新规范对超高层建筑并联分区消防供水系统设计的影响分析

聂　莉，吕存阵

(1.浙江绿城建筑设计有限公司，浙江 杭州 310007；2.浙江蓝城建筑设计有限公司，浙江 杭州 310030)



新规范对超高层建筑并联分区消防供水系统设计的影响分析

聂莉1，吕存阵2

(1.浙江绿城建筑设计有限公司，浙江 杭州 310007；2.浙江蓝城建筑设计有限公司，浙江 杭州 310030)

摘要：通过对超高层建筑常用的消防供水方式进行分析，同时根据现行的《消防给水及消火栓系统技术规范(GB 50974—2014)》，分析消防供水管网工作压力的计算方法，并通过实例计算，提出了对超高层建筑并联分区供水系统的建议。

关键词：新规范；超高层建筑；并联分区消防供水系统；管网工作压力

我国是目前拥有超高层建筑最多的国家。由于超高层建筑之间高度差异较大，同时建筑内部使用功能复杂，导致超高层建筑的消防系统设计困难。超高层建筑消防系统设计目前可依据的主要国家标准规范是于2014年10月1日实施的《消防给水及消火栓系统技术规范(GB 50974—2014)》(以下简称新规范)。新规范对消防系统供水分区原则，管网工作压力计算方法，消防水池、水箱和水泵房设计，不同的供水方式要求等方面，都作了较为详细的规定。本文以新规范为依据，通过分析常用的超高层建筑消防供水系统，探讨新规范对并联分区消防供水系统设计的影响，提出在新规范下设计超高层建筑并联分区消防系统的建议。

1常用的超高层建筑消防供水系统

常用的超高层建筑消防供水方式有减压阀分区供水系统、并联分区供水系统、串联分区供水系统和高位重力水箱供水系统[1-2]：

1)减压阀分区供水系统通过减压阀或减压水箱减压分成若干个供水分区。该系统具有管路简单，水泵数量少，节省设备用房占地和投资，管理和维修方便等优点。但是，由于减压阀设置较多，因而导致系统可靠性较低，后期对减压阀的管理工作量较大。

2)并联分区供水系统在各竖向分区独立设置增压供水系统，独立运行。该系统具有管路简单，可靠性较高，设备布置集中便于维修，节省设备用房占地等优点。但由于受到管网系统工作压力的限制，使得该系统运用受到限制。

3)串联分区供水系统对建筑竖向分区，逐区串联增压的供水方式。该系统可采用消防泵直接串联或消防水泵结合转输水箱串联的方式。考虑到供水系统的可靠性，新规范建议采用消防水泵结合转输水箱的串联供水方式。该系统具有系统压力均匀，水泵扬程低等优点。但该系统水泵和水箱数量较多，设备用房占地较大且设备布置不集中，不便于维修管理，同时上区供水受下区水箱和水泵影响，供水可靠性较低。

4)高位重力水箱供水方式将消防用水设置于建筑顶部，通过重力对建筑消防系统供水。该系统在供水可靠性方面最高，管网供水压力较为均衡，但同时高位重力水箱体积较大，占地面积较大，对结构负荷较大。

超高层建筑根据不同建筑高度和使用功能，通过技术经济比较，同时综合安全可靠和经济性等因素，选择相应的供水形式。并联分区供水系统是建筑高度在150 m以下超高层建筑消防系统设计中应用较为普遍的系统。但随着新规范的实施，由于管网工作压力计算方式的变化，并联分区供水系统的应用与原来相比进一步受到限制。

2新规范对消防供水系统分区规定及影响

根据新规范规定，消防供水系统在符合下列条件时，应分区供水：1)系统的工作压力不大于2.40 MPa；2)消火栓栓口处静压不大于1.0 MPa；3)自动水灭火系统报警阀处的工作压力不大于1.60 MPa或喷头处的工作压力不大于1.20 MPa。同时新规范对每种消防系统供水方式都作了详细的规定。

从上述规定中可以看出，消防系统的工作压力是决定分区供水的主要因素。新规范对消防供水管网的工作压力与以往相比有了较大的变化，主要体现在水泵零流量时供水压力的概念。新规范规定“消防水泵流量扬程性能曲线应为无驼峰、无拐点的光滑曲线，零流量时的压力不应大于设计工作压力的140%，且宜大于设计工作压力的120%”。其中设计压力宜按下式计算。

P=k2(∑Pf+∑Pp)+0.01H+P0

式中：P为消防水泵或消防给水系统所需要的设计扬程或设计压力，MPa；

Pf和Pp为管道沿程和管件、阀门局部水头损失，MPa；

k2为安全系数，k2=1.2～1.4；

H为当消防水泵从消防水池吸水时，H为最低有效水位至最不利水灭火设施的几何高差；当消防水泵从市政给水管网直接吸水时，H为火灾时市政给水管网在消防水泵入口处的设计压力值的高程至最不利水灭火设施的几何高差，m；

P0为最不利点水灭火设施所需的设计压力，MPa。

在设计压力方面，新规范对管道水头损失引入安全系数概念，提高了管网水头损失，同时在消火栓栓口动压上有了明确规定，与原规范通过计算充实水柱得出的栓口动压相比，动压取值有所提高。

对于超高层建筑并联分区供水系统而言，由于消防管网规模较大，建筑本身高度较高，在新规范下计算得出的消防水泵设计压力增加的基础上，再乘以零流量时水泵的工作压力，从而导致消防管道管网工作压力大大增加。

以1栋建筑高度为150m的超高层建筑的消火栓系统为例，对比新老规范对该建筑消防系统选择的影响。假设边界条件如下：消防水泵从消防水池吸水，H取152m(消防水池设于负1层)，管道沿程和管件、阀门局部水头损失取25m(未计安全系数)，屋顶高位水箱稳压。消防管网压力计算对比表见表1。

表1　消防管网压力计算对比表

从表1中可以看出，消防水泵的设计压力都不大于2.4MPa，但管网的工作压力差异较大。在原规范条件下，该超高层可以采用并联分区供水系统，但在新规范下，由于水泵零流量时的压力增加，管网最高工作压力大于2.4MPa，故只能采用其他形式消防供水系统。同时在计算水泵零流量压力时，通过将超压泄压阀的泄压值设置为水泵设计扬程的120%，从而保证管网工作压力不会继续增加。因此只有当水泵的设计压力不大于200m时，管网的工作压力才能不大于2.4MPa。当超高层建筑的建筑高度不应超过130m时，采用并联分区供水系统较为经济可靠。

3结语

通过分析新规范对消防系统分区的规定及管网工作压力的计算方法，并采用实例计算，比较了新旧规范下消防水泵的设计压力与管网工作压力的不同，提出在现行规范下，并联分区供水系统在建筑高度不大于130m的超高层建筑消防设计中较为适用。

参 考 文 献

[1]黎承.超高层建筑消防供水系统设计探析[J].给水排水，2014，40(6)：58-61.

[2]李慎海.超高层建筑消防给水技术探讨[J].建筑设计防火，2014，33(5)：537-539.

收稿日期：2015-01-05

作者简介：聂莉(1984—)，女，重庆渝中人，工程师，从事给排水设计工作。

中图分类号：TU821.6

文献标志码：B

文章编号：1008-3707(2016)03-0063-02

Analysis on the Influence of the New Norm to the Fire Control and WaterSupply System of the Parallel Partition for High-Rise-Building

NIE Li1, LYU Cunzhen2