多种层数类型并存的室内消火栓系统优化设计

姚建智

（上海开艺设计集团有限公司漳州分公司）

1 工程概况

本工程位于福建省漳州市诏安县，小区总用地面积约17.7 万㎡，总建筑面积约48 万m2，其中地上部分约42.5 万m2，地下室约5.5 万m2，共3 个地下室，小区整体较平坦。小区共分为5 个地块，中间有一条市政排洪沟将小区分为南北两大块，南侧为A、B 地块，北侧为CDE 地块，根据建设单位安排，项目分多期建设，其中A、B 地块为已建，本次设计为C 地块，共8 栋高层住宅及一个地下室，根据建设单位要求，本次设计消防系统需综合考虑CDE 三个地块共用，在满足现行规范的前提下，做到经济合理，安全可靠。地块示意图如图1：

图1 小区总体示意图

2 系统分析

根据建设单位要求及建筑设计资料，本项目内不同层数的住宅类型较多，分别有17、18、22、24、25、27、28、29、31、32 层，且分多期建设，为满足消防验收需求，只能在当期建设的最高栋屋顶设置高位消防水箱，待后期建设有更高楼栋时，在较高楼栋处另行增设高位消防水箱，因甲方要求本项目消防系统统一考虑，故消火栓系统分区需一次考虑到位，避免后期消防水箱增高之后低楼层的消火栓系统超过分区压力，需进行较大的设计更改及施工返工等补救措施。

根据GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》[1]（以下简称“消规”）第6.2.1 符合下列条件时，消防给水系统应分区供水：

⑴系统工作压力大于2.40MPa；

⑵消火栓栓口处静压大于1.0MPa ；

⑶……

本项目最高一栋为32 层的一类住宅（27#楼，非本期建设），建筑高度为96.8m，底层层高3.6m，其余层高为3m，屋面高位消防水箱底标高按满足最不利消火栓静压不小于7 米考虑（甲方要求不得设置稳压设施），经计算，水箱底标高为101.90m，水箱水位按2m 考虑，故消防水箱相对0.00 最大静压为103.90m。故本项目室内消火栓系统综合考虑需分区。笔者结合项目实际情况提出了以下两种分区方案。

方案一：即常规分区方法，采用“共用加压泵组，分设高低区管网”：系统设置一套加压泵组，分别设置高低区两套消火栓管网，低区通过高区减压阀减压后供给，高位消防水箱仅接至高区消火栓环网，低区供水楼层原则上尽量少，以减短低区立管长度，节约成本。具体示意图如图2。

图2 常规分区系统示意图

按图2 分区的方式，最经济的做法为，在满足高区最不利消火栓静压不超过1.0MPa 的条件下，尽量压低低区的立管长度，即图中只要高位水箱正常水位至A 点消火栓的静压不超过100m，则A 点以上楼层均可以全部划入高区，A 点以下全部楼层可划入低区，压低A 点，即可减短各栋低区立管的长度，若楼栋较多，经济性可明显提高。

上述做法虽然可行，但也存在一些不足，一是地下室需设置两套高低区环网，且每栋高层住宅均需设置高、低区两套立管，造成管网复杂，立管较多，占用住宅公共空间[2]，特别是当地下室有人防功能时，防护阀门数量将大大增加；二是每栋住宅需分设高低区水泵接合器，数量较多，容易混接，且因减压阀的单向性及减压性，低区的水泵接合器仅能供应低区，高区的水泵接合器虽能供应高低区，但因向低区供水时经过减压阀，压力被减掉一部分，容易出现压力不足，无形中增加了供水的能耗。

针对以上问题，笔者结合该项目的具体特点，考虑到最高的三栋建筑分别为29 层、31 层、32 层，笔者试想若能将低区的供水范围提高至29 层，则小于等于29 层的全部楼栋均仅需低区供水即可满足要求，需要划分高低区的仅剩下31 层及32 层的两栋楼，且该两栋楼距离较近，管网增加不多，这样便可以大大的简化管网，减短管道长度，且对仅需低区供水的楼栋也可以节约住宅公共部位空间，更不必分设高低区水泵接合器。

