250m以上超高层建筑消防系统探讨

徐 睿

上海伟伦建筑设计有限公司，上海 200000

建筑高度大于250m的民用建筑因其人员密集、建筑功能复杂、建筑高度远超出一些城市消防车辆实际供水能力，容易在发生火灾时造成重大火灾事故及财产损失，因此对其消防系统的设计尤为重要。文章结合项目特点，根据相关规范进行分析和研究总结，探讨了250m以上超高层建筑消防系统。

1 工程概况

某建筑工程位于苏州市工业园区中央商务区，总建筑面积为260210.92m2，地上建筑面积为180375.09m2，地下建筑面积为79411.25m2。基地西侧为309.85m超高层塔楼，地上68层，地下4层，裙房4层。塔楼主要功能为酒店式公寓与商务办公，3层至39层功能为办公，41层为公寓大堂和部分公寓，42层至68层功能为酒店式公寓。裙房地下1层至4层主要功能为商业、餐饮，地下1层夹层为非机动车库，地下2层至地下4层为设备机房、机动车库。地下2层到4层平时为机动车库，局部设有甲类六级人防地下室，作为战时人员掩蔽所。

2 消防给水及灭火系统

2.1 系统设置

该工程塔楼为超高层建筑，裙房为多层建筑，设置有以下灭火系统：室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、大空间智能型主动喷水灭火系统、气体灭火系统、建筑灭火器配置等。

2.2 消防用水量、消防水源及消防水池

该工程采用两路市政给水管网为供水水源，管径DN200，压力为0.2MPa，在地块红线内成环状管网，供建筑物消防用水。消防系统设计用水量计算如表1所示。

表1 消防系统设计用水量计算表

两路DN200市政供水管，在地块内环通成室外消防管网，满足室外消防40L/s的用水量要求；消防水池容积仅储存一次火灾最大室内消防用水量。室内消防用水量为“室内消火栓用水量+自喷系统用水量（选取其中一种系统的最大用水量）”，目前设计中一次火灾消防用水量最大的场所为预留自选商场防火分区内的室内消火栓及喷淋系统，一次火灾室内消防用水量为720m3。

该工程采用常高压消防给水系统与高区临时高压消防给水系统相结合的系统，在地下一层设置容积为720m3的1号地下消防水池；20层设置60m3的2号消防转输水池；30层设置48m3的5号消防减压水池；40层设置60m3的3号消防转输水池；49层设置42m3的6号消防减压水池；屋顶设置容积为738m3的4号屋顶高位消防水池（满足一次火灾全部室内消防用水量）。

2.3 消防给水系统

该项目针对超高层供水安全性和合理性进行研究，结合《建筑高度大于250m民用建筑防火设计加强性技术要求（试行）》的要求，室内消防给水采用高位消防水池给水系统且水池贮存一次灭火的全部水量，室外消防给水采用低压消防给水系统的供水方式。

（1）消防转输系统。消防给水系统采用串联转输供水方式，将消防储水提升至屋顶高位消防水池，然后重力向下供水，消防供水流程如下：1号地下消防水池→消防转输泵→2号消防转输水池→消防转输泵→3号消防转输水池→消防转输泵→4号屋顶高位消防水池→6号消防减压水池→3号消防转输水池（兼减压水池）→5号消防减压水池→2号消防转输水池（兼减压水池）。所有消防水池、屋顶消防水池的溢流排水、消防泵试水和喷淋系统报警阀试水排水均排至各层相应的消防水池。

（2）室内消火栓系统。根据建筑高度和功能分布的特点，消火栓系统分为7个供水分区，即1区（B4F～8F）、2区（9F～ 20F）、3区（21F～ 30F）、4区（31F～ 40F）、5区（41F～ 49F）、6区（50F～ 59F）、7区（60F～ RF）。7区采用临时高压给水方式，由4号屋顶高位消防水池和消火栓增压泵供水，并设置满足消火栓栓口压力0.35MPa要求的稳压设施；6区采用常高压供水方式，由4号屋顶高位消防水池直接供水；5区采用常高压供水方式，由4号屋顶高位消防水池减压供水；4区采用常高压供水方式，4号屋顶高位消防水池→6号消防减压水池供水；3区采用常高压供水方式，由3号消防转输水池供水；2区采用临时高压给水方式，由地下一层消防泵房内专用消防泵加压供给，同时5号消防水池兼作高位消防水池做平时稳压及高压重力供水用；1区采用临时高压给水方式，由地下一层消防泵房内专用消防泵加压供给，同时2号消防水池兼作为高位消防水池做平时稳压及高压重力供水用。

（3）自动喷水灭火系统。喷淋系统供水形式与室内消火栓系统相同，其中屋顶高位消防水池、减压水池、转输水池及转输泵均与消火栓系统共用，高区临时高压供水部分独立设置喷淋增压稳压设备。各分区报警阀前喷淋供水管均连成环状。

3 问题探讨

3.1 供水系统的选择

目前，超高层常用的给水形式主要为临时高压系统的消防水泵串联或并联分区，高压系统高位消防水池重力供水。该项目属于超过250m的超限高层建筑，安全可靠的供水方式需要经过专门组织专家评审论证来确定。如何选择超限高层系统给水形式，笔者认为可以从建筑类别、功能和业态分区以及建筑自身所处地域的特点，结合周边环境，进行综合评估。设计中为了减少转输的次数，需要进行合理的系统分区，尽量规避减压阀的使用，原因是减压阀自身存在不安全性，为整个系统带来一定程度的安全隐患。同样，合理分区可以减少阀门和管件所承受的系统压力，保证消防系统长期有效地保护建筑物。

3.2 消防水池（箱）容积确定

超高层项目消防水池的容积应根据消防系统的供水形式和系统来确定，《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974—2014）4.3.11条规定：“当高层民用建筑采用高位消防水池供水的高压消防给水系统时，高位消防水池储存室内消防用水量确有困难，但火灾时补水可靠，其总有效容积不应小于室内消防用水量的50%”。针对＞250m的超限高层建筑，设计选择上常采用高压给水系统，原因是对于超限高层消防水池容积的内容，规范中没有明确规定。参考公安部消防局2018年4月印发的《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求（试行）》第十四条“高位消防水池、地面（地下）消防水池的有效容积应分别满足火灾延续时间内的全部消防用水量”，文件中明确给水系统应采用屋顶高位消防水池供水，同时要求高位水池储存全部消防的用水量，充分利用水池的自身高度在任何时候可满足高层建筑的消防给水工作压力和流量，提高了消防给水系统的可靠性。要求中同时明确地下消防水池的有效容积也需要满足一次消防的全部用水量，这样对于消防给水系统相当于采用了双路供水水源，加强保障了火灾发生时的供水能力。

3.3 消防安全加强措施

根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084—2017）的规定，高层民用建筑的火灾危险等级为中危险Ⅰ级，喷水强度参数不小于6L/min·m2，作用面积不应小于160m2，中庭环廊和超出水泵接合器供水高度的楼层，喷头宜采用快速响应洒水喷头，且系统为湿式。该工程按照中危险Ⅱ级进行设计，所有喷头均选用快速响应喷头，不采用隐蔽式洒水喷头，提高了塔楼建筑自喷系统的设防等级。

该项目中电梯机房、电缆竖井内增设了自动灭火设施。防止电梯机房及电缆竖井火灾蔓延至其他部位，对主体建筑造成严重威胁。

4 结束语

对于250m以上超限高层建筑其消防给水系统的选择，设计师要根据每个项目的自身特点、实际情况、城市消防救援能力等多方面因素，在满足规范的基础上，立足自救的消防理念进行消防设计。