超高层建筑消火栓系统多种供水设计方案的特点及设计要点

结合实际安装工程，在满足高层建筑消防设计要求的前提下可调式减压阀组，探讨了高层建筑消火栓系统多种自来水设计方案的优点，阐述不同高度的高层建筑消火栓系统设计方案的选择。

案例背景：本安装工程建筑高度为143.6m，总建筑面积约为10.8万平方米。地下一层为车位、变配电室及设备用房；地下二层为车位、生活、消防水水厂及消防鱼池等；一层～十二层、十四～二十三层、二十五～三十七层为办公，十三层及二十四层为（转化层）避难层，避难层内设有电扇室内机机房、水水厂、电气用房及风机房等；顶楼为风机房、电梯机房及水箱间等；楼顶设停机坪。

广州“11.15”特大大火车祸展现了我国在超高层建筑消防搜救方面的局限性，本安装工程属一类高层建筑，高层建筑因其建筑高度高、功能复杂，因此消防灭火应当立足于自救，因此消防自来水设计的安全靠谱性就显得尤为重要。本安装工程设有室外外消火栓系统、自动喷水系统、气体灭火系统等。依据《高层民用规范》(-95)(2005年版)及《自动喷水灭火系统设计规范》(-2001)(2005年版)的要求，确定消防用水量如下：

结合该高层公共建筑消防设计，对消防设计中的自来水模式、消防分区等问题进行了讨论，以期为类似安装工程提供参考。

案例剖析：

高层消防原则及设计要领：一般状况下，高层建筑高度均少于普通消防车的救火高度,因此其设计更应遵守“预防为主，防消结合”的设计观念，增加建筑的自防自救能力，采取靠谱的防火举措，消防设计做到安全适用、技术先进、经济合理。消防给水系统设计时应考虑的规范要求设计要领：①根据《高层民用建筑设计防火规范》(-95)(2005年版)第7.4.6.5条规定，消火栓栓口的静水压力不应小于1.00MPa,当大于此值时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力小于0.5MPa时，应采取减压举措。②根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(2011年征询意见稿)第4.3.2.3条规定，消防给水系统任何时间和地点系统的压力不宜超出2.4MPa。（1）方案研究和比较以本安装工程为例，在满足高层建筑消防设计要求的前提下，根据并联分区供热、减压阀减压分区供热、串联分区供热等不同的消防自来水模式，剖析各种消防给水系统的异同点和适用范围。A、并联分区给水系统：本安装工程根据此系统可分为高、中、低三个区。其中，地下二层～十三层为低区，十四～二十三层为中区，二十四层以上为高区。低、中区消防给水由设于地下二层低区消火栓给电机组供给；高区消防给水由设于地下二进深区消火栓给电机组供给；高区消火栓系统的稳压借助屋面消防水箱间的稳压设备确保；中、低区消火栓系统的稳压借助屋顶消防水箱静水压力确保。系统设置如附图1所示。并联分区供热模式在一百多米的高层建筑消防自来水中应用较为广泛，系统将自来水设施集中放置在地下设备房内，各区独立运行，确保各分区的消防自来水要求。

本系统各分区系统简化、互不影响，运行和管理操作简略，以便系统维护。考虑电机管径的局限性和系统的承压能力，结合规范对系统压力不宜超出2.4Mpa的要求，本系统不适宜应适于建筑高度超出180米的高层建筑。

B、减压阀减压分区给水系统：

减压阀减压分区是指通过比列式减压阀或可调式减压阀根据规范要求的系统压力限值，将系统分成若干个分区供热的系统。本安装工程根据此系统分为高、中、低三个区，其中地下二层～十三层为低区，十四～二十四层为中区，二十五层以上为高区，各分区均由设于地下二层消防泵站内的两台消防电机组统一自来水，其中低区和中区通过减压阀减压后供给。系统设置如附图2所示。

该方案设计时应留意：减压阀设置应考虑阀前阀后压力比值通常不宜小于3：1，当一级减压阀减压不能满足要求时，可选用减压阀串连减压。减压阀串连减压不宜超出2级。同时，为了确保减压阀组的正常工作，减少系统的安全性，设计中宜在减压阀前后两边均增设压力传感，实时监控减压阀的工作状况。

与并联自来水设计方案相比，此方案是在并联方案的基础上，通过分别在中、低区分别增设一套比列减压阀组并提高一组消防自来水泵组来实现。此方案构成简约明了，提高了各分区的独立自来水设备，大大增加了初始投资。虽然因为低区和中区的自来水压力均通过减压阀减压来实现，因此减压阀的牢靠性就成为了系统安全与否的关键。同时，各个分区共用消防电机自来水，假如消防泵故障,将影响整个建筑消防给水系统安全使用。笔者觉得，减压阀分区供热的方法适用于通常超高层建筑的消防自来水中，作为对靠谱性要求较高的高层消防自来水并不适于。

C、串联分区给水系统：

串联分区供热是高层建筑消防自来水中常见的一种方式，系统结合避难层的设置将各区电机分别串联加压，以满足各分区的消防自来水要求。本安装工程根据此系统可分为高、中、低三个区。地下二层～十三层为低区，十四～二十三层为中区，二十四层以上为高区。低区消防给水由设于24层的消防转述水箱供给，中区、高区均由设于二十四层避难层内的串联消火栓给电机及100m3串联用消防水箱供给。各分区消火栓系统压力由各分区的稳压设备及消防水箱实现。对于超出消防车压力范围的中、高区，可在中、高区消防电机接合器处设置加压泵，此加压泵的启动与设置在电机集合器后官网上的水流指示器联动，以便确保消防车才能与加压泵串联工作，向高区加压供水。系统设置如附图3所示

与前两种自来水方案相比，此方案增设了转输自来水系统，因此系统构成相对比较复杂，大火时同时启用的用电负荷较大，设备分散，前期投入和后期管理的要求较高。但该系统安全性较高，随着消防设备功耗近些年来的进一步增加，串联分区供热设计方案理论上在建筑高度高于180米的高层建筑中逐渐被并联分区供热代替。

案例小结：

通过对该高层建筑消防给水系统设计与讨论，产生如下几点推论：

（1）结合本安装工程比较与讨论，高层建筑消防给水系统不宜选用减压阀减压分区。

（2）高层建筑消防给水系统可结合建筑物高度可调式减压阀组，高于180米的建筑宜选用并联分区给水系统供热；少于180米的建筑宜选用串联分区给水系统供热。

近些年来，随着美国经济的发展，农地资源越来越稀缺，诸多高层建筑在各地不断涌现，各式消防观念逐渐加强，各类新的消防技术也不断地应用到很多实际安装工程当中。设计工作者只有在实践当中不断摸索，学习新观念、开拓新思维，实践新方式同时积极与消防部委进行征求，以保证消防设计的合理智、安全性，以期更好的保障人民群众的财产安全。

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