多種層數(shù)類型并存的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

姚建智

（上海開藝設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司漳州分公司）

1 工程概況

本工程位于福建省漳州市詔安縣，小區(qū)總用地面積約17.7 萬㎡，總建筑面積約48 萬m2，其中地上部分約42.5 萬m2，地下室約5.5 萬m2，共3 個(gè)地下室，小區(qū)整體較平坦。小區(qū)共分為5 個(gè)地塊，中間有一條市政排洪溝將小區(qū)分為南北兩大塊，南側(cè)為A、B 地塊，北側(cè)為CDE 地塊，根據(jù)建設(shè)單位安排，項(xiàng)目分多期建設(shè)，其中A、B 地塊為已建，本次設(shè)計(jì)為C 地塊，共8 棟高層住宅及一個(gè)地下室，根據(jù)建設(shè)單位要求，本次設(shè)計(jì)消防系統(tǒng)需綜合考慮CDE 三個(gè)地塊共用，在滿足現(xiàn)行規(guī)范的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。地塊示意圖如圖1：

圖1 小區(qū)總體示意圖

2 系統(tǒng)分析

根據(jù)建設(shè)單位要求及建筑設(shè)計(jì)資料，本項(xiàng)目?jī)?nèi)不同層數(shù)的住宅類型較多，分別有17、18、22、24、25、27、28、29、31、32 層，且分多期建設(shè)，為滿足消防驗(yàn)收需求，只能在當(dāng)期建設(shè)的最高棟屋頂設(shè)置高位消防水箱，待后期建設(shè)有更高樓棟時(shí)，在較高樓棟處另行增設(shè)高位消防水箱，因甲方要求本項(xiàng)目消防系統(tǒng)統(tǒng)一考慮，故消火栓系統(tǒng)分區(qū)需一次考慮到位，避免后期消防水箱增高之后低樓層的消火栓系統(tǒng)超過分區(qū)壓力，需進(jìn)行較大的設(shè)計(jì)更改及施工返工等補(bǔ)救措施。

根據(jù)GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[1]（以下簡(jiǎn)稱“消規(guī)”）第6.2.1 符合下列條件時(shí)，消防給水系統(tǒng)應(yīng)分區(qū)供水：

⑴系統(tǒng)工作壓力大于2.40MPa；

⑵消火栓栓口處靜壓大于1.0MPa ；

⑶……

本項(xiàng)目最高一棟為32 層的一類住宅（27#樓，非本期建設(shè)），建筑高度為96.8m，底層層高3.6m，其余層高為3m，屋面高位消防水箱底標(biāo)高按滿足最不利消火栓靜壓不小于7 米考慮（甲方要求不得設(shè)置穩(wěn)壓設(shè)施），經(jīng)計(jì)算，水箱底標(biāo)高為101.90m，水箱水位按2m 考慮，故消防水箱相對(duì)0.00 最大靜壓為103.90m。故本項(xiàng)目室內(nèi)消火栓系統(tǒng)綜合考慮需分區(qū)。筆者結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況提出了以下兩種分區(qū)方案。

方案一：即常規(guī)分區(qū)方法，采用“共用加壓泵組，分設(shè)高低區(qū)管網(wǎng)”：系統(tǒng)設(shè)置一套加壓泵組，分別設(shè)置高低區(qū)兩套消火栓管網(wǎng)，低區(qū)通過高區(qū)減壓閥減壓后供給，高位消防水箱僅接至高區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)，低區(qū)供水樓層原則上盡量少，以減短低區(qū)立管長(zhǎng)度，節(jié)約成本。具體示意圖如圖2。

