超高層建筑消防系統(tǒng)淺析

1、主講人：第一設(shè)計(jì)所 王喆一超高層建筑定義根據(jù)民用建筑設(shè)計(jì)通則GB50352-2005，3.1.2條規(guī)定：“建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑”。根據(jù)高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50045-95（2005年版），1.0.5條提出：“當(dāng)建筑高度超過250m時，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊的防火措施，應(yīng)提交國家消防主管部門組織專題研究、論證”。二消防給水系統(tǒng)分類（按壓力）高壓消防給水系統(tǒng)根據(jù)高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50352-2005，7.1.3條文解釋：指管網(wǎng)內(nèi)經(jīng)常保持滿足滅火時所需的壓力和流量，撲救火災(zāi)時，不需啟動消防水泵加壓而直接使用滅火設(shè)備進(jìn)行滅火。臨時高壓消防給水系統(tǒng)根據(jù)高層民用建筑設(shè)計(jì)

2、防火規(guī)范GB50352-2005，7.1.3條文解釋：指管網(wǎng)內(nèi)最不利點(diǎn)周圍平時水壓和流量不滿足滅火的需要，在水泵房內(nèi)設(shè)有消防水泵，在火災(zāi)時啟動消防水泵，使管網(wǎng)內(nèi)的壓力和流量達(dá)到滅火時的要求。三超高層建筑與一般高層建筑消防給水系統(tǒng)的比較超高層建筑與一般高層建筑相比，在采取的消防措施上基本一樣，取決于建筑種類及用房性質(zhì)。消防給水系統(tǒng)主要區(qū)別：一般高層建筑消火栓系統(tǒng)應(yīng)滿足最不利點(diǎn)消火栓7m靜壓、水槍最小充實(shí)水柱要求10m；超高層建筑消火栓系統(tǒng)應(yīng)滿足最不利點(diǎn)消火栓15m靜壓、水槍最小充實(shí)水柱要求13m。一般高層建筑均采用一泵到頂?shù)南澜o水形式；超高層建筑采用豎向串聯(lián)接力的消防給水形式。根據(jù)民用建筑水滅

3、火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程DGJ08-94-2007，6.1.8條規(guī)定：當(dāng)建筑高度大于120m時，消防給水豎向分區(qū)宜采用多臺消防泵直接串聯(lián)或設(shè)中間水箱轉(zhuǎn)輸?shù)拇?lián)消防泵給水系統(tǒng)。一般高層建筑要求整個消防系統(tǒng)均可由消防車通過水泵接合器供水；超高層建筑低區(qū)消防系統(tǒng)是由消防車通過水泵接合器供水；高區(qū)消防系統(tǒng)(超過100m)已超過消防車供水能力，一般不再設(shè)置水泵接合器，而是在中間轉(zhuǎn)輸泵房內(nèi)設(shè)置手抬泵接口。四超高層建筑消防給水系統(tǒng)分類1. 臨時高壓消防給水系統(tǒng)（1）：設(shè)中間水箱的串聯(lián)消防泵給水系統(tǒng)。在地下部分設(shè)置消防水池、低區(qū)消防泵、高區(qū)轉(zhuǎn)輸泵，在中間的避難層內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)輸水箱、高區(qū)消防泵，屋頂設(shè)置屋頂消防水箱及穩(wěn)壓消防

