华东建筑设计研究总院机电一院上海200002
摘要：建筑行业飞速发展，超高层建筑日益增多。本文结合苏州某超高层项目针对超高层项目的水消防系统，对临时高压加转输水箱串联的供水系统与重力与临时高压联合供水的消防系统进行了功能简述及性能对比。
关键词：超高层水消防；临时高压加转输水箱串连供水；重力与临时高压联合供水
现如今，超高层建筑在国内如雨后春笋，竞相出现在全国的各大城市。随着建筑高度的不断攀升，超高层建筑对结构、电气、暖通、给排水等与之配合的各个专业都有了更高的技术要求。对于建筑内的火灾，除了建筑内部的消防系统，来自建筑外部的救援往往只能对50米以下区域的火灾进行扑救；而超过50m的区域只能靠室内消防系统自救。因此对于建筑内火灾的预防与扑救，系统的可靠性起着决定性的作用。
1、项目概况
本项目基地位于苏州工业园区，毗邻金鸡湖。主塔楼建筑高度450m，T1主塔楼共91层，设8个避难层，T2辅楼为13层公寓,T3辅楼为4层商业。地下室共四层，其中地下三、四层局部设有六级人防汽车库。
该项目设计及消防报审时《建筑设计防火规范》GB50016-2014尚未实施，因此按《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）对于超过250m的超高层建筑的水消防系统并无明确规定。仅于第1.0.5条规定：“当高层建筑的高度超过250m时，建筑设计采取的特殊的防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。”《高规》中此条的条文解释为：随着建筑技术的发展和建设规模的不断扩大，高层建筑有日益增多的趋势。目前，我国建筑高度超过250m的民用建筑，数量还不多，在防火措施方面缺乏实践经验。尽管本规范总结了国内高层建筑设计防火经验和借鉴了国外的先进经验，对高层建筑防火应采取的措施做出了相应的规定，但是，由于缺乏经验，对于建筑高度超过250m的民用建筑，需要对消防给水、安全疏散和消防的装备水平等进行专题研究，提出适当的防火措施。因此，为了保证高层建筑设计的防火安全，加强宏观控制，本条规定，凡是建筑高度超过250m的民用建筑，在建筑设计中采取的特殊的防火措施，要提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。本条所称“特殊的防火措施”是指设计中采取了本规范未作规定的或突破了本规范规定的防火措施。
2、临时高压加转输水箱串联系统与重力与临时高压联合供水系统比较
本项目属民用建筑，按同一时间内发生一次火灾设计。根据消防规范规定，设有室内外消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、大空间智能型主动喷水灭火系统、柴油发电机房、日用油箱间、电气机房及弱电机房气体灭火系统、灭火器等。
室内消防给水系统按照压力可分为常高压给水系统和临时高压给水系统；按照给水方式可以分为串联给水系统和并联给水系统；按照供水设备不同可以分为重力式给水和压力式给水系统。各种系统均有其使用范围，但单一的系统方式并不适合本项目。因此设计中将各种方式结合，先后设计了两套消防水系统，分别为临时高压加转输水箱串联的消防供水系统（下文简称“系统A”）及重力与临时高压联合供水的消防系统（下文简称“系统B”）。本文以室内消火栓系统为例，将两种系统进行简单的阐述并做比较。
系统A在地下一层夹层设置了612m³的消防水箱及消防泵房。泵房内分别设置T2公寓室内消火栓加压泵、地下车库及裙房室内消火栓加压泵、办公低区室内消火栓加压泵、高区消防转输泵。另于二十九层、六十三层、八十四层分别设置不小于100m³的消防转输水箱。每个消防水箱间内设置消防转输泵及室内消火栓加压泵。
