超高层住宅消火栓系统分区方案的分析比较

□ 厦门合立道工程设计集团有限公司 薛俊曦

摘要：结合两个工程实例，针对高度150m左右的超高层住宅，提出了几种可行的消火栓分区方案，并加以分析比较。

关键词：超高层；消火栓分区；静压

随着我国城镇化的高速推进，土地日益成为稀缺资源，超高层住宅房地产业得到空前发展。作为超高层住宅，消防安全具有其独特的工程特点。因为受到消防车性能和高度的限制，超高层建筑需要自救，也就是利用建筑中的消防措施，室内消火栓属于自动消防设施的一个重要构成，需要确保其可靠性和安全性。而如何分区，也是消火栓系统设计重要的第一步。就这方面内容，笔者结合两个工程实例，来阐述消火栓分区的两个方法，供同行们共同探讨。

一、单个屋顶消防水箱的分区方法

本工程位于漳州市角美台商开发区，共2栋超高层住宅，故本工程消防按超高层普通住宅楼进行设计。2栋楼建筑高度均为149.50米，层高2.9m，地上51层，地下2层，地下二层底标高为-9.30。高区消防水箱设于屋顶机房层屋面，标高为155.0m，水箱底标高为155.60m，最高水位为158.20m，最高层消火栓栓口标高为147.70，与水箱底高差10.5米，故水箱设置高度满足要求。

1、方案一：分三个区

常规的做法是消防水箱消火栓出水管仅在屋面接入高区消火栓环网。《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014（以下简称新消规）第6.2.1条规定：消火栓栓口处静压大于1.0MPa时应分区供水。若仅分两个区，为了保证高区最低点消火栓静压小于1.0Mpa，则高区最低点消火栓栓口标高为60.70m，那么低区最高点栓口标高为57.80m。低区压力由高区设减压阀接入提供，若按静压不超过1.00MPa设置阀后压力，无法保证低区最高层消火栓栓口动压不小于0.35MPa。故要分三个区。

避难层位于34层及17层，分区结合避难层设置，可避免消火栓横管影响住宅公共部分层高。故低区为-2层至17层，中高区为18层至34层，高区为35层至51层。地下室消防水泵房内设减压阀接入中高区消火栓环网，设减压阀接入低区消火栓环网。

此方案存在以下缺点：由于分区多，水管井内消火栓立管要增加，则水管井面积也要相应加大，而核心筒内面积紧张，这样就加大了设计配合难度。地下室也要相应增加一个区的环网，两栋楼距离较远，增加了管路造价。

2、方案二：分两个区

若动压静压分开减压，则150m高的建筑分两个区即可。为了避免高区静压对低区的影响，在水泵出水管接入高区消火栓环网的两根主管上均设置止回阀。那低区的静压如何保证，这就需要屋顶水箱消火栓出水管除了接入高区管网外，也接入低区管网，为了使静压小于1.0Mpa，接入低区前设置减压阀，阀后压力保证低区最高点消火栓静压大于0.07Mpa即可。

首先，计算高区最低消火栓标高。水箱最高水位为158.20，为了控制栓口静压小于1.0Mpa，高区最低点消火栓栓口应高于58.20，故定消火栓高区最底层为21层（59.60m）栓口标高为60.70m。

其次，计算屋顶消防水箱接入低区系统的减压阀阀后压力。低区最不利消火栓栓口标高为57.80m，地下二底标高为-9.30m，减压阀设置标高为-8.30m，与栓口高差为66.10m。为了保证栓口静压0.07Mpa，减压阀后压力应为0.731Mpa，取0.74Mpa。减压阀前压力为屋顶消防水箱最高水位至减压阀的静压，即1.67Mpa。于地下二层设置比例式减压阀及可调式减压阀串联的减压阀组。

为满足低区最高点消火栓动压大于0.35Mpa，设置设3：2比例式减压阀于消防泵房内，为低区消火栓提供动压，减压阀后动压1.20Mpa。

工程竖向分为两个区-2层至20（标高73）为低区，27层（标高76.10）至51层为高区。关键点静压及分区示意图如图1。

方法一 关键点动静压汇总表

消火栓所在楼层静压动压-2层（低区最低点）0．74MPa≈1．15 MPa 21层（低区最高点）0．08MPa≈0．35MPa 27层（高区最低点）0．98MPa≈1．14MPa 51层（高区最高点）0．08 MPa≈0．35MPa