4、設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：高區(qū)消防泵后的止回閥如果出現(xiàn)問題，壓力不會傳導(dǎo)至低區(qū)消防系統(tǒng)，對低區(qū)設(shè)備、閥門及管道保護(hù)性較好。缺點(diǎn)：設(shè)備層占地面積較大。四超高層建筑消防給水系統(tǒng)分類2. 臨時高壓消防給水系統(tǒng)（2）：多臺消防泵直接串聯(lián)的給水系統(tǒng)。在地下部分設(shè)置消防水池、低區(qū)消防泵（可兼高區(qū)轉(zhuǎn)輸泵），在中間的避難層內(nèi)設(shè)置高區(qū)消防泵、低區(qū)穩(wěn)壓水箱，屋頂設(shè)置屋頂消防水箱及穩(wěn)壓消防設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備層占地面積較小。缺點(diǎn)：高區(qū)消防泵后的止回閥如果出現(xiàn)問題，壓力會傳導(dǎo)至低區(qū)消防系統(tǒng)，對低區(qū)設(shè)備、閥門及管道保護(hù)性不好。四超高層建筑消防給水系統(tǒng)分類3. 重力式消防給水系統(tǒng)（一定意義上的高壓消防給水系統(tǒng)）：根據(jù)民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5、規(guī)程DGJ08-94-2007，2.1.18條定義：系統(tǒng)不設(shè)直接向消防給水管網(wǎng)系統(tǒng)供水的消防泵，由高位水箱直接向消防給水管網(wǎng)供水，并能滿足消防給水系統(tǒng)水壓和水量。消防水池設(shè)置于建筑最高處，中間避難層內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)輸水箱或者減壓水箱、轉(zhuǎn)輸泵；建筑最上面幾層若不滿足消防最低壓力要求，應(yīng)采用帶穩(wěn)壓罐的消防給水設(shè)備單獨(dú)供給。優(yōu)點(diǎn)：消防安全性最高。缺點(diǎn)：設(shè)備層占地面積大；水泵及閥門聯(lián)鎖要求復(fù)雜；消防水池設(shè)置于建筑最高處，對結(jié)構(gòu)要求高；系統(tǒng)投資大。五設(shè)中間水箱的串聯(lián)消防泵給水系統(tǒng)基本特點(diǎn)：中間轉(zhuǎn)輸水箱有效容積不應(yīng)小于60m3；消防系統(tǒng)動作時，高區(qū)轉(zhuǎn)輸泵及高區(qū)消防泵啟動順序要求不嚴(yán)，一般先啟動高區(qū)消防泵，再啟動高

6、區(qū)轉(zhuǎn)輸泵；全國規(guī)范認(rèn)可低區(qū)消防泵兼做高區(qū)轉(zhuǎn)輸泵做法，上海規(guī)范規(guī)定低區(qū)消防泵與高區(qū)轉(zhuǎn)輸泵應(yīng)獨(dú)立設(shè)置；轉(zhuǎn)輸給水管不應(yīng)少于兩條。工程實(shí)例：貴州金陽辦公及五星級酒店，主樓建筑高度142.20m，辦公。圖紙?zhí)接懙蛥^(qū)轉(zhuǎn)輸泵聯(lián)鎖信號源第一種：高區(qū)消防泵直接聯(lián)鎖低區(qū)轉(zhuǎn)輸泵優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)運(yùn)行連貫性好，在低消防水量或者平時消防檢測時，低區(qū)轉(zhuǎn)輸泵均可聯(lián)鎖啟動。缺點(diǎn)：在小消防水量或者平時消防檢測時，轉(zhuǎn)輸水量大于實(shí)際消防末端出水量，會有大流量溢流水從轉(zhuǎn)輸水箱溢出，在溢流管設(shè)計(jì)尺寸不夠時，會直接影響到轉(zhuǎn)輸泵房內(nèi)運(yùn)行設(shè)備安全。第二種：高區(qū)消防泵與低區(qū)轉(zhuǎn)輸泵無聯(lián)鎖要求，低區(qū)轉(zhuǎn)輸泵與轉(zhuǎn)輸水箱水位聯(lián)鎖。優(yōu)點(diǎn)：高區(qū)消防水量變化不再對低