系统A运作原理为当消火栓动作或经火灾确认后，消防系统能直接或经消控中心联动启动消火栓泵供水灭火。低区发生火灾时，直接启动地下室消防水泵房的低区消火栓泵;当高区发生火灾时，直接启动转输消防水泵房的高区消火栓泵，并同时启动地下室和相应转输消防水泵房的消火栓转输水泵，启动间隔时间不大于20s。
系统B中，T1塔楼85F以上楼层、T2及T3及采用临时高压系统，T1塔楼84F及84F以下采用重力供水系统。消防转输泵通过设置于B1M、29F、63F的转输泵逐级加压供水至93F屋顶540m³的消防水箱。系统同时利用减压阀及29F、63F水箱减压，控制系统分区压力不大于1.0MPa。85F以上由于屋顶消防水箱无法保证消火栓栓口工作压力，故在92F消防泵房设置该区消火栓消防加压泵、增压稳压设备满足火灾时的系统水压要求。T2服务式公寓及T3辅助用房消火栓系统水源由设于B1M的消防水池及消火栓加压泵供给，火灾初期消防用水量由设置于T2屋顶的18m³高位消防水箱及和消火栓消防稳压设备供给。
系统B运作原理为：临时高压区消火栓动作或经火灾确认后，消防系统能直接或经消防控制中心联动启动该区消火栓泵供水灭火;当某个重力供水的消火栓分区发生火灾时，消火栓动作（同时手动按下按钮报警），该区域的消防（减压）水箱出水供水；当该区域水箱水位降至低水位时，优先打开上级水箱补水电磁阀，由上级水箱进行补水；若水箱水位持续降低，则启动下级转输水泵为水箱补水直至设计水位停泵。水箱进水电磁阀及转输水泵的开启均依据相应水箱的水位液位计控制。93F屋顶重力水箱采用液位计控制转输水泵启停，当该区域水箱水位降至低水位时，需依次启动63F、29F、B1M消防转输泵，各泵启动间隔时间不大于20秒。
系统A仅在地下室设置一座612m³的消防水池，其他区域设置转输水箱或稳压水箱。相较于系统B，系统A在塔楼屋面上占用机房面积小，建筑荷载小。而系统B对于本项目来说有着更多的优点。首先是系统的可靠性，在发生火灾时，系统A中一旦消防电源、消防转输水泵或消防加压泵其中任意一个环节出现问题，都将导致系统失效；且整栋塔楼设置了三个转输水箱，系统要求当高区发生火灾时，直接启动转输消防水泵房的高区消火栓泵，并同时启动地下室和相应转输消防水泵房的消火栓转输水泵，启动间隔时间不大于20s。若最高的酒店区域发生火灾，则系统最大响应时间（从确定火灾开始启动系统至满足消防最不利点水量及水压要求）为一分钟。而重力与临时高压联合供水的消防系统中，若酒店区域中最不利的区域发生火灾即酒店临时高压系统区域，则屋顶消防泵房内的加压泵运行即可满足消防需求；若塔楼内重力供水区域发生火灾，则由屋顶消防水箱直接重力供水即可，系统响应时间短，且运行可靠，无需经过多级转输、加压后供给。我们知道，火灾的纵向蔓延是非常迅速的，这一分钟对消防自救有很大的意义。其次，系统B相较于系统A更为精简，转输水箱容积仅需60m³，且转输泵房内仅需设置转输水泵无需设置分区消防加压泵，因此系统内水泵数量相对较少。虽然系统B屋顶需设置540m³的消防水箱，占地面积较大，但在本项目中，为增加建筑内人员的舒适性，于屋顶设置了阻尼器，降低建筑受到风等影响而产生的晃动。在设计过程中，我们将消防水箱与阻尼器巧妙的结合在一起，充分利用了屋顶有限的空间，同时也降低了阻尼器的投资成本（若阻尼器采用金属材质，业主投资增加将以千万计）。
3、结语
综合比较，本项目系统B较系统A响应时间更短，运行更加可靠，转输泵房面积更小。利用阻尼器与消防水箱相结合的方案解决了屋顶消防泵房与其他机房、设备位置冲突的问题，增加了消防系统的可靠性同时节约了业主的投资成本，是一种更适合本项目的系统。
注：本文中水箱容积均指有效容积。