圖2 常規(guī)分區(qū)系統(tǒng)示意圖

按圖2 分區(qū)的方式，最經(jīng)濟(jì)的做法為，在滿足高區(qū)最不利消火栓靜壓不超過1.0MPa 的條件下，盡量壓低低區(qū)的立管長(zhǎng)度，即圖中只要高位水箱正常水位至A 點(diǎn)消火栓的靜壓不超過100m，則A 點(diǎn)以上樓層均可以全部劃入高區(qū)，A 點(diǎn)以下全部樓層可劃入低區(qū)，壓低A 點(diǎn)，即可減短各棟低區(qū)立管的長(zhǎng)度，若樓棟較多，經(jīng)濟(jì)性可明顯提高。

上述做法雖然可行，但也存在一些不足，一是地下室需設(shè)置兩套高低區(qū)環(huán)網(wǎng)，且每棟高層住宅均需設(shè)置高、低區(qū)兩套立管，造成管網(wǎng)復(fù)雜，立管較多，占用住宅公共空間[2]，特別是當(dāng)?shù)叵率矣腥朔拦δ軙r(shí)，防護(hù)閥門數(shù)量將大大增加；二是每棟住宅需分設(shè)高低區(qū)水泵接合器，數(shù)量較多，容易混接，且因減壓閥的單向性及減壓性，低區(qū)的水泵接合器僅能供應(yīng)低區(qū)，高區(qū)的水泵接合器雖能供應(yīng)高低區(qū)，但因向低區(qū)供水時(shí)經(jīng)過減壓閥，壓力被減掉一部分，容易出現(xiàn)壓力不足，無形中增加了供水的能耗。

針對(duì)以上問題，筆者結(jié)合該項(xiàng)目的具體特點(diǎn)，考慮到最高的三棟建筑分別為29 層、31 層、32 層，筆者試想若能將低區(qū)的供水范圍提高至29 層，則小于等于29 層的全部樓棟均僅需低區(qū)供水即可滿足要求，需要?jiǎng)澐指叩蛥^(qū)的僅剩下31 層及32 層的兩棟樓，且該兩棟樓距離較近，管網(wǎng)增加不多，這樣便可以大大的簡(jiǎn)化管網(wǎng)，減短管道長(zhǎng)度，且對(duì)僅需低區(qū)供水的樓棟也可以節(jié)約住宅公共部位空間，更不必分設(shè)高低區(qū)水泵接合器。

根據(jù)上述想法，筆者試著進(jìn)行水力分析，首先按方案一的分區(qū)思路，地下室設(shè)置一套加壓泵組，低區(qū)管網(wǎng)通過高區(qū)減壓后供給，因低區(qū)供水范圍擬劃分至29 層，此時(shí)減壓閥后壓力需滿足以下三個(gè)條件[3]。

⑴29 層處最不利消火栓靜壓不小于7 米；

⑵主泵動(dòng)作后最不利消火栓充實(shí)水柱滅火壓力要求（即“消規(guī)”7.4.12 規(guī)定的消火栓栓口動(dòng)壓不應(yīng)小于0.35MPa）；

⑶閥后壓力不超過1.0MPa，否則需再次分區(qū)，失去分區(qū)意義。

這么一來，低區(qū)最多能供水至約65m 高的樓層（100－35=65，損失暫不計(jì)），約21 層，可見按方案一的思路無法滿足設(shè)想的“低區(qū)劃分至29 層”的要求。

根據(jù)以上分析，我們可以發(fā)現(xiàn)最大的問題在于減壓閥條件中的第2 點(diǎn)，即減壓閥后壓力需滿足最不利消火栓充實(shí)水柱滅火壓力的要求，所以才會(huì)導(dǎo)致低區(qū)的供水高度無法提高，要想提高低區(qū)供水高度，唯有將上述條件中的第二個(gè)剔除考慮，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)必須進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)調(diào)整。

