某超高层建筑消防系统设计探讨

某超高层建筑消防系统设计探讨

彭勃1 骆芳2 蔡虎2

（1中建三局投资发展公司 武汉 430071；2中南建筑设计院股份有限公司 武汉 430071）

摘要：在超高层建筑中，消防转输系统是消防给水系统中非常重要的组成部分，消防系统的设计及控制对消防安全性起着重要作用，本文结合某高层建筑消防系统工程实例对消防转输系统的控制、水泵接合器接力进行探讨。

关键词：超高层、消防转输、消防控制、水泵接合器接力。

引言：在超高层建筑的消防设计当中，供水分区主要有三种：（1）消防水泵的串联供水的系统；（2）设置消防转输水箱的供水系统；（3）设置减压水箱、减压阀的减压分区供水系统；本项目结合消防水泵的串联供水及设置消防转输水箱的供水系统分别展开讨论，本项目参照的当时的规范《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95 2005年版）设计。

1、消防水泵串联供水：

1.1、供水分区

本项目建筑高度178.5m，主要功能为办公，楼层共41层，原设计消防系统分为上下两个大区加压供水。下区消防系统供水范围为地下三层至二十三层加压供水系统，由设于地下三层水泵房内的消火栓给水加压泵供水；上区消防系统供水范围为二十四至屋顶机房层加压供水系统，由设于二十七层（避难层）水泵房内的消火栓给水加压泵与地下三层水泵房内的消火栓给水加压泵垂直串联供水，十六层避难层设水泵接合器接力供水泵和供消防部门消防接力增压使用的消防接驳口，二十七层设置有效容积不小于18m³的消防水箱作为下区消防系统高位水箱，为了使消火栓栓口的静水压力不大于1.0MPa,每个加压供水系统供水管网在竖向上均采用减压稳压阀分为若干分区供水。每个分区管网各自构成环状，并用阀门分成若干独立段，以利检修，系统流示意图如左图：

1.2、水泵串联供水优点

1）、本项目设置转输消防泵的避难层面积较小，且暖通、电气专业的设备机房均在次避难层集中设置，为了节省避难层设备间的面积，保证避难区的面积满足使用要求，原设计采用了转输水泵垂直串联的供水系统，该系统无需设置中间较大的消防转输水箱，从而节省避难层设备间的面积，且设备荷载较小；

2）、水泵串联供水系统可以利用下区消防水泵富余的压力从而减小上区水泵的扬程，但是上区消防泵停泵时，如不采取措施上区消防管网的水压回传会损坏下区消防泵，本设计在次级泵水泵吸水管上装设了倒流防止器，出水管上装设了快闭止回阀和水锤吸纳器可以防止水压回传。串联泵系统小流量时管网压力较正常工况相比增大很多，本设计水泵承压、消防管材承压能力已考虑了此影响。

2、设置消防转输水箱供水系统：

2.1、供水分区：

原设计消防泵垂直串联的消防供水形式，已通过相关的部门审查，经批准后进行消防施工，后根据当地消防部门提出的新要求，需要采用设置消防转输水箱的供水形式，因而对原设计进行调整，但因地下室部分已施工完毕，无法增设消防转输水泵，故采用下区消防泵兼做消防转输水泵的供水形式，后经当地消防部门审核通过， 下区消防系统供水范围为地下三层至二十三层加压供水系统,由设于地下三层水泵房内的消火栓给水加压泵供水；上区消防系统供水范围为二十四至屋顶机房层加压供水系统，由设于二十九层水泵房内的消火栓给水加压泵与转输水箱供水，转输水箱有效容积不小于60m³，16层避难层设接力供水泵和供消防部门消防接力增压使用的消防接驳口，为了使消火栓栓口的静水压力不大于1.0MPa,每个加压供水系统供水管网在竖向上均采用减压稳压阀分为若干分区供水。每个分区管网各自构成环状，并用阀门分成若干独立段，以利检修，流程图如左图：

3、本项目调整为设置消防转输水箱的消防系统后的控制：

3.1、消防水泵的启停控制：

本项目下区消防泵兼做了上区消防转输泵，控制形式如下：1）低区发生火灾，启动低区消防栓按钮，启动地下室消火栓泵，同时反馈消防信号至消防控制中心及人员值班室，转输水箱兼做低区高位消防水箱；2）高区发生火灾启动高区消防栓按钮，启动高区消防水泵，并反馈消防信号至消防控制中心及人员值班室，当转输水箱水位降至缺水报警水位时，转输水箱进水管电动阀开启，地下室下区消防泵向转输水箱供水，当转输水箱水位升至满水报警水位时，转输水箱进水管电动阀关闭，水箱停止进水，消防泵不设置自动停泵，消防系统系统设置持压泄压阀，泄水回流至消防水池内，消防水泵由消防控制中心人工停泵。