根据上述想法，笔者试着进行水力分析，首先按方案一的分区思路，地下室设置一套加压泵组，低区管网通过高区减压后供给，因低区供水范围拟划分至29 层，此时减压阀后压力需满足以下三个条件[3]。

⑴29 层处最不利消火栓静压不小于7 米；

⑵主泵动作后最不利消火栓充实水柱灭火压力要求（即“消规”7.4.12 规定的消火栓栓口动压不应小于0.35MPa）；

⑶阀后压力不超过1.0MPa，否则需再次分区，失去分区意义。

这么一来，低区最多能供水至约65m 高的楼层（100－35=65，损失暂不计），约21 层，可见按方案一的思路无法满足设想的“低区划分至29 层”的要求。

根据以上分析，我们可以发现最大的问题在于减压阀条件中的第2 点，即减压阀后压力需满足最不利消火栓充实水柱灭火压力的要求，所以才会导致低区的供水高度无法提高，要想提高低区供水高度，唯有将上述条件中的第二个剔除考虑，室内消火栓系统必须进行合理的设计调整。

针对本工程特点，笔者综合考虑后提出了“分设高低区泵组，共用高位消防水箱”的设计方案（以下简称方案二），相当于将本小区划分为两个组团，一个由小于等于29 层的建筑组成（简称a 组团），一个由大于29 层的建筑组成（简称b 组团，仅26#、27#两栋），其中a 组团及地下室均采用低区泵组供给，由27#楼屋顶高位消防水箱单独引一根出水管接至地下室低区消火栓环网；b组团因建筑高度较高，必须分区，为避免低区立管较长并考虑到低区上环网难以设置（因部分立管分设于两个不同的单元，难以联通），故26#、27#楼仅将一层划为低区，其余二层及以上划为高区，经计算，高位消防水箱距离二层消火栓静压已小于1.0MPa（99.8m），可满足分区要求。具体示意图如图3。

按图3 方式需注意，因高低区共用高位消防水箱，且管网各自独立，故高位消防需单独设一出水管接至低区环网并设减压阀，阀后压力小于1.0MPa 且可满足a组团最不利消火栓静压要求，即上图中B 点处静压不小于7 米，相当于在a 组团的最高点设置高位消防水箱。

图3 并联分区供水示意图

根据上述示意图，a 组团最高点29 层消火栓标高为85.9m，故消防水箱出水管减压阀后压力至少应大于等于85.9+7=92.9m（按减压阀安装高度为0.00），本项目取95m，经复核，地下室消火栓静压为99m，可满足要求。

通过上述两种方案对比，我们发现第二方案减压阀后压力仅需满足第一方案中的1、3 条件即可，成功剔除掉了减压阀的第二个要求条件，这样便大大提高了低区的供水高度，同时，所有采用低区供水的楼栋均只需设一组水泵接合器即可，管网可大大简化，施工上亦较为简单。本项目最终采用了方案二即“分设高低区泵组，共用高位消防水箱”的供水系统，并通过施工图审查及消防部门审核。

3 小结及建议

综上，笔者认为该两种方案各有利弊，实际中应结合具体工程情况进行采用，当小区内大部分为一类高层住宅且高度较高均需要分区时，可采用方案一的常规分区方式，所有需分区的楼栋均分为两区，在满足高区最低处消火栓静压不超过1.0MPa 的前提下且尽量压低低区供水层数（即缩短低区立管长度），提高经济性；

当小区内存在若干种不同楼层高度的高层住宅且各种类数量均匀时，如6 栋17 层、7 栋18 层、6 栋33层，同样可采用方案一的常规分区方式，只是此时宜将低区划分至18 层，而不宜再采用压缩低区供水楼层的做法，这样所有18 层及以下的楼栋均只需接入低区即可；当小区内存在多种楼层高度的住宅类型时，如本项目的情况，则建议结合方案一二综合对比分析择优选择。