某超高层综合体给水及消防设计探讨

朱婷

【摘要】结合工程实例，阐述某超高层综合体给水泵房和消防泵房的设置原则，介绍给水、消防的供水方式和系统选择与设计，为同类项目做参考。

【关键词】超高层综合体；泵房；给水；消防；系统分区

1、项目概况

本项目位于芜湖，包括两栋超高层办公（7、8号楼，30层，建筑高度134米），四栋公寓（1、2、3号楼，28层，建筑高度99米；4号楼，24层，建筑高度131米），一栋购物中心（4层，建筑高度21米），若干栋2层局部3层的商业街，一栋星级酒店及一栋公寓式酒店，总建筑面积约60万㎡。本次设计范围为除酒店（二期）外的其他单体。

2、给水系统

2.1 泵房设置原则

根据规范要求，建筑物内不同使用性质或不同水费单价的用水系统，应各自独立，并分表计量。芜湖当地水费大致分为居民用水、工业用水、经营服务业用水、行政事业用水、特种用水等，需按用途或按付费或管理单元分设给水系统。本项目共有以下几种物业形式和运行策略：办公（出售）、公寓（出售）、商业（自持）。按照水费一致、业态相同、建筑高度接近、管理方式一致的建筑合用系统的原则设置给水系统：商业合用系统、办公系统、公寓系统、酒店系统。各系统分别设置独立的生活水泵房及加压设备，以便分别计量及对机组的维护保养。生活水泵房均靠近各自用水的负荷中心，设于各自单体对应的地下车库内，共四处。

2.2 系统分区

超高层建筑给水系统的供水压力很高，在竖向上的静压差很大。一般卫生配件承受的最大工作压力为0.6MPa，为了避免因压力过高产生噪声和管道振动或造成卫生器具给水配件的损坏、漏水或配水点压力过大，也为了使各配水点出水均匀，需分区供水。

根据《建筑给水排水规范》3.3.5条，高层建筑各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa。因此，静水压头是决定竖向分区的首要因素。其次，对于建筑群来说，竖向分区的划分还要综合考虑各栋单体高度，合理划分压力线。

2.3 供水方式

超高层给水系统常用供水方式有：分区串联、水箱重力供水；分区串联、变频加压供水，需根据建筑高度、建筑特点、运行能耗等因素确定。本项目业主对供水安全可靠性要求高，根据《全国民用建筑工程设计技术措施——给水排水节能专篇》表2.1.3可知，高位消防水箱供水方式比变频调速供水节能，且供水水压稳定，运行费用比变频调速低，而对于高位水箱二次污染问题的水质问题，可通过定期清洗、消毒的方式解决。故根据建筑高度不同，结合避难层的设置，超高层（4#、7#、8#）采用分区串联、水箱重力供水，高层（1#～3#）采用分区减压阀减压供水。商业系统、办公系统、公寓系统的泵房设置和单体系统分区如下所示：

根据规范，因避难层设备机房上下为办公和公寓，需采用减振防噪的措施。如采用低噪声的水泵机组、水泵机组设隔振垫、管道采用经济流速，管道设置支架或托架，泵房的隔壁和天花采取隔音吸音处理等措施。

3、消火栓系统

3.1 同时发生的火灾次数与室外消防系统

1）人数：商业部分约9.2万人，办公部分约2.8万人，酒店部分约1600人，公寓部分约3600人，则总人数约12.52万人。

2）根据《消防给水及消火栓系统技术规范》3.1.1条，仓库和民用建筑同一时间内的火灾起数应按1起确定；第6.1.11条，公共建筑共用临时高压消防给水系统时，宜为统一产权或物业管理单位。根据《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》7.1.2条，当城市或居住区人口为12.51万人时，同一时间内火灾次数为2次，一次灭火室外消防用水量为35L/s。参考上海地方规范《民用建筑水灭火系统设计规程》5.2.3条，公共建筑物共用一套消防给水系统时，总建筑面积不应大于500000㎡。

结合以上几点，本项目按以下原则设置室外消防系统：在公寓办公区、购物中心区、酒店区分别设置DN300的室外消防环网；每套环网设两路DN300的接口與市政给水管网连接。

3.2 室内消防系统

根据与室外消防系统相同的设计原则，在公寓办公区、购物中心区、酒店区分别设消防泵房，并设置对应的消防泵、喷淋泵等。（注：酒店区为二期，室内消防系统非本次讨论范围）。超高层建筑室内消防系统，有以下4种常见的供水方式：直接供水、直接串联供水、间接串联供水和重力供水。各供水方式对机房设置和水池容积要求不同，如下表所示：

根据本项目超高层建筑的高度，经与当地消防局协商，对于130m高度的超高层建筑，在满足规范规定的压力控制要求时，可以考虑水泵直接供水的消防系统，故超高层建筑4#、7#、8#楼采用直接供水的消防给水系统，保证系统内所有管道压力均不超过2.4MPa，并根据规范规定的压力限值采用减压阀分区。

