超高層現(xiàn)代住宅小區(qū)消防給水系統(tǒng)的方案選型

唐 國 鋒

(中哲國際工程設(shè)計有限公司，江蘇 南京 210019)

隨著我國綜合國力的增強(qiáng)與城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，越來越多的高層及超高層住宅小區(qū)出現(xiàn)在城市建設(shè)中。尤其是超高層住宅，人口密度大，疏散困難，高度大都超出消防車的撲救能力，發(fā)生火災(zāi)時，立足“自救”，如何做到滿足文獻(xiàn)[1]的要求，系統(tǒng)安全可靠尤為重要。本文以太倉某現(xiàn)代住宅小區(qū)為例，給出一套完整的超高層住宅設(shè)計思路，并進(jìn)行總結(jié)與探討。

1 工程概況

本工程位于太倉市鄭和大街北側(cè)，錢涇路南側(cè)，總建筑面積284 001 m2，其中地上建筑面積193 667 m2，地下建筑9 033 m2，單體主要包括：46F住宅1棟，47F住宅1棟，33F住宅5棟，28F住宅1棟，16F辦公樓(社區(qū)中心)1棟，3F幼兒園1棟，商業(yè)若干，地下2F，為地下汽車庫，配套配電房、泵房若干。

2 消防給水形式的規(guī)范要求

文獻(xiàn)[1]第6.2.2條：“分區(qū)供水形式應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)壓力、建筑特征、經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)和安全可靠性等綜合因素確定，可采用消防水泵并行或串聯(lián)、減壓水箱和減壓閥減壓的形式，但當(dāng)系統(tǒng)工作壓力大于2.4 MPa時，應(yīng)采用消防水泵串聯(lián)或減壓水箱分區(qū)供水形式”。由此可見，在系統(tǒng)工作壓力不大于2.4 MPa時，一定條件下可采用消防水泵并聯(lián)(建筑各豎向分區(qū)獨立設(shè)置增壓系統(tǒng)的供水形式)、串聯(lián)(建筑各豎向分區(qū)水泵串聯(lián)逐級增壓的供水形式)、減壓水箱和減壓閥減壓給水(常高壓給水系統(tǒng))都是可行的；系統(tǒng)工作壓力大于2.4 MPa時，只有采用串聯(lián)或減壓閥減壓的給水形式。

3 消防給水形式的方案選擇

1)并聯(lián)給水(見圖1)，系統(tǒng)共分成3區(qū)，低區(qū)-2F～17F，中區(qū)18F～34F，高區(qū)35F～47F，屋面設(shè)置36 t高位水箱，地下車庫設(shè)置消防水池與消防泵房，泵房內(nèi)設(shè)置高區(qū)與中區(qū)2組消防泵?；馂?zāi)初期高區(qū)由屋面消防水箱直接供水，中低區(qū)由水箱減壓供水，各自出水管分別設(shè)置量開關(guān)，火災(zāi)時，高區(qū)由高區(qū)流量開關(guān)或壓力開關(guān)聯(lián)動啟動消防泵供水，中區(qū)與低區(qū)由中區(qū)流量開關(guān)或壓力開關(guān)聯(lián)動消防泵啟動供水，其中中區(qū)由中區(qū)消防泵直接供水，低區(qū)由中區(qū)消防泵與減壓閥聯(lián)合供水；中區(qū)與低區(qū)水泵結(jié)合器直接設(shè)置，受消防車供水高度影響，高區(qū)水泵結(jié)合器需要在第2避難層設(shè)置手抬泵接口。中區(qū)設(shè)計工作壓力約為1.55 MPa，系統(tǒng)工作壓力2.0 MPa；高區(qū)設(shè)計工作壓力約為2.0 MPa，系統(tǒng)工作壓力按照1.2倍設(shè)計壓力考慮，約為2.4 MPa，為極限壓力。建筑高層超過140 m時無法采用此系統(tǒng)；高區(qū)、中區(qū)管材采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅無縫鋼管，閥門等級為2.5 MPa，低區(qū)管材采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅鋼管，閥門等級為1.2 MPa。