7、區(qū)轉(zhuǎn)輸水量構(gòu)成影響，溢流量可按常規(guī)處理。不管是轉(zhuǎn)輸水箱日常補(bǔ)水是由生活水補(bǔ)充還是由低區(qū)轉(zhuǎn)輸泵補(bǔ)充，溢流管溢流能力都應(yīng)該比補(bǔ)水能力大。圖紙六多臺消防泵直接串聯(lián)的消防給水系統(tǒng)基本特點(diǎn)：中間各級水箱有效容積不應(yīng)小于18m3；低區(qū)消防泵兼做高區(qū)轉(zhuǎn)輸泵。消防系統(tǒng)動作時，上下級消防泵聯(lián)鎖啟動的時間間隔不應(yīng)大于20s，且應(yīng)先啟動下部消防泵；轉(zhuǎn)輸給水管不應(yīng)少于兩條。工程實(shí)例：南通潤華項(xiàng)目圖紙七重力式消防給水系統(tǒng)（參照上海規(guī)范要求）基本特點(diǎn)：各區(qū)轉(zhuǎn)輸水箱的數(shù)量不應(yīng)少于2個，且每個水箱的有效容積不應(yīng)小于100m3；當(dāng)水箱容積不能滿足滅火持續(xù)時間內(nèi)的水量時，應(yīng)設(shè)消防轉(zhuǎn)輸泵；重力水箱不能滿足消防給水系統(tǒng)壓力的部位，應(yīng)

8、采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，并應(yīng)保證不同的消防泵和消防穩(wěn)壓泵從不同的重力水箱吸水。由于城市消防車供水能力的限制和某些超高層建筑的重要性，許多建筑采用了更為安全可靠、立足于自救的重力式消防給水系統(tǒng)。重力式消防給水系統(tǒng)在火災(zāi)時，不需要水泵進(jìn)行供水，這種系統(tǒng)無論平時還是火災(zāi)時，均處于系統(tǒng)工作壓力的狀態(tài)，所以這種系統(tǒng)更安全、可靠。一些具有代表性的地標(biāo)性建筑項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱建筑高度（建筑高度（m）系統(tǒng)按壓力系統(tǒng)按壓力系統(tǒng)按給水方式系統(tǒng)按給水方式系統(tǒng)按供水設(shè)備系統(tǒng)按供水設(shè)備上海環(huán)球金融中心500臨時高壓制串聯(lián)消防水泵為主廣州西塔432大部分為高壓制串聯(lián)高位水箱為主南京紫峰大廈420大部分為高壓制串聯(lián)高位水箱為

9、主上海金茂大廈420大部分為高壓制串聯(lián)高位水箱為主北外灘白玉蘭廣場320大部分為高壓制串聯(lián)高位水箱為主我們將在對表中建筑的各方面比較中來逐漸加深對重力式消防系統(tǒng)的理解。八重要的超高層建筑消防給水系統(tǒng)中應(yīng)考慮的幾個重要問題8.1 水源重要的超高層建筑對水源的要求是很高的，它必須保質(zhì)保量。根據(jù)“高規(guī)”第7.3.1條規(guī)定：“從兩條市政給水管引入，并在室外布置成環(huán)狀，當(dāng)其中一條發(fā)生故障，其余進(jìn)水管仍能保證全部用水量時，可以不設(shè)置消防水池，由消防水泵直接從管網(wǎng)抽水”。盡管如此，我國許多地方，由于考慮到市政管網(wǎng)的安全可靠性存在問題和建筑的重要性，所以一般還是要求重要的超高層建筑的消防水池要貯存足夠的水量，

10、這點(diǎn)與國外的規(guī)范也是相符的。從下表可以看出，上海環(huán)球金融中心的消防水池貯水最少，僅100m3，這是基于陸家嘴地區(qū)安全可靠的供水基礎(chǔ)上；而處于同一地區(qū)的上海廣播電視塔、上海銀行等眾多超高層項(xiàng)目，甚至連消防水池也沒有設(shè)置。但從安全角度出發(fā)還是設(shè)置為好，最少不少于0.5小時的消防用水量。消防水池、水箱設(shè)置范例項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱消防水池消防水池m3高位消防水箱高位消防水箱m3中間中間(轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輸輸)水箱水箱m3接力泵抽收方式接力泵抽收方式南京紫峰大廈576576350轉(zhuǎn)輸水箱抽吸廣州西塔15060060轉(zhuǎn)輸水箱抽吸上海金茂大廈540126126轉(zhuǎn)輸水箱抽吸上海環(huán)球金融中心1001818管網(wǎng)抽吸北外灘白玉蘭廣

