超高層誕生于19世紀末的美國，起初是為了緩解城市用地緊張，促進商業發展。随着我國國民經濟的快速發展及城市化進程的加快，越來越多的超高層建築出現在國内各大城市，其建築高度也不斷刷新城市的天際線。這類建築普遍具有人員密集、功能複雜、火災危險性大、人員疏散緩慢以及外部撲救困難等特點，特别是建築高度超過250ｍ 以上的超高層，其消防系統的設置原則應立足于自防自救，消防給水設施的可靠性尤為重要。

2018年公安部消防局發布了《建築高度大于250ｍ民用建築防火設計加強性技術要求（試行）》（公消[2018]57号，簡稱《技術要求》），《技術要求》中提及不少關于超高層建築消防給水的加強措施，本文将結合具體項目，對消防給水雙路供水及自動噴水滅火系統環狀供水的實現及相關問題進行探讨。樹上鳥教育給排水設計楊老師

杭州某300 ｍ 超高層項目消火栓給水系統示意如圖１所示，消防給水（包括室内消火栓及自動噴淋）最初按《技術要求》進行設計。《技術要求》中第14條規定“室内消防給水系統應采用高位消防水池和地面（地下）消防水池供水。高位消防水池、地面（地下）消防水池的有效容積應分别滿足火災延續時間内的全部消防用水量”。此條文一方面規定了250ｍ 以上超高層必須采用常高壓給水消防給水系統，即屋頂設置高位消防水池的給水方式。

另一方面也強調了雙水源的重要性，即高位消防水池及地面（地下）消防水池有效容積需同時滿足全部消防水量的要求，相較于目前已建或在建的超高層項目所采用的串聯臨時高壓給水系統和屋頂消防水池的常高壓給水系統，其消防水池容積相當于增大了1倍，消防給水系統的可靠性大大提高。該條文解釋中說明消防給水、自動噴水滅火系統保證設置1個供水水源即可，雙水源無需同時向管網供水。

原設計室内消防系統采用分區供水，除頂部最高分區采用臨時高壓制以外，其餘分區均為常高壓重力供水，并采用減壓水箱或減壓閥分區。在屋頂及地下一層均設置有消防水池及消防水泵房，消防水池儲存用水按同時開啟的滅火設施用水量之和計，另外在160ｍ中間避難層設置有高區消防轉輸水箱及消防轉輸水泵，消防轉輸水箱有效容積按規範取60ｍ３。

室内消火栓及自動噴淋系統合用消防轉輸水泵，消防轉輸水泵最大設計流量100Ｌ／ｓ，其揚程按消防轉輸總管出口自由水頭不小于2ｍ 計算。地下一層低區消防水泵房及避難層消防轉輸水泵房内均設置消防轉輸泵４台（３用１備）；屋頂消防水泵房内則分别設置臨時高壓室内消火栓給水泵及自動噴淋給水泵各２台（均１用１備）。消防轉輸泵的啟動由其對應供水的消防水池（或消防轉輸水箱）内的電液位計控制。

火災初期，屋頂高位消防水池向着火區域室内消火栓及自動噴淋系統供水，當液位下降至一定高度時，啟動避難層的１台高區消防轉輸泵向高位消防水池供水，随着消防轉輸水箱液位的降低，連鎖啟動地下一層消防水泵房内的１台低區消防轉輸泵，由地下消防水池向消防轉輸水箱供水。

随着消防流量和用水量的逐漸增大，當高位消防水池液位持續降低至不同設定高度時，則依次啟動避難層的其餘高區轉輸泵，往高位消防水池供水，同時消防轉輸水箱液位的下降則依次連鎖啟動地下一層消防轉輸泵向消防轉輸水箱供水，以達到火災期間消防轉輸泵持續通過高位消防水池向着火區域供水的目的，超過實際消防流量的消防用水則通過大口徑溢流管回流至地下消防水池。

在項目消防專家論證會上，有關專家提出“地下消防水池、消防水泵與高位消防水池形成的雙水源同時向水滅火設施供水”，即雙路供水的加強措施。顯然，雙路供水的做法相較于原設計單純的雙水源，其供水安全性及可靠性更高，更符合超高層的自防自救的消防設置原則。

按常規做法，若消防給水系統要實現雙路供水，需同時設置常高壓給水系統及串聯臨時高壓消防給水系統的所有設備及管路，不僅設備管線繁多、機房管井布置困難，還會造成初投資增大，後期管理維護複雜，該做法顯然不是很合理。

以室内消火栓系統為例，筆者的解決方案是在高、低區消防轉輸泵立管在第６、第３和第１避難層處分别接出２根供水總管，并設置減壓閥及止回閥與原高位消防水池或減壓水箱重力供水總管連通，使得在連通處的水泵供水壓力與重力供水壓力基本相同（見圖２）。

因此，當火災發生區域的實際消火栓用水量小于轉輸水量時，轉輸泵可以達到向火災區域消火栓給水管網供水的同時，向上部消防給水轉輸水箱或高位消防水池供水的目的，其供水壓力及流量均滿足要求。另外設置聯通管後，消防轉輸泵供水無需逐級轉輸至屋頂消防水池才能供至各分區，縮短了供水路徑，從而增加了消防給水系統的可靠性。

