某超高層綜合體給水及消防設計探討

文/朱婷 上海三益建筑設計有限公司 上海 201900

1、項目概況

本項目位于蕪湖，包括兩棟超高層辦公（7、8號樓，30層，建筑高度134米），四棟公寓（1、2、3號樓，28層，建筑高度99米;4號樓，24層，建筑高度131米），一棟購物中心（4層，建筑高度21米），若干棟2層局部3層的商業(yè)街，一棟星級酒店及一棟公寓式酒店,總建筑面積約60萬㎡。本次設計范圍為除酒店（二期）外的其他單體。

2、給水系統(tǒng)

2.1 泵房設置原則

根據(jù)規(guī)范要求，建筑物內不同使用性質或不同水費單價的用水系統(tǒng)，應各自獨立，并分表計量。蕪湖當?shù)厮M大致分為居民用水、工業(yè)用水、經(jīng)營服務業(yè)用水、行政事業(yè)用水、特種用水等，需按用途或按付費或管理單元分設給水系統(tǒng)。本項目共有以下幾種物業(yè)形式和運行策略：辦公（出售）、公寓（出售）、商業(yè)（自持）。按照水費一致、業(yè)態(tài)相同、建筑高度接近、管理方式一致的建筑合用系統(tǒng)的原則設置給水系統(tǒng)：商業(yè)合用系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、公寓系統(tǒng)、酒店系統(tǒng)。各系統(tǒng)分別設置獨立的生活水泵房及加壓設備，以便分別計量及對機組的維護保養(yǎng)。生活水泵房均靠近各自用水的負荷中心，設于各自單體對應的地下車庫內，共四處。

2.2 系統(tǒng)分區(qū)

超高層建筑給水系統(tǒng)的供水壓力很高，在豎向上的靜壓差很大。一般衛(wèi)生配件承受的最大工作壓力為0.6MPa，為了避免因壓力過高產(chǎn)生噪聲和管道振動或造成衛(wèi)生器具給水配件的損壞、漏水或配水點壓力過大，也為了使各配水點出水均勻，需分區(qū)供水。

根據(jù)《建筑給水排水規(guī)范》3.3.5條，高層建筑各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa。因此，靜水壓頭是決定豎向分區(qū)的首要因素。其次，對于建筑群來說，豎向分區(qū)的劃分還要綜合考慮各棟單體高度，合理劃分壓力線。

2.3 供水方式

超高層給水系統(tǒng)常用供水方式有：分區(qū)串聯(lián)、水箱重力供水；分區(qū)串聯(lián)、變頻加壓供水，需根據(jù)建筑高度、建筑特點、運行能耗等因素確定。本項目業(yè)主對供水安全可靠性要求高，根據(jù)《全國民用建筑工程設計技術措施——給水排水節(jié)能專篇》表2.1.3可知，高位消防水箱供水方式比變頻調速供水節(jié)能，且供水水壓穩(wěn)定，運行費用比變頻調速低，而對于高位水箱二次污染問題的水質問題，可通過定期清洗、消毒的方式解決。故根據(jù)建筑高度不同，結合避難層的設置，超高層(4#、7#、8#)采用分區(qū)串聯(lián)、水箱重力供水，高層（1#～3#）采用分區(qū)減壓閥減壓供水。商業(yè)系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、公寓系統(tǒng)的泵房設置和單體系統(tǒng)分區(qū)如下所示：

注：1、4#7#8#的1區(qū)由中間水箱減壓后供水；2區(qū)由中間水箱直接供水；3區(qū)由高位水箱減壓后供水；4區(qū)由高位水箱直接供水；5區(qū)由高位水箱局部增壓供水。2、1#2#3#樓的1區(qū)2區(qū)由高位水箱減壓后供水；3區(qū)由高位水箱直接供水；4區(qū)由高位水箱局部增壓供水。

根據(jù)規(guī)范，因避難層設備機房上下為辦公和公寓，需采用減振防噪的措施。如采用低噪聲的水泵機組、水泵機組設隔振墊、管道采用經(jīng)濟流速，管道設置支架或托架，泵房的隔壁和天花采取隔音吸音處理等措施。

3、消火栓系統(tǒng)

3.1 同時發(fā)生的火災次數(shù)與室外消防系統(tǒng)

