重庆市设计院重庆400015
摘要：本文主要介绍建筑高度100米以上的超高层建筑消防给水系统设计中的一些经验，供同行参考借鉴。
关键词：超高层建筑；消防给水系统
前言：随着我国经济建设的发展和基建水平的进步，城市建筑越建越高，高层建筑已经很普遍，逐渐地也产生了大量的超高层建筑（建筑高度大于100米），有些建筑已经达到了600多米高，先对100米以下的高层建筑，超高层建筑的消防水系统设计更加复杂，本文主要总结罗列超高层建筑的消防水系统设计实际操作上的成熟经验，供同行参考。
1、超高层建筑供水方式
超高层建筑的消防供水方式有三种：串联供水、并联供水及屋顶消防水池常高压供水，项目设计人员应根据建筑的高度、造价及提高建筑有效利用面积（即得房率）等因素综合考虑，进行技术经济方案比选之后确定。一般情况下，当建筑高度不是很高，可控制消防系统最大工作压力（即系统零流量时的水泵扬程）不大于2.4MPa时，可考虑采用并联供水，通常考虑裙房部分为低区系统，塔楼部分为高区系统，两个系统完全独立。当建筑高度达到一定高度时，采用并联供水系统会导致高区系统的最大工作压力大于2.4MPa，此时可考虑采用串联供水系统，串联供水系统可采用设置转输水箱的串联方式或者采用水泵直接串联供水，需要特别注意的是：当采用水泵直接串联供水，由于水泵出水口的止回阀闭水性能并不是绝对的，少量的水在高压之下渗透止回阀之后，会把高区系统的水压回传到转输泵前管道，造成转输泵前管道严重超压导致系统损坏等严重后果，因此，需要在串联水泵之前设置倒流防止器阻断高区水压的回传，这种方式，实际上就是用倒流防止器代替了转输水箱，在技术上是可行的，但是，设计上应注意，水泵的控制方式必须是先启动初级泵，转输水泵延后10秒左右再启动，否则容易造成转输水泵干烧过热故障，在超高层项目的实际案例中，由于采用水泵直接串联的供水安全性要低些，主流转输供水方式还是采用转输水箱+转输泵的方式居多。
2、屋顶设置常高压消防水池
超高层建筑火灾危险性大，火势蔓延速度迅速，人员疏散困难，扑救难度大，极易导致巨大的人员伤亡和经济损失。另由于建筑高度超过普通消防车扑救范围，需要安全性更高的消防系统。临时高压消防泵控制系统较为复杂，尤其高区消防时，消防泵的启动需一系列设备联动完成，存在电器或机械故障风险，一旦联动出现问题，将直接影响灭火。常高压消防系统时刻保持供水压力和流量，一旦火灾发生，无需启动水泵，最大限度提高消防系统可靠性。虽全部消防水量存于高位消防水池中，增加结构负荷，但一般将消防水池设置于结构核心筒体范围之内，水池的荷载对结构体系影响不大，且对建筑抗震起到一定积极作用，因此，屋顶消防水池常高压供水方式，应成为主流供水方式。超高层建筑群，可通过最高建筑的屋顶常高压水池向较低建筑塔楼实现重力流供水，控制压力不大于2.4MPA。
3、转输供水方式与屋顶常高压供水方式的对比
由于每设置一次消防转输，都需要大量占用建筑面积，而设置屋顶消防水池只需要在水池底部设置一个面积较小的消防泵房（解决顶部一定楼层范围的消防水压不足区域），并且设备总存在年久失修出现故障的安全问题，在屋顶设置高位消防水池的方式始终都是安全性最高的供水方式，因此，我国有些省份直接强调放弃了转输供水方式，当建筑高度大于一定高度时，直接采用屋顶高位水池的供水方式，比如，云南省消防部分有规定，建筑高度大于150米时，必须采用屋顶消防水池常高压供水（顶层一地区域由屋顶消防泵房加压），实际上等于直接放弃了转输供水方式，云南省的设计思路有很大的借鉴意义。例如，一栋170米高的住宅楼，由地下室消防泵房临时高压供水必须设计转输设备房及水箱间串联转输，但如果在屋顶建设常高压消防水池重力供水，在地下室设置2台（一用一备）补水泵（扬程不大于200米）向高位水池补水，并在屋顶层设计一个服务于顶部大约10层范围的临时高压消防泵房（没有转输水箱占用建筑面积），避免了设置中间消防转输泵房，由此提高了得房率，间接提升了项目的产出价值。