方案二减少一个分区，可节省管井空间及管道长度，从而减少造价。然而减压阀虽然属于完全机械式产品，但实际运用过程中，其故障率较高，可能出现两种故障，一是关断型故障，导致减压阀前后隔断，阀后无供水；二是贯通性故障，即阀前阀后压力相同，导致阀后系统超压严重。这样就增加了此系统维护的难度。那静压可否通过其他方式实现减压效果，笔者将通过另一个工程实例来阐述。

二、两个屋顶消防水箱的分区方法

本工程位于天津滨海新区核心区域塘沽城区东北，本项目共10栋楼，其中9栋高层住宅，1栋超高层住宅以及两层地下室。2栋高层住宅消防按一类普通住宅楼进行设计，一栋超高层住宅消防按超高层普通住宅楼进行设计。高层住宅建筑高度为88.50米，超高层住宅建筑高度为149.30米，层高2.9m，地下室底标高为-9.90。超高层屋顶机房层屋面标高为155.10m。 本工程同样通过动压静压分别减压来实现分两个区。要减小静压，除了设置减压阀，还可以通过减少水箱与最低点消火栓的高差来实现。高低区分别设置屋顶水箱，可解决此问题。当地消防局要求每个分区必须独立设置高位消防水箱，此要求较为特殊，但也提供了另一种可行的分区方案。

图1

图2

同样在水泵出水管接入高区消火栓环网的两根主管上均设置止回阀，来避免高区静压对低区的影响。低区屋顶消防水箱设于高层住宅屋面，水箱底标高为89.10，最高水位标高为91.10，地下二层消火栓栓口标高为-8.80。低区最低点消火栓栓口压力为0.99Mpa，满足规范要求。分区时，控制低区最高点消火栓栓口静压大于0.07Mpa，即标高小于82.10m即可。

高区屋顶消防水箱设于超高层屋顶机房层屋面，水箱底标高为155.70m，最高水位标高为157.60m。最高层消火栓栓口标高为147.50，与水箱底高差8.2米，满足规范要求。分区时满足高区最低点消火栓栓口静压不超1.0Mpa，即标高大于57.60m即可。

结合地下室动压减压阀，设4：3比例式减压阀于消防泵房内，为低区消火栓提供动压，减压阀后动压1.35Mpa，由于地块较大，增加了管路损失，为保证低区最高点消火栓栓口动压大于0.35Mpa，低区最高点消火栓控制在75m下。竖向分为两个区-2层至26层（标高73.2）为低区，27层（标高76.10）至51层为高区。关键点静压及分区示意图如图2。

方法二 关键点动静压汇总表

消火栓所在楼层静压动压-2层（低区最低点）0．99MPa≈1．30 MPa 26层（低区最高点）0．17MPa≈0．35MPa 27层（高区最低点）0．80MPa≈0．98MPa 51层（高区最高点）0．08 MPa≈0．35MPa

设置两个屋顶消防水箱的方法优点是减少减压阀的数量，有利于减少系统故障率，降低维护难度。可省去计算静压减压阀的步奏，降低设计难度。但此方法由于增加一个屋面水箱，屋面结构荷载也会相应增加，水箱的造价也比减压阀要高。且会收到建筑高度的限制，若可设置低区屋顶消防水箱的标高过高，使低区最低点消火栓静压超1.0Mpa，则此方法不适用。

三、总结

实际工程中应该根据建筑高度，建筑数量，避难层位置，来合理选择消火栓分区的方法，保证系统供水安全。笔者将自己再设计中的一些总结和心得稍作整理，以求教于大家。

参考文献：

[1]GB50016-2014，中华人民共和国国家标准，建筑设计防火规范．

[2]GB50974-2014，中华人民共和国国家标准，消防给水及消火栓系统技术规范．

[3]GB50015-2003，中华人民共和国国家标准，建筑给水排水设计规范．

作者简介：薛俊曦，女，1985．01，福建厦门，本科中级工程师，给排水。

DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2017.08.036