3.2、转输消防水箱进水控制

本项目的消防转输水箱的进水管上设置电动控制阀及液位传感器，当消防转输水箱的液位到达满水报警水位时，电动阀关闭，这时消防转输水泵的压水管会出现超压，当消防系统零流量情况下持续时间太久，水泵机组可能因过热保护导致停泵，为解决这一问题，本项目下区消防水泵出水管上设置了持压泄压阀，泄压值比水泵正常的工作压力大10m，当转输水箱进水管的水力电动阀因满水而关闭，下区管网压力达到泄压阀的设定压力时，泄压阀开启，泄水回流至消防水池，可保证下区消防水泵的连续运行，不会导致零流量时水泵过热停泵，且下区消防泵的泄压阀因管网压力下降至设定压力后而自动关闭，通过泄压阀的重复启闭的方式，解决下区消防系统管网的超压问题。

4、消防水泵接合器接力系统

本项目设计时，因结合当地消防车供水高度，为了保证消防水泵接合器供水的可靠性，本项目十六层避难层设计了消防水泵接合器接力系统，详下图：

其中：阀3、阀4为水力电动控制阀，可由消防中心控制启闭，也可由人工启闭，消防水泵接合器接力系统主要工作原理：平时阀2、阀4常闭，阀1、阀3常开，消防车通过水泵接合器直接往高区消防系统供水；当消防车供水压力不足，需要水泵接力供水时，关闭阀3，打开阀4，启动水泵接合器接力泵，消防车供水至接力水箱内，通过水泵接合器接力泵往高区消火栓系统供水；当需要手摇泵使用时，关闭阀3、阀4，开启阀2，消防救援人员使用手摇泵通过接驳口往高区供水，现场及消控中心设置操作控制的铭牌，便于后期的维护及管理。

5、消防控制

5.1本项目设计消防系统控制

1）低区发生火灾，启动低区消防栓按钮，启动地下室消火栓泵，同时反馈消防信号至消防控制中心及人员值班室，转输水箱兼做低区高位消防水箱；2）高区发生火灾启动高区消防栓按钮，启动高区消防水泵，并反馈消防信号至消防控制中心及人员值班室，当转输水箱水位降至缺水报警水位时，转输水箱进水管电动阀开启，地下室下区消防泵向转输水箱供水，当转输水箱水位升至满水报警水位时，转输水箱进水管电动阀关闭，水箱停止进水，消防泵不设置自动停泵，消防系统系统设置持压泄压阀，泄水回流至消防水池内，消防水泵由消防控制中心人工停泵。

5.2、按现行消防规范的消防系统控制要求

1）火灾时，消火栓水泵出水管上压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关将火灾信号传至消防控制中心及泵房内消火栓加压泵控制箱，启动消火栓加压泵，并反馈信号至消防控制中心。消火栓加压泵也可在消防控制中心遥控启动和在水泵房内手动启动。上区消防泵启动时，转输泵应在上区水泵启动后再启动。消火栓箱内消防紧急按钮启动后，消火栓箱指示灯亮，信号传至消防控制中心（显示火灾位置）及启动消火栓泵的联动触发信号。信号直接工频启动消防水泵，启动时间小于2min。消火栓加压泵也可在消防控制中心遥控启动和在水泵房内手动启动。

2）高区消防泵及消防转输泵采用逻辑控制，高区消防泵启动后，消防转输泵就需要启动，一般来说，消火栓水枪的额定流量5L/s，若按设计流量40L/s计，那么火灾初期消防用水量通常达不到设计流量，从而导致消防转输泵的输出流量远大于上区消火栓的用水量，消防转输水箱容积不大，且火灾时消防泵不允许自动停泵，可能导致消防转输水箱因满水而溢流，因此需要设置水箱溢流水回流至消防水池的管道，来保证消防储水在火灾期间因为溢流导致无法被完全利用。

6、结语

本项目建成经消防部门验收，测试、试验均可满足消防要求，投入使用后至今系统运行良好；随着现代社会超高层建筑的增多，火灾发生的形式多种多样，可靠的消防系统可以最及时有效的扑灭火情，大大减少人员伤亡及财产的损失，高层建筑消防系统设计因地制宜，根据每个项目的实际情况，在满足规范的基础上，合理的设计，使得消防工程更加的稳固可靠。

参考文献

1、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95 2005年版）

2、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001 2005年版）

3、《全国民用建筑工程设计技术措施》2009年版。

4、《消防联动控制系统》（GB16806-2006）