1）人數(shù)：商業(yè)部分約9.2萬人，辦公部分約2.8萬人，酒店部分約1600人，公寓部分約3600人，則總人數(shù)約12.52萬人。

2）根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》3.1.1條，倉庫和民用建筑同一時間內的火災起數(shù)應按1起確定；第6.1.11條，公共建筑共用臨時高壓消防給水系統(tǒng)時，宜為統(tǒng)一產(chǎn)權或物業(yè)管理單位。根據(jù)《全國民用建筑工程設計技術措施—給水排水》7.1.2條，當城市或居住區(qū)人口為12.51萬人時，同一時間內火災次數(shù)為2次，一次滅火室外消防用水量為35L/s。參考上海地方規(guī)范《民用建筑水滅火系統(tǒng)設計規(guī)程》5.2.3條，公共建筑物共用一套消防給水系統(tǒng)時，總建筑面積不應大于500000㎡。

結合以上幾點，本項目按以下原則設置室外消防系統(tǒng)：在公寓辦公區(qū)、購物中心區(qū)、酒店區(qū)分別設置DN300的室外消防環(huán)網(wǎng)；每套環(huán)網(wǎng)設兩路DN300的接口與市政給水管網(wǎng)連接。

3.2 室內消防系統(tǒng)

根據(jù)與室外消防系統(tǒng)相同的設計原則，在公寓辦公區(qū)、購物中心區(qū)、酒店區(qū)分別設消防泵房，并設置對應的消防泵、噴淋泵等。（注：酒店區(qū)為二期，室內消防系統(tǒng)非本次討論范圍）。超高層建筑室內消防系統(tǒng)，有以下4種常見的供水方式：直接供水、直接串聯(lián)供水、間接串聯(lián)供水和重力供水。各供水方式對機房設置和水池容積要求不同，如下表所示：

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根據(jù)本項目超高層建筑的高度，經(jīng)與當?shù)叵谰謪f(xié)商，對于130m高度的超高層建筑，在滿足規(guī)范規(guī)定的壓力控制要求時，可以考慮水泵直接供水的消防系統(tǒng)，故超高層建筑4#、7#、8#樓采用直接供水的消防給水系統(tǒng)，保證系統(tǒng)內所有管道壓力均不超過2.4MPa，并根據(jù)規(guī)范規(guī)定的壓力限值采用減壓閥分區(qū)。

室內消火栓系統(tǒng)采用臨時高壓系統(tǒng)。根據(jù)《消規(guī)》6.2.1條，系統(tǒng)工作壓力大于2.40MPa或消火栓栓口處靜壓大于1.0MPa時，系統(tǒng)要分區(qū)。綜上室內消火栓豎向分為高、低兩區(qū)，采用并聯(lián)給水泵分區(qū)供水方式，各區(qū)獨立供水，供水安全可靠。消防泵房內設室內消火栓低區(qū)泵兩臺（Q=40L/s，H=130m，N=90Kw，一用一備）,供1～8#樓低區(qū)消火栓系統(tǒng)；室內消火栓高區(qū)泵兩臺（Q=40L/s，H=200m，N=160Kw，一用一備）,供1～8#樓高區(qū)消火栓系統(tǒng)。3號樓和7號樓屋頂各設高位消防水箱。高區(qū)消火栓系統(tǒng)的消防初期水量與水壓由7號樓屋頂高位消防水箱和穩(wěn)壓泵保證，低區(qū)由3號樓高位消防水箱保證。高區(qū)穩(wěn)壓泵停泵壓力為0.34MPa（設置點高度129.2m），故高低區(qū)的分區(qū)壓力臨界線處壓力為63.2m（=129.2+34-100）；4號樓避難層為13F，標高66.090m,7、8號樓避難層為16F，標高64.500m,故分區(qū)具體為：1～3號樓B2F～18F為低區(qū)，19F～JF為高區(qū)；4號樓B2F～12F為低區(qū)，13F～JF為高區(qū)；7、8號樓B2F～15F為低區(qū)，16F～JF為高區(qū)。

4、自噴淋系統(tǒng)

