浅析超高层建筑消防给水设计中的问题

郑向宇

【摘要】为了满足人们对生活空间的要求，建筑开始向更高的方向发展。在人们享受超高层建筑带来的高品质生活的同时，也出现了新的问题，超高层建筑消防给水设计问题便是其中之一。本文以超高层建筑消防给水系统为研究对象，对目前超高层常用的三种给水方式，即并联分区给水方式、临时高压串联分区给水方式、重力式消防给水方式的特点进行分析介绍，运用可靠性理论建立消防给水系统可靠性模型，并进行分析应用.

【关键词】超高层建筑；消防给水设计；问题；建议

一.超高层建筑特点

工程多功能，有酒店、办公、公寓、商场、餐饮等，如上海的金茂、广州的西塔等；为满足竖向交通的便捷要求，电梯多，如上海环球金融中心有多部垂直电梯；管道井多，有新风井、排烟井、正压送风井，以及强电、弱电、给水排水、暖通、消防、天然气管道井等竖井，这些竖井能增加火灾蔓延的渠道和速度；因为高度高，室外风速随高度增加呈现幕指数增大，且上下、室内外风压差大，导致建筑为全封闭结构，开窗困难，特别是超过150 m 以上的高楼，通常不开窗。因功能多，管道井多，加之用电用气，致使点火能源多，导致火灾发生和蔓延的几率大，同时一旦起火造成的损失和社会影响大，为此超高层建筑的消防更应重视其安全可靠性。

二.给水方式的选择

2.1并联分区消防给水系统

并联分区消防给水系统；各区设有独立的消防水泵和消防水箱等，系统简单清晰，供水安全可靠性高，控制系统简单容易；不足的是水泵台数较多，所需泵房面积较大，初期投资大，设备维修管理麻烦。这种方式只有上区底部管路及阀门工作压力等级要达到2.5Mpa，其他部分均可控制在1.6Mpa这个压力等级范围；故比较适合用于供水高度在200m以下建筑。

另外一种并联分区系统减压阀分区消防给水系统，此方式有前者的所有优点，同时减少了中间水箱，减少了水泵数量，减少了占地面积，也减少了初期投资，而且系统更简洁。考虑控制管路系统承压在1.6MPA以内，此方式推荐在供水高度在120m以下建筑中采用。

2.2串联分区消防给水系统

串联分区消防给水系统又分水泵转输串联与水泵直接串联两种分区消防给水方式，水泵转输串联分区消防给水系统是通过中间转输水箱和转输泵一级一级把消防用水提升以满足消防用水要求；水泵直接串联形式与转输串联基本相同，只是水泵不是从转输水箱吸水，而是直接从下一级水泵的供水管上吸水。串联分区理论上不受建筑高度影响，可满足任何高度超高层建筑的消防给水要求；这种形式系统管网工作压力低；消防水泵功率较小，安全可靠。不足是，各区都要自设泵房，占地面积大，造价高，系统复杂，控制系统也复杂，设计计算繁琐，安全性没有并联的高；水泵直接串联方式存在水泵出水扬程不稳定，一级一级叠加，超压现象严重。

2.3重力式消防给水系统

重力式消防给水在建筑物最高处的适当位置设置高位消防水池，且水池有效容积能满足该建筑在火灾延续时间内室内消防总用水量，消防水池的水以重力方式向以下各消防给水分区供水。这种消防给水形式最重要的特点就是重力向下供水，避免了机械故障和火场供电中断对消防给水的影响，最为安全可靠。不足是增加了结构荷载，占用较多的宝贵的建筑面积，增加了初期投资。

以上仅介绍了几种常见的且应用比较广泛的超高层建筑消防给水系统形式；除了这几种形式外，还有很多其他形式，由于应用较少，就不在此累述了。另外在超高层建筑消防给水系统设计中，一般都是几种给水形式组合，很少单一形式应用，比如重力式系统中常结合串联转输系统和减压阀并联分区组合形式出现。如按压力分，还可分为常高压和临时高压制，