11、場2008.2 高位水箱水箱內(nèi)的水對消防給水系統(tǒng)而言是一種可靠的水源。我們平時設(shè)計(jì)一般建筑時，通常根據(jù)“高規(guī)”第7.4.7.1條，最少設(shè)置18m3的水箱。從上述超高層建筑來看，要遠(yuǎn)大于這個量（上海環(huán)球金融中心18m3的貯水只是一個特例）。一般臨時高壓系統(tǒng)取大于18m3的量（NFPA規(guī)定0.5小時的量）。重力給水系統(tǒng)例如上海金茂大廈取126m3的量，這是由于我國當(dāng)時沒有這方面的經(jīng)驗(yàn)，才參照NFPA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定。而實(shí)際上重力給水系統(tǒng)，在沒有其它補(bǔ)水條件時，應(yīng)該貯存全部的消防用水量。8.2 高位水箱作為一種安全的水源，高位水箱還必須有一定的安全高度，所以“高規(guī)”第7.4.7.2條要求超高層建筑最不利

12、點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.15Mpa，否則要求設(shè)置增壓設(shè)施。這就要求重力供水系統(tǒng)必須保證所服務(wù)區(qū)域的最低工作壓力。而實(shí)際上，超限高層建筑的重力供水系統(tǒng)所服務(wù)區(qū)域的最上面幾層，由于壓力無法滿足，而只能設(shè)計(jì)為臨時高壓系統(tǒng)。由于高度原因，超限高層建筑中一般均設(shè)有中間轉(zhuǎn)輸水箱，通常均按60m3容積進(jìn)行設(shè)計(jì)，即0.5h-1h的消防用水量。8.3 系統(tǒng)減壓在上述超高層建筑的消防給水系統(tǒng)中，每一級都存在著必須減壓分成2-3個分區(qū)的問題。由于建筑給水管道和配件的最大工作壓力一般在2.4MPa，因此建議系統(tǒng)每級工作壓力不要超過2.4MPa，否則會增加系統(tǒng)造價，這就成為串聯(lián)泵分級的實(shí)際依據(jù)。根據(jù)“高規(guī)” 7.4

13、.6.5條：如果消火栓栓口的靜水壓力大于1.0MPa，應(yīng)進(jìn)行分區(qū)給水；噴淋系統(tǒng)報警閥承壓一般在1.2MPa以內(nèi)，超過此壓力值也應(yīng)進(jìn)行分區(qū)給水。分區(qū)的方式可以是設(shè)置減壓閥進(jìn)行，也可以通過設(shè)置減壓水箱實(shí)現(xiàn)。8.3 系統(tǒng)減壓二者主要優(yōu)、缺點(diǎn)如下：名稱名稱優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)減壓閥1、系統(tǒng)簡單；2、省地方；3、投資較小。1、失效時，引起串壓問題，影響系統(tǒng)管配件正常運(yùn)行；2、要求經(jīng)常檢查。減壓水箱1、減壓可靠；2、有利于串聯(lián)水泵吸水；3、不易產(chǎn)生串壓現(xiàn)象。1、占地大；2、易產(chǎn)生噪聲。3、投資較大。對于超高層而言，串壓是一個比較嚴(yán)重和值得關(guān)注的問題，雖然發(fā)生幾率不大，但后果較嚴(yán)重，所以在建筑及資金條件許可的情