2)串聯(lián)給水(見圖2)，系統(tǒng)共分成3區(qū)，低區(qū)-2F～17F，中區(qū)18F～34F，高區(qū)35F～47F，屋面設(shè)置消防水泵房，內(nèi)設(shè)72 t轉(zhuǎn)輸水箱及高區(qū)消防泵，該轉(zhuǎn)輸水箱容積為10 min高區(qū)水箱容積；地下車庫設(shè)置消防水池與消防泵房，消防泵房內(nèi)分別設(shè)置消防轉(zhuǎn)輸泵與中區(qū)消防泵。火災(zāi)初期高區(qū)由屋面水箱轉(zhuǎn)輸直接供水，中低區(qū)由水箱減壓供水，各自出水管分別設(shè)置量開關(guān)，火災(zāi)時，高區(qū)由高區(qū)流量開關(guān)或壓力開關(guān)聯(lián)動啟動高區(qū)消防泵供水，后啟動地下泵房內(nèi)的轉(zhuǎn)輸泵向轉(zhuǎn)輸水箱供水；中區(qū)與低區(qū)由中區(qū)流量開關(guān)或壓力開關(guān)聯(lián)動啟動消防泵供水，其中中區(qū)由中區(qū)消防泵直接供水，低區(qū)由中區(qū)消防泵與減壓閥聯(lián)合供水；中區(qū)與低區(qū)水泵結(jié)合器直接設(shè)置，高區(qū)水泵結(jié)合器需要在第2避難層轉(zhuǎn)輸供水干管處設(shè)置手抬泵接口。高區(qū)消防泵供水管需要走2根立管，下沿至地下車庫向其余單體高區(qū)供水，此給水形式中區(qū)系統(tǒng)工作壓力同并聯(lián)給水，高區(qū)消防泵揚程約為0.45 MPa，管道最低處設(shè)計壓力約為1.87 MPa，系統(tǒng)工作壓力約為1.94 MPa～2.03 MPa，系統(tǒng)工作壓力同并聯(lián)相比系統(tǒng)工作壓力明顯降低，轉(zhuǎn)輸消防泵揚程約1.65 MPa。高區(qū)下沿供水立管、中區(qū)管材采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅無縫鋼管，閥門等級為2.5 MPa，低區(qū)管材采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅鋼管，閥門等級為1.2 MPa。

3)減壓閥分區(qū)給水：與圖1類似，系統(tǒng)共分成3區(qū)，低區(qū)-2F～17F，中區(qū)18F～34F，高區(qū)35F～47F，屋面設(shè)置36 t高位水箱，地下車庫設(shè)置消防水池與消防泵房，泵房內(nèi)只設(shè)置高區(qū)消防泵?；馂?zāi)初期高區(qū)由屋面消防水箱直接供水，中低區(qū)由水箱減壓供水，火災(zāi)時，皆由流量開關(guān)或壓力開關(guān)啟動高區(qū)消防泵，直接供水或減壓閥減壓供水。適用的建筑高度、水泵結(jié)合器的設(shè)置、管材、閥門等基本與并聯(lián)給水形式相同。

4)減壓水箱給水：與圖2類似，采用此系統(tǒng)時，通常為常高區(qū)給水系統(tǒng)。屋面設(shè)置消防水泵房，內(nèi)設(shè)高位消防水池及高區(qū)消防泵，高位消防水池容積為火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)消防用水量之和；地下車庫設(shè)置低位消防水池與消防泵房，消防泵房內(nèi)只設(shè)置消防轉(zhuǎn)輸泵，中區(qū)由屋面重力水池直接供應(yīng)，低區(qū)由屋面重力水池與避難層減壓水箱聯(lián)合供水，當(dāng)然低區(qū)也可以采用屋面重力水池與減壓閥聯(lián)合供水。轉(zhuǎn)輸干管上設(shè)置水泵結(jié)合器，同時需要避難層處設(shè)置手抬泵接口。除高區(qū)下沿供水立管采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅無縫鋼管外，其余采用加厚或內(nèi)外壁熱浸鍍鋅鋼管即可。采用此系統(tǒng)時，火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)消防用水量為270 m3，根據(jù)文獻(xiàn)[1]第4.3.11條，高位消防水池容積最小為135 m3，由于高位消防水池重力供水壓力不足之處，同樣需要采用臨時高壓給水系統(tǒng)，高區(qū)下沿向其余單體供水立管最低處設(shè)計壓力約為1.87 MPa，系統(tǒng)工作壓力約為1.94 MPa～2.03 MPa，其余各區(qū)系統(tǒng)工作壓力由高位水箱高度決定。