三.设计系统注意的问题

3.1中间转输水箱的溢流

由于火灾时消防泵不宜频繁启动，消防转输泵在火灾扑灭前应保持连续运转，加之火灾初期时中间转输水箱输入水量大于输出水量，必然造成消防水量的大量溢流损失。为解决这一问题，设计一般采用以下两种措施：①溢流管直接接入地下室消防水池；以确保储存足够的消防水量。②日常的转输水箱补水（非工作状态）可通过生活给水进行补水，不得用转输泵来补水。

3.2建筑避难层内泵房的隔音减震

建筑避难层一般设有生活及消防水泵房，若处理不好水泵运行时产生的噪声和振动，将会使上下楼层受到严重影响。对此设计上采取了以下措施：①泵房内墙面布置消音、吸音等材料；②水泵基础设阻尼减振装置；③在管道穿楼板处填充或缠绕弹性材料，禁止管道与楼板刚性连接；④水泵出水管上设缓闭式（消声）止回阀及水锤消除器，减少、消除水锤对管道造成的振动影响；⑤水泵进出口设置可曲挠橡胶接头，水泵进出水管上安装可隔振的弹性支、吊架；⑥必要时可在水泵机组外加装隔声罩，罩内强制通风，同时安装进、排气消声器。

3.3高区消防水泵接合器的设置问题

根据《高规》条文的规定，在消防车给水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器。而对于超出消防车的给水压力范围的高区，可通过水泵接合器接至中间转输水箱或预留的高区消防水泵接合器接力泵向高区管网给水。同时在考虑到消防电源被切断，即转输消防泵无法工作的极端情况下向高区的给水，可以在消防转输泵房内预留手抬泵位置，高区消防环管上预留手抬泵出水接口，手抬泵的吸水应由转输管分支管引来，可不进入转输水箱，通过首层的水泵接合器可实现接力给水。

四.关于系统可靠性建议

4.1对消防给水系统的改进建议

在超高层建筑消防给水系统中，串联式与重力式消防给水均存在大量中间水箱；如转输水箱、减压水箱和高位水箱。水箱容积一般按10min，消防用水量加18m3或15min-30min消防用水量确定，把所有水箱联通起来，可当作消防水源使用；在并未增加机房面积及初投资的情况下，增加了消防给水的安全可靠性。

4.2关于重力式系统消防水池容积如何确定的思考

重力式消防给水系统消防水池（尤其是高位消防水池）容积大小不仅决定了消防供水的安全可靠性，还影响着建筑功能性、结构的安全性及工程投资大小。在满足规范消防用水量要求前提下综合考虑这些相关因素，确定消防水池容积。

4.3加强自喷系统的应用

对于超高層建筑来说，消防应立足于自救，而自动喷水灭火系统是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施，应用最广泛，具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点。据有关资料统计，自动喷水灭火系统扑救初期火灾的效率在97%以上。所以我们在超高层建筑消防设计中应注重自喷系统应用，并应优先考虑自喷系统的消防给水可靠性。

4.4水泵接合器的设置

室内消火栓和自喷系统应设水泵接合器，消防给水竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器。目前城市消防车消防供水能力可达高度150m，按此规定串联、并联及重力式消防给水下区高、低区及转输管网上均应设置水泵接合器，转输层转输泵前后配备移动接力泵接口，火灾时可通过水泵接合器与移动接力泵给上区消防管网供水。部分特大城市超高层建筑密集区消防站可考虑配备供水能力更强，供水高度更高的消防车，增加区域外救能力，降低建筑室内消防供水压力。

五.结术语

超高层建筑的消防设计工作是一项复杂的工程，并且直接关系到建筑消防安全。同时，超高层建筑的发展对设计者提出了更多的要求，我们应该根据实际情况，把握问题的关键，严格遵循我国现行的设计标准规范，合理选用消防系统，以提升超高层建筑消防系统设计水平。