4、减压分区设计的考虑
不管是串联供水、并联供水还是高位水池常高压供水，为了控制系统水压在规范值之内，都需要进行减压分区，应注意合理设置减压分区，减压分区分减压阀减压及减压水箱减压方式，由于减压阀并不能绝对闭水，经过一段时间，水压会穿透减压阀，等同于减压阀损坏，所以系统设计应考虑在减压阀损坏的情况下，最大水压不会对系统造成破坏，应在各减压阀之后设置泄压阀或安全阀对系统进行超压保护，并宜将减压阀后的压力表设置成电接点压力表触发声光报警，以监控减压阀是否损坏。
5、关于转输泵思考
转输泵的作用有两种情况，第一种情况是前文所述的转输泵直接向高区系统加压供水，转输泵直接就是消防主泵的作用，此时，转输泵需要设置一用一备两台消火泵及一用一备两台喷淋泵，流量满足系统设计流量的要求；另外一种情况是，当建筑高度达到一定程度设置了屋顶常高压消防水池供水，同时，如果采用地下消防水泵向高位消防水池补水水泵扬程超过了200米扬程（此时水泵零流量时水泵扬程将大于2.4MPa），将需要设置转输泵向高位水池接力补水，严格意思上，改转输泵本质上是消防水池的补水泵，所以，此时转输泵只需要设置一用一备两台泵，并且流量只需要满足在规范规定时间内补满消防水池即可。实际上，由于屋顶消防水池已经储存了一次火灾的全部消防用水，且水池分成了两格，屋顶消防水池可以由高区生活给水管完成补水，实际上可以不设消防转输补水泵，这个问题存在一定的争议性，实际设计中，可以考虑取消转输水箱，由倒流防止器代替消防水箱，设置倒流防止器+接力转输补水泵串联供水的方式向高位消防水池补水，这样可以避免转输水箱占用大量的建筑面积。当项目设置了转输泵时，一般情况下，意味着高区系统已经超出了消防车通过水泵接合器直接供水的高度范围，此时，如果火灾时电力系统出现故障，转输系统将处于瘫痪状态，因此，转输泵可以考虑采用柴油泵作为备用泵，柴油泵的国家制造标准规定柴油泵本身的油箱储存燃料为柴油泵运行3h的燃料，因此不必要考虑另外再储存燃料。
6、手抬接力泵的设计思考
规范规定，当系统设置了转输泵时，高区系统已经超出了消防车通过水泵接合器直接供水的压力范围时，为避免发生火灾时电力系统瘫痪导致转输泵无法起作用，应设置手抬接力泵转输供水的接口，如何合理预留转输水泵的接口？大多设计人员都是在消防水泵吸水管及高区环管上同时预留阀门及法兰供转输水泵两头连接，实际上，消防队员现场操作很难临时快速精准地将手抬泵进出水管通过法兰顺利连接到管网上，在发生火灾时，时间就是生命，要确保手抬泵能快速接入管网系统，因此手抬泵出口端宜通过水泵接合器来完成快速对接，因此，高区环管上的预留口宜采用水泵接合器的方式进行预留。
7、转输设备房的设置位置
因为转输设备房与主水井的管道联络比较密集，因此，转输泵房应靠近水井布置以便转输设备房的管道能以最短的距离与水井发生联络以免影响层高。为了最大程度减少生活水泵房对周围住宅、公寓、酒店客房等对噪音比较敏感的户内用房的影响，宜将水泵房设置在上下层的公共区域范围内，同时，水泵房采用浮动地台或者设置结构架空措施来减少震动噪音的传递。
8、消火栓立管及消防箱的布置
超高层公共建筑，由于后期装饰的需要，核心筒体之外的区域建筑隔墙随时都有可能发生灵活改变，为了最大程度适应后期装饰的需要，消火栓立管及消防箱尽量布置在核心筒范围内，个别消防箱可以考虑嵌入核心筒体结构剪力墙上，需要在方案阶段表达在方案图上，以便结构专业配合设计。