自噴淋系統(tǒng)采用臨時高壓制，與消火栓系統(tǒng)共用消防泵房及高位消防水箱。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》6.2.1條，系統(tǒng)工作壓力大于2.40MPa或自動噴水滅火系統(tǒng)報警閥處的工作壓力大于1.60MPa或噴頭處的工作壓力大于1.20MPa，應分區(qū)。《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》6.2.3條，一個報警閥組控制的噴頭數(shù)濕式系統(tǒng)不宜超過800個；6.2.4條，每個報警閥組供水的最高與最低位置噴頭，其高程差不宜大于50m。

綜上，自噴淋系統(tǒng)豎向分兩個區(qū)，采用并聯(lián)給水泵分區(qū)供水方式。消防泵房內設置室內自噴淋低區(qū)泵兩臺（Q=40L/s，H=128m，N=90Kw，一用一備）,供1～8#樓低區(qū)自噴淋系統(tǒng)；室內自噴淋高區(qū)泵兩臺（Q=40L/s，H=200m，N=160Kw， 一 用 一 備）,供1～8#樓高區(qū)自噴淋系統(tǒng)。其中，1、2、3號樓B2F～16F為低區(qū)(B2～設備層、3～7F、8～ 12F、13～ 16F)、17F～ JF為 高 區(qū)(17～ 21F、22～ 24F、25～ JF)。4號 樓B2F～12F為低區(qū)(B2～2F、設備層～6F、7～ 11F)、12F～ JF為 高 區(qū)(12～ 15F、16～20F、21～JF)、7、8號樓B2F～14F為低區(qū)(B2～B1F、1～2F、3～6F、7～10F、11～ 14F)；5F～ JF為 高 區(qū) (15～ 18F、19～22F、23～26F、27～JF)。

高區(qū)噴淋系統(tǒng)的消防初期水量與水壓由7號樓屋頂高位消防水箱和穩(wěn)壓泵保證，低區(qū)由3號樓高位消防水箱和穩(wěn)壓泵保證。高區(qū)濕式報警閥設置于至少距消防泵房31.4m，實際設在避難層和屋頂，減少對公寓、辦公面積的占用。

消防車供水壓力范圍內的室內消防系統(tǒng)在室外各設3套DN100地上式水泵接合器；超過消防車供水能力的消火防系統(tǒng)采用設置水泵接合器與手抬泵的方式接力供水。水泵接合器在每棟建筑附近就近設置，保證其周邊15～40m范圍內設有室外消火栓或消防水池。

結論：

1）給水系統(tǒng)泵房設置需結合甲方對不同單體的給排水設計要求，根據(jù)水費單價、業(yè)態(tài)、建筑高度、物業(yè)管理方式等因素來劃分，做到實用、經(jīng)濟合理、維護管理方便。

2）給水方式各有利弊，本項目從安全可靠性出發(fā)并結合建筑特點，超高層有避難層，有放置高位水箱的條件，但需采取減振防噪的措施。為避免高區(qū)供水壓力過大，采用高位水箱和工頻泵組合串聯(lián)供水，高層采用高位水箱分區(qū)減壓閥減壓供水。實際設計需根據(jù)工程的特點和實際情況，具體分析，做出最優(yōu)的選擇。

3）建筑群是否能共用消防水池需綜合考慮人數(shù)、建筑面積和建筑群產(chǎn)權或物業(yè)管理單位等因素，并征得當?shù)叵谰值耐?。一般而言，酒店要求機電系統(tǒng)為獨立系統(tǒng)，還需結合酒店管理公司的意見確定是否合用消防系統(tǒng)。

4）對于130m高的超高層建筑高區(qū)采用“一泵到底”的供水系統(tǒng)形式需征得當?shù)叵谰值耐獠M足壓力不大于2.4MPa。并聯(lián)消防給水泵分區(qū)方式安全可靠，任何一區(qū)發(fā)生故障，不會影響到其他分區(qū)供水，但是各區(qū)需分設水泵和備用泵，水泵的臺數(shù)多，泵房面積較大，供水管道長。較適合類似本項目的建筑群，若分區(qū)超過3個時，不適合采用?？傊?，要結合工程的具體情況，根據(jù)建筑高度確定合適的供水方式，做到安全可靠。

5）需結合穩(wěn)壓泵的設置位置來確定消火栓栓口處靜壓是否大于1.0MPa。

[1]《建筑給水排水設計規(guī)范》GB50015-2003(2009年版).

[2]《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》GB50974-2014.

[3]《全國民用建筑工程設計技術措施—給水排水》.