14、況下，應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)置減壓水箱。8.4 水泵接合器目前國內(nèi)用消防車進(jìn)行滅火試驗(yàn)，最多能達(dá)到180m高度。重力系統(tǒng)從理論上講只要沒有特別意外的事故發(fā)生，消防水還是能夠保證的，對水泵接合器的要求并不高。如果要在下級管網(wǎng)設(shè)置水泵接合器，一般應(yīng)接在重力水箱的出水管上。上級管網(wǎng)一般不考慮設(shè)置水泵接合器。南京紫峰大廈水泵接合器示意圖對于重力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)輸水箱，可以適當(dāng)加大容積，如南京紫峰大廈有350m3，它能夠很好地?fù)?dān)負(fù)起上級消防系統(tǒng)的供水問題，所以我們在水箱上特地引出輸水泵的快速接口，在上級管網(wǎng)上設(shè)置水泵接合器，這樣就可以起到快速輸水至上級管網(wǎng)的作用。8.5 系統(tǒng)中的閥門選擇8.5.1 信號閥的設(shè)置在臨時高壓

15、系統(tǒng)中，除了噴淋報警閥前、后和閥體之后的噴淋系統(tǒng)管道上的閥門要求需設(shè)置信號閥外，其它消防給水系統(tǒng)，只要設(shè)置普通的檢修閥就可以了。但在重力系統(tǒng)中，一般要求盡可能設(shè)置信號閥，以免誤動作，如：上海金茂大廈中，所有的消防給水系統(tǒng)中的閥門均為信號閥。但由于信號閥的價格相對較高，一般項(xiàng)目難以接受，所以在有些項(xiàng)目中我們采取有選擇地在一些系統(tǒng)的重要部位進(jìn)行設(shè)置：除噴淋系統(tǒng)按要求設(shè)置信號閥外，還在一些相對比較重要的部位，如：重力水箱的出水管上、消火栓系統(tǒng)的引入總管上，設(shè)置了信號閥。也就是說除了消火栓系統(tǒng)外，在其它部位均設(shè)置了信號閥。8.5 系統(tǒng)中的閥門選擇8.5.2 電動閥的設(shè)置在重力系統(tǒng)中，當(dāng)噴淋動作了1小時

16、后，可以不再供水，此時如不切斷噴淋系統(tǒng)的供水，就會使水箱中的水不足以提供給消火栓系統(tǒng)用，因此有必要在噴淋報警閥前設(shè)置電動閥，在1小時后自動關(guān)閉（當(dāng)然也可以手動關(guān)閉）。對于噴淋的供水滅火時間是否按1小時供水，可以根據(jù)工程情況進(jìn)行分析，使水箱儲存充足的消防水量。當(dāng)然最下面消防水池采用液位控制閥外，其余屋頂消防水池、中間轉(zhuǎn)輸水箱、中間減壓水箱的進(jìn)水管上均設(shè)置電動閥，此電動閥與相應(yīng)的供水水箱水位聯(lián)鎖開啟、關(guān)閉。8.5.2 電動閥的設(shè)置（1）屋頂消防水池水位聯(lián)鎖（自上而下）：上級消防轉(zhuǎn)輸泵關(guān)停、上級消防轉(zhuǎn)輸泵開啟。（2）中間減壓水箱水位聯(lián)鎖（自上而下）：水箱轉(zhuǎn)輸進(jìn)水電動閥關(guān)閉、水箱轉(zhuǎn)輸進(jìn)水電動閥開啟。（3）中間轉(zhuǎn)輸水箱水位聯(lián)鎖（自上而下）8.5.2 電動閥的設(shè)置第一種選擇：下級消防轉(zhuǎn)輸泵關(guān)停、下級消防轉(zhuǎn)輸泵開啟、水箱轉(zhuǎn)輸進(jìn)水電動閥關(guān)閉、水箱轉(zhuǎn)輸進(jìn)水電動閥開啟。優(yōu)點(diǎn)：不管是上級區(qū)域還是下級區(qū)域消防系統(tǒng)動作，消防水流向均很合理。缺點(diǎn)：下級區(qū)域消