室内消火栓系统采用临时高压系统。根据《消规》6.2.1条，系统工作压力大于2.40MPa或消火栓栓口处静压大于1.0MPa时，系统要分区。综上室内消火栓竖向分为高、低两区，采用并联给水泵分区供水方式，各区独立供水，供水安全可靠。消防泵房内设室内消火栓低区泵两台（Q=40L/s，H=130m，N=90Kw，一用一备），供1～8#楼低区消火栓系统；室内消火栓高区泵两台（Q=40L/s，H=200m，N=160Kw，一用一备），供1～8#楼高区消火栓系统。3号楼和7号楼屋顶各设高位消防水箱。高区消火栓系统的消防初期水量与水压由7号楼屋顶高位消防水箱和稳压泵保证，低区由3号楼高位消防水箱保证。高区稳压泵停泵压力为0.34MPa（设置点高度129.2m），故高低区的分区压力临界线处压力为63.2m（=129.2+34-100）；4号楼避难层为13F，标高66.090m，7、8号楼避难层为16F，标高64.500m，故分区具体为：1～3号楼B2F～18F为低区，19F～JF为高区；4号楼B2F～12F为低区，13F～JF为高区；7、8号楼B2F～15F为低区，16F～JF为高区。

4、自喷淋系统

自喷淋系统采用临时高压制，与消火栓系统共用消防泵房及高位消防水箱。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》6.2.1条，系统工作压力大于2.40MPa或自动喷水灭火系统报警阀处的工作压力大于1.60MPa或喷头处的工作压力大于1.20MPa，应分区。《自动喷水灭火系统设计规范》6.2.3条，一个报警阀组控制的喷头数湿式系统不宜超过800个；6.2.4条，每个报警阀组供水的最高与最低位置喷头，其高程差不宜大于50m。

综上，自喷淋系统竖向分两个区，采用并联给水泵分区供水方式。消防泵房内设置室内自喷淋低区泵两台（Q=40L/s，H=128m，N=90Kw，一用一备），供1～8#楼低区自喷淋系统；室内自喷淋高区泵两台（Q=40L/s，H=200m，N=160Kw，一用一备），供1～8#楼高区自喷淋系统。其中，1、2、3号楼B2F～16F为低区（B2～设备层、3～7F、8～12F、13～16F）、17F～JF为高区（17～21F、22～24F、25～JF）。4号楼B2F～12F为低区（B2～2F、设备层～6F、7～11F）、12F～JF为高区（12～15F、16～20F、21～JF）、7、8号楼B2F～14F为低区（B2～B1F、1～2F、3～6F、7～10F、11～14F）；5F～JF为高区（15～18F、19～22F、23～26F、27～JF）。

高区喷淋系统的消防初期水量与水压由7号楼屋顶高位消防水箱和稳压泵保证，低区由3号楼高位消防水箱和稳压泵保证。高区湿式报警阀设置于至少距消防泵房31.4m，实际设在避难层和屋顶，减少对公寓、办公面积的占用。

消防车供水压力范围内的室内消防系统在室外各设3套DN100地上式水泵接合器；超过消防车供水能力的消火防系统采用设置水泵接合器与手抬泵的方式接力供水。水泵接合器在每棟建筑附近就近设置，保证其周边15～40m范围内设有室外消火栓或消防水池。

结论：

1）给水系统泵房设置需结合甲方对不同单体的给排水设计要求，根据水费单价、业态、建筑高度、物业管理方式等因素来划分，做到实用、经济合理、维护管理方便。

2）给水方式各有利弊，本项目从安全可靠性出发并结合建筑特点，超高层有避难层，有放置高位水箱的条件，但需采取减振防噪的措施。为避免高区供水压力过大，采用高位水箱和工频泵组合串联供水，高层采用高位水箱分区减压阀减压供水。实际设计需根据工程的特点和实际情况，具体分析，做出最优的选择。

3）建筑群是否能共用消防水池需综合考虑人数、建筑面积和建筑群产权或物业管理单位等因素，并征得当地消防局的同意。一般而言，酒店要求机电系统为独立系统，还需结合酒店管理公司的意见确定是否合用消防系统。

4）对于130m高的超高层建筑高区采用“一泵到底”的供水系统形式需征得当地消防局的同意并满足压力不大于2.4MPa。并联消防给水泵分区方式安全可靠，任何一区发生故障，不会影响到其他分区供水，但是各区需分设水泵和备用泵，水泵的台数多，泵房面积较大，供水管道长。较适合类似本项目的建筑群，若分区超过3个时，不适合采用。总之，要结合工程的具体情况，根据建筑高度确定合适的供水方式，做到安全可靠。

5）需结合稳压泵的设置位置来确定消火栓栓口处静压是否大于1.0MPa。

参考文献：

[1]《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）.

[2]《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014.

[3]《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》.