建筑室内消防系统安全设计方案分析

【摘 要】本文根据消火栓系统在建筑工程中的重要性，结合工程实例，列举了四种消防系统设计方案，通过对方案进行选择分析，为类似建筑消防设计及设计人员提供参考。

【关键词】高层建筑；消火栓系统；消防设计

近年来随着经济的发展，现代高层建筑日趋增多，发达城市建设中尤为增多，但高层建筑一旦发生火灾，室内消防难度就加大，要解决火灾扑救难、防火要求高等问题，就要从消防系统的稳定性与可靠性考虑，尤其对室内消火栓系统不能忽视。本文通过案例分析方法，对一般超高层建筑所采用的四种室内消火栓给水系统进行研究分析，从而得出最优使用方案。

1 项目概况

某建筑高度为125.4m，总建筑面积9.5万m2。地下一层为车库、变配电室及设备用房；地下2层为车库及附属设备用房；1层～12层、14～23层、25～37层为办公，13层及24层为避难层，避难层内设有空调室外机机房、水泵房、电气用房及风机房等；顶层为风机房、电梯机房及水箱间等；屋顶设停机坪。本工程设有室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统等。

2 室内消火栓系统设计方案分析

2.1 消防供水设计要点

根据GB50045—95《高层民用建筑设计防火规范》第7.4.6.5条规定，消火栓栓口的静水压力不应大于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大于0.5MPa时，应采取减压措施。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（2011年征求意见稿）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过2.4MPa。

2.2 设计方案研究

本工程的建筑高度125.6m，消防水池和水泵房设置于地下2层，水泵房至建筑屋面垂直高度为131.5m。根据此种情况，在满足超高层建筑消防设计基本要求的前提下，分别设计了并联分区供水、减压阀减压分区供水、串联分区供水、高位消防水池分区供水四种设计方案。各消防给水系统的方案及具体分析如下：

2.2.1 并联分区给水系统

供水方式介绍：消防给水管网竖向分区时，每个区分别有各自专用消防水泵，并集中设置于消防泵房内。

本工程按照此供水方式，选择设计方案如图1所示。系统分为高、中、低3个区。分区原则充分考虑在避难层设置分区设施和布置管道。其中，地下2层～13层为低区，14～23层为中区，24层以上为高区。低区消防给水由设于地下2层低区消火栓给水泵组供给；中、高区消防给水由设于地下2层高区消火栓给水泵组供给；中、高区消火栓系统的压力依靠屋顶消防水箱间的增压设备确保；低区消火栓系统的压力依靠屋顶消防水箱静水压力确保。低区消火栓系统设置独立低区用水泵结合器，对于超出消防车供水范围的高、中区，设置独立高、中区用水泵结合器，且加设消防水泵结合器接力泵两台。

上述设计方案中，本建筑各分区供水设施集中放置在地下2层消防水泵房内，系统构成简单、各区互不影响，运行和维护管理方便，安全系数较高。考虑到国内消防水泵扬程的局限性和系统管网的承压能力，结合规范对系统压力不宜超过2.4MPa的要求，扣除系统的压力损失及确保最不利点消火栓的0.15MPa压力，理论上此方案适用于供水高度低于180m的超高层建筑。

2.2.2 减压阀减压分区给水系统

供水方式介绍：消防给水管网竖向分区时，通过比例式减压阀或可调式减压阀按照规范要求的系统压力限值，将系统分成若干个分区。减压阀通常有可调式减压阀和比例减压阀两种。可调式减压阀前后最大压差不应大于0.4MPa；比例式减压阀的减压比一般不宜大于3：1，当一级减压阀减压不能满足要求时，可采用减压阀串连减压，减压阀串连减压不宜超过2级。

本工程按照此供水方式，选择设计方案如图2所示。系统分为高、中、低3个区，其中地下2层～13层为低区，14～24层为中区，25层以上为高区，各分区均由设于地下二层消防泵房内的两台消防水泵组统一供水，其中低区和中区通过减压阀减压后供给。各区消火栓系统的增压设施与水泵结合器的设置与并联供水设计方案相同。

与并联供水设计方案相比，此方案是在并联供水方案的基础上，通过在中、低区分别增设一套比例减压阀组并减少一组消防供水泵组来实现。此方案构成简洁明了，减少了各分区的独立供水设备，大大降低了初始投资。但是由于低区和中区的供水压力均通过减压阀减压来实现，因而减压阀的可靠性就成为了系统安全可靠与否的关键，在实际工程中减压阀组宜设计为两组同径并联及在减压阀前后两侧分别增设压力传感器的方式，以确保减压阀组的正常工作，提高系统的安全性。理论上，该设计方案与并联供水设计方案的供水高度均可达到180m。但考虑到加压阀质量的安全、可靠性，此种供水方式一般适用于减压阀组设置数量不多的一般高层建筑的消防供水中，而作为可靠性要求较高的超高层消防供水应谨慎采用。

2.2.3 串联分区给水系统

供水方式介绍：串联分区供水是超高层建筑消防供水中常见的一种形式，消防给水管网竖向分区时，每个区由消防水泵或串联消防水泵分别向上级供水，以满足各分区的消防供水要求。串联消防水泵一般设置在避难层，或者在设备层内。

系统分为高、中、低3个区。地下2层～13层为低区，14～23层为中区，24层以上为高区。低区消防给水由设于地下二层的消火栓供水泵组供给，中区、高区均由设于地下二层的消火栓泵组和设于24层避难层的串联消火栓给水泵及80m3消防转输水箱供给。低区消火栓系统的增压由设于24层的消防转输水箱的静水压力来实现，高、中区消火栓系统设置独立高、中区用水泵结合器，且加设消防水泵结合器接力泵两台。

与前两种供水方案相比，此方案增设了转输供水系统，设备布置比较分散，因而系统构成相对比较复杂，对后期管理的要求较高，前期投入较大，同时，火灾时要求转输水箱的进出水应考虑上、下区的联动启停，对消防泵组的启动顺序有严格的要求，且同时启用的用电设备负荷较大，因而，对于一般超高层建筑而言，采用此种设计方案在经济性和可靠性方面有所不足，不适宜供水高度低于180m的超高层建筑。