針對(duì)本工程特點(diǎn)，筆者綜合考慮后提出了“分設(shè)高低區(qū)泵組，共用高位消防水箱”的設(shè)計(jì)方案（以下簡(jiǎn)稱方案二），相當(dāng)于將本小區(qū)劃分為兩個(gè)組團(tuán)，一個(gè)由小于等于29 層的建筑組成（簡(jiǎn)稱a 組團(tuán)），一個(gè)由大于29 層的建筑組成（簡(jiǎn)稱b 組團(tuán)，僅26#、27#兩棟），其中a 組團(tuán)及地下室均采用低區(qū)泵組供給，由27#樓屋頂高位消防水箱單獨(dú)引一根出水管接至地下室低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)；b組團(tuán)因建筑高度較高，必須分區(qū)，為避免低區(qū)立管較長(zhǎng)并考慮到低區(qū)上環(huán)網(wǎng)難以設(shè)置（因部分立管分設(shè)于兩個(gè)不同的單元，難以聯(lián)通），故26#、27#樓僅將一層劃為低區(qū)，其余二層及以上劃為高區(qū)，經(jīng)計(jì)算，高位消防水箱距離二層消火栓靜壓已小于1.0MPa（99.8m），可滿足分區(qū)要求。具體示意圖如圖3。

按圖3 方式需注意，因高低區(qū)共用高位消防水箱，且管網(wǎng)各自獨(dú)立，故高位消防需單獨(dú)設(shè)一出水管接至低區(qū)環(huán)網(wǎng)并設(shè)減壓閥，閥后壓力小于1.0MPa 且可滿足a組團(tuán)最不利消火栓靜壓要求，即上圖中B 點(diǎn)處靜壓不小于7 米，相當(dāng)于在a 組團(tuán)的最高點(diǎn)設(shè)置高位消防水箱。

圖3 并聯(lián)分區(qū)供水示意圖

根據(jù)上述示意圖，a 組團(tuán)最高點(diǎn)29 層消火栓標(biāo)高為85.9m，故消防水箱出水管減壓閥后壓力至少應(yīng)大于等于85.9+7=92.9m（按減壓閥安裝高度為0.00），本項(xiàng)目取95m，經(jīng)復(fù)核，地下室消火栓靜壓為99m，可滿足要求。

通過上述兩種方案對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)第二方案減壓閥后壓力僅需滿足第一方案中的1、3 條件即可，成功剔除掉了減壓閥的第二個(gè)要求條件，這樣便大大提高了低區(qū)的供水高度，同時(shí)，所有采用低區(qū)供水的樓棟均只需設(shè)一組水泵接合器即可，管網(wǎng)可大大簡(jiǎn)化，施工上亦較為簡(jiǎn)單。本項(xiàng)目最終采用了方案二即“分設(shè)高低區(qū)泵組，共用高位消防水箱”的供水系統(tǒng)，并通過施工圖審查及消防部門審核。

3 小結(jié)及建議

綜上，筆者認(rèn)為該兩種方案各有利弊，實(shí)際中應(yīng)結(jié)合具體工程情況進(jìn)行采用，當(dāng)小區(qū)內(nèi)大部分為一類高層住宅且高度較高均需要分區(qū)時(shí)，可采用方案一的常規(guī)分區(qū)方式，所有需分區(qū)的樓棟均分為兩區(qū)，在滿足高區(qū)最低處消火栓靜壓不超過1.0MPa 的前提下且盡量壓低低區(qū)供水層數(shù)（即縮短低區(qū)立管長(zhǎng)度），提高經(jīng)濟(jì)性；

當(dāng)小區(qū)內(nèi)存在若干種不同樓層高度的高層住宅且各種類數(shù)量均勻時(shí)，如6 棟17 層、7 棟18 層、6 棟33層，同樣可采用方案一的常規(guī)分區(qū)方式，只是此時(shí)宜將低區(qū)劃分至18 層，而不宜再采用壓縮低區(qū)供水樓層的做法，這樣所有18 層及以下的樓棟均只需接入低區(qū)即可；當(dāng)小區(qū)內(nèi)存在多種樓層高度的住宅類型時(shí)，如本項(xiàng)目的情況，則建議結(jié)合方案一二綜合對(duì)比分析擇優(yōu)選擇。