4 消防給水形式的討論

超高層住宅建筑與公建相比，存在諸多的條件限制，文獻(xiàn)[2]～[4]都有明確的規(guī)定，再加上得房率等避難層難以設(shè)置轉(zhuǎn)輸水箱與轉(zhuǎn)輸泵，通常將屋面加空處理，設(shè)置消防轉(zhuǎn)輸水箱與轉(zhuǎn)輸泵房。

1)并聯(lián)給水與減壓閥分區(qū)給水相比，都受系統(tǒng)工作壓力的制約，建筑高度超過140 m這兩種給水形式都無法應(yīng)用，如果其余單體高度合適，在其余單體上單獨增設(shè)一座低區(qū)高位水箱，不建議在避難層設(shè)置，火災(zāi)時由低區(qū)消防水泵供應(yīng)，這樣低區(qū)管材系統(tǒng)壓力明顯降低，在系統(tǒng)規(guī)模大時有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，減壓閥的可靠性與低區(qū)無關(guān)，中高區(qū)管材系統(tǒng)工作壓力兩系統(tǒng)并無差異，設(shè)備同樣都是集中布置，并聯(lián)系統(tǒng)設(shè)備用房占地面積比減壓閥分區(qū)要大，管道系統(tǒng)相對復(fù)雜，兩者相對串聯(lián)與減壓水箱給水管道系統(tǒng)明顯簡單，減壓閥分區(qū)系統(tǒng)減壓閥設(shè)置較多，后期維護(hù)工作量增大。

2)串聯(lián)給水與減壓水箱減壓給水：系統(tǒng)工作壓力明顯降低，以本項目為例，建筑高度不超過180 m都可以采用本系統(tǒng)，超過180 m時，系統(tǒng)工作壓力大于2.4 MPa，二者都不能采用。建筑高度超過180 m時，只有在避難層設(shè)置消防轉(zhuǎn)輸水箱與轉(zhuǎn)輸泵房。當(dāng)然建筑高度超過180 m的住宅并不多見，大都在150 m左右。二者相比，系統(tǒng)工作壓力有所降低，但是由于需要在屋面設(shè)置消防泵房與水池，設(shè)備增多，結(jié)構(gòu)負(fù)荷最增大，得房率降低，而且都不能集中布置，同時由于消防轉(zhuǎn)輸泵的存在，控制系統(tǒng)明顯復(fù)雜。減壓水箱減壓給水同串聯(lián)給水相比，水池容積增加有限，只有高區(qū)有壓力開關(guān)，中低區(qū)只有流量開關(guān)而無壓力開關(guān)，而且流量開關(guān)只起報警作用，轉(zhuǎn)輸水泵的啟動由高位水池的水位控制，控制系統(tǒng)相對簡單，地下泵房只有轉(zhuǎn)輸水泵，而且系統(tǒng)可靠性更高，管網(wǎng)供水壓力較為均衡。

5 消防給水形式的總結(jié)

從系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、安全性并結(jié)合住宅建筑的特點，可見當(dāng)建筑高度大于180 m時，必須在避難層設(shè)置消防泵房，內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)輸水箱及高區(qū)消防泵，采用串聯(lián)給水；當(dāng)建筑高度在140 m～180 m之間時，住宅建筑首選常高壓給水系統(tǒng)，在屋面設(shè)置消防泵房，內(nèi)設(shè)高位消防水池與高區(qū)消防泵；當(dāng)建筑高度不超過140 m的情況下，住宅建筑首選減壓閥分區(qū)給水系統(tǒng)，屋面只設(shè)置高位消防水箱，選用質(zhì)量可靠的減壓閥，可以滿足文獻(xiàn)[1]的要求；地下消防水池及消防泵房的設(shè)置這幾種消防給水形式基本雷同，只是泵房內(nèi)設(shè)備多少的差異。我院設(shè)計的本項目周邊甲方共有4個地塊，總建筑面積約110萬m2，與本工程類似，為超高層住宅項目，消防給水皆按此方案實施。

6 結(jié)語

住宅項目業(yè)主及業(yè)主與物業(yè)之間糾紛多，針對項目差異，設(shè)計人員應(yīng)本著安全、經(jīng)濟(jì)性及可實施性原則，通過對方案比較，得出適用于本項目的消防給水形式，以適應(yīng)建筑行業(yè)的發(fā)展，滿足人民群眾對美好生活向往的新需求，是走上可持續(xù)發(fā)展之路的基礎(chǔ)和保障。