用，見前述，這里不再重復?；馂钠陂g，自動噴水滅火系統(tǒng)用水量按 延續(xù)時間一小時計，本建筑屋頂高位水箱貯存了一個小時的自動噴水滅火系統(tǒng)用水量，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區(qū)不再在地下室水泵房處設置自動噴水滅火系統(tǒng)消防噴水泵。系統(tǒng)設置，減少了一組消防噴水泵，簡化了管道系統(tǒng)，且聯動控制簡單，維修方便，供水安全可靠。

　　五、屋頂重力水箱的容積確定

　　屋頂重力水箱為生活消防合用水箱，本建筑本著預防為主，立足于自救的原則，為確保消防供水的可靠性，充分地發(fā)揮自動 噴水滅火系統(tǒng)的作用，將火災有效地控制在初期階段，屋頂重力水箱容積設計為220M³，其中貯存一個小時自動噴水滅火系統(tǒng)用量（108M³），十分鐘消火栓系統(tǒng)用水量（24M³），合計消防貯水量為132M²，其余88M³為生活用水量，水箱中生活出水管高于消防用水水位，以確保消防供水的可靠性，十分鐘后，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)消火栓系 統(tǒng)用水量由專用消防泵從地下貯水池將水提升至屋頂水箱，再由屋頂水箱供水滅火。

　　六、問題探討

　　《高規(guī)》第7.4.7.5條規(guī)定：除串聯消防給水系統(tǒng)外，發(fā)生火災時由消防水泵供給的消防用水不應進入高位水箱。根據其條 文說明解釋，本人認為這里所指的消防水泵出水管直接與消火栓系統(tǒng)連接的消防泵。（注：這種情況下，如果消防泵啟動后，消防用水進入水箱，消火栓口處所需的壓力就難以保證），本系統(tǒng)設置與《高規(guī)》要求沒有抵觸，且能保證消火栓口處水壓要求，同時保持壓力恒定。

　　七、優(yōu)點與結論

　　超高層建筑消防給水系統(tǒng)采用高位水箱重力供水，對于靜水壓力大于80m水柱的分區(qū)采用高位水箱結合減壓閥減壓分區(qū)供水 的供水方式具有以下優(yōu)點：

　　1、與并聯供水系統(tǒng)比，其管網所承受的壓力大大降低，系統(tǒng)各供水分區(qū)均不存在高壓管道，壓力恒定，不會出現超壓現象。

　　2、與設置中間傳輸水箱的供水方式比，設備少，系統(tǒng)簡單，管路簡化，維修方便，便于管理，系統(tǒng)聯動控制簡單，同時增加了建筑物的有效使用面積。

　　3、供水安全可靠，除了專用消防泵外，生活泵也能作為消防備用泵，起著雙保險作用。

　　4、整個系統(tǒng)供水安全可靠，節(jié)省投資，經濟實用。

　　由此可見，超高層建筑，特別是建筑高度小于160m的超高層建筑，其消防給水系統(tǒng)采用這種給水方式是比較經濟合理的。