以上方案存在２個問題：

①頂部最高分區消防給水管網無法和高區轉輸水泵聯通，火災時仍隻能采用屋頂消防水池這一單水源通過最高分區消防給水泵向其給水管網加壓供水，無法滿足雙路供水的要求。但筆者認為該分區較小，且配水管網距屋頂消防水池最近，中間無多餘的轉輸設備及控制組件等，發生故障的幾率較小，整體可靠性較高，無需再增加多餘加強措施；

②高、低區消防轉輸泵分别通過屋頂消防水池或消防轉輸水箱的液位啟泵，火災發生後距消防轉輸泵啟泵間隔時間較長，由此造成火災初期僅有屋頂消防水池一路供水，即無法滿足雙水源同時供水的要求。誠然，減小啟泵時間可以通過提高啟泵液位實現，但一方面将啟泵液位設得過高易造成水泵頻繁誤啟動，從而造成屋頂消防水池或轉輸水箱溢流，增加水泵房水淹風險。

另一方面本身常高壓重力供水已屬于較為安全可靠的系統供水模式，通過地下消防水池、消防水泵向水滅火設施供水屬于補充加強措施，故在火災初期無必要啟動消防轉輸泵。綜上，設計最終将第一台轉輸水泵啟泵液位定為最高有效水位以下0.5ｍ。

報警閥組在自動噴水滅火系統中主要用于接通報警水流和延時确認火災，噴頭動作後報警水流驅動水力警鈴和壓力開關報警，并防止水倒流。平時處于常閉狀态，火災時自動開啟。若閥瓣組件因變形或污垢、雜質阻擋或過濾器堵塞等，均會出現報警閥組無法開啟，導則後續配水管網及火災區域無法噴水。

因此，報警閥組在自動噴水滅火系統中的重要性不言而喻。現行國家标準《自 動 噴 水 滅 火 系 統設計規範》(GB50084-2017)規定，當自動噴水滅火系統中設有２個及以上報警閥組時，報警閥組前應設環狀供水管道，而報警閥後的配水管道一般按枝狀管網進行布置。

在項目消防專家論證會上，有關專家提出“自動噴水采用雙立管、雙報警閥”，即設置備用報警閥組的加強措施。根據上文分析，筆者認為适當增加冗餘，設置備用報警閥組可減少因報警閥組故障或檢修關停而導緻無法供水的概率，提高系統可靠性。但若簡單地将原有報警閥組均采用１用１備方式設置，将大量增加報警閥組和供水立管的數量，增大管井内管線布置及後期維護的困難。

筆者的解決方案是在原有枝狀配水管網的基礎上，将同一分區内２組或３組報警閥互為備用，并将報警閥組出水管（即配水幹管）聯通形成環狀供水（見圖３），這樣即使單組報警閥組故障或檢修關停時，仍有互為備用的報警閥組向各樓層配水管網供水，提高了自動噴水滅火系統的整體可靠性。各樓層水流指示器後的配水管及配水支管則仍采用枝狀布置，而未布置成環狀，主要因為本身配水管及支管後的供水環節較少，出現故障導緻火災區域無法噴水的幾率較小，無設置成環狀的必要。

有相關設計人員提出“超高層建築不應采用雙報警閥同時向同一配水管道供水”，“當需采用雙報警閥組的供水方式來提高報警閥組件的可靠性時，報警閥組必須采用１用１備的方式”，主要原因認為初期啟動時流量來自不同的報警閥，将導緻報警

閥流量達不到阈值而無法及時啟泵。筆者則基于以下兩點考慮：

一是在250ｍ 以上超高層采用常高壓消防給水系統，報警閥組的功能僅輸出水流報警信号，無需其壓力開關連鎖啟泵，另外各防護分區的設置的水流指示器以及火災自動報警系統同樣具有報警功能，故即使報警閥流量達不到阈值延遲發出報警信号，也不至影響系統的報警功能。

另一方面根據最新《消防給水及消火栓系統技術規範》(GB50974-2014)，消防水泵的啟動“由消防水泵出水幹管上設置的壓力開關、高位消防水箱出水管上的流量開關，或報警閥壓力開關等開關信号”直接啟泵，各開關信号對連鎖啟動消防泵是“或”的邏輯關系，即任何一個開關信号都能啟動消防泵。

因此，在最高分區已設置有消防水泵出水幹管壓力開關及高位消防水池出生流量開關作為啟泵信号的情況下，即使報警閥組的壓力開關無法及時啟泵，也不會對系統的可靠性造成大的影響，将報警閥組設置為互為備用、配水幹管設置為環狀同時向同一配水管道供水的方式是合理的。

250ｍ 以上超高層建築消防系統的設置原則應立足于自防自救，可采取以下加強措施增加消防給水系統的可靠性：

（１）消防給水系統可采取高、低區消防轉輸水泵轉輸水管分别與原屋頂消防水池及減壓水箱重力供水總管重力聯通的方式，達到雙水源同時向水滅火設施供水，即雙路供水的目的。

（２）自動噴水滅火系統可将各分區内２組或３組報警閥設為互為備用，并将報警閥組出水管（即配水幹管）設置為環狀同時向同一配水管道供水。

作者：汪波 張楠 王靖華 鄭雪梅 金藝蓓 範永歡

來源/轉載：網絡

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