对超高层住宅建筑设消防串联转输泵的探讨

对超高层住宅建筑设消防串联转输泵的探讨摘要:房地产市场上，开发商推出的超高层住宅建筑高度基本在150m以下，如果在避难层设置转输水箱和高区消防泵，噪音和震动很难消除，对住户的睡眠环境和居住体验产生极大的影响。文章探讨超高层住宅消防给水设计中，设置消防转输的必要性。关键词：消防给水；超高层住宅；串联转输；系统工作压力；在自然资源部办公厅已发布《市级国土空间总体规划编制指南》中，严格控制超高层建筑的修建。市面上开发商推出的超高层住宅，基本上建筑高度都在150m以下。本文章以成都市某超高层住宅消防给水系统设计为例，分析探讨建筑高度150m左右的超高层住宅消防给水设计中，设置转输水泵串联供水的必要性。1现行国家规范对消防转输的要求按《消水规》第6.2.2条，消防给水系统工作压力在2.40MPa以上，消防泵就需要转输供水，在避难层等中间楼层设置消防水箱+转输泵供给高区消防系统。对于超高层住宅项目，避难层设置消防泵必然导致噪音、震动，严重影响相邻楼层住户的居住体验和睡眠休息，即使设置了低噪声水泵、减振隔音措施，由于固体传声的解决难度大，对住户的影响还是无法完全消除；并且避难层空间有限，除设置的消防广播间、防排烟机房、避难空间等以外，留给水专业的空间面积已经不多。下面我通过消防给水系统压力的计算，确定工作压力不超压，从而可以不设置中间转输泵的建筑高度值。2例示项目基本情况及消防设计图示本项目为成都市某住宅小区，含两栋145.60m超高层住宅（1栋、4栋建筑高度相同）、一栋117.55m超高层住宅（7栋）及四栋100m以下高层住宅（2栋、3栋、5栋、6栋）。消防系统采用区域性临时高压消防体制，集中设置消防水池、消防加压泵房和屋顶消防水箱。整个项目共用消防水池和消防泵房，消防用水全部储存于地下室消防水池内，拟在地下一层消防泵房内设置两台室内消火栓泵（一用一备）及两台喷淋泵（一用一备）。地下一层消防泵房设备布置图见图1；本项目超高层住宅灭火用消防水量见表1。图1：消防泵房设备布置图表1：超高层住宅灭火用消防水量着火部位：1栋、4栋超高层住宅用水部位取值依据用水量标准（L/s）火灾延续时间（h）一次火灾用水量（m3）室外消防住宅152108室内消火栓超高层住宅202144自动喷淋轻危险级301108合计360消火栓系统按照静压不大于1.00MPa的原则，竖向分三个区，7层及以下为低区，8层至22层为中区，23层及以上为高区；消防电梯前室、楼梯间和走道布置消火栓箱，保证任一防火分区的任何一个位置，有两个消火栓的两股充实水柱同时达到，每个室内消火栓箱处均设有消防按钮，消火栓按钮不作为直接启动消防水泵的开关，但可作为发出报警信号的开关，消火栓按钮的动作信号应作为报警信号及启动消火栓泵的联动触发信号，由消防联动控制器联动控制消火栓泵的启动；各个消防分区内的消火栓栓口压力超过0.50MPa时，采用减压稳压消火栓。消火栓设计图示见图2。图2：消火栓设计图示喷淋系统按照报警阀出水管压力不大于1.60MPa，竖向分三个区，14层及以下为低区，15层至32层为中区，33层及以上为高区（各分区内含多个报警阀组）；住宅按轻危险级布置喷头，设计喷水强度为4L/min·m2，作用面积F=160m2。喷头爆开后，水流指示器响应，由报警阀压力开关联动火灾报警控制器，消防联动控制器直接启动喷淋泵。报警阀设在各分区楼层易于操作的报警阀间内，地面设有排水沟和地漏等排水措施，排水能力满足系统调试、验收和试水放空等情况。喷淋设计图示见图3。图3：喷淋设计图示3消防系统工作压力计算下面通过分析消防系统干管、支管的布置和计算，按照满足最顶层消火栓和喷淋的灭火水压，分步骤计算流速、水力坡度、管损、栓口水头、最不利点处流量、分区终点压力和水泵扬程，来计算验证系统工作压力是否超过《消水规》第6.2.2条要求的2.40MPa。3.1室内消火栓系统计算：建筑高度最大的建筑物为1栋和4栋超高层住宅，室内消火栓流量Q=20L/s，建筑高度H=145.60m；查《建筑给水排水设计手册下册（第三版）》2644页~2664页水力计算表。消火栓系统设计压力计算见表2。表2：1栋、4栋消火栓系统设计压力计算表1栋、4栋室内消火栓系统（Q=20L/s，建筑高度H=145.60m）管径流量（L/s）管线长度(m)1000i（m）流速V（m/s）沿程损失（m）局部损失（m）水头损失（m）DN15020376.5913.801.065.201.046.24DN10010155.2426.901.154.180.845.01DN7051.0072.301.420.070.010.09安全系数K21.2室内消火栓泵为多级消防供水泵组（一用一备），设于地下一层消防泵房内型号：XBD20/40-150流量：40L/s扬程：200m功率：132KW几何高差(m)147.30水泵损失(m)3.00管路损失(m)11.33栓口水头(m)35.00所需扬程（m）198.90其他楼栋建筑高度及室内消火栓流量均小于1栋、4栋建筑，不再详细列出。根据表2的计算，高层建筑最不利点消火栓栓口水头35.00m（0.35MPa），满足1栋、4栋超高层住宅消防供水的情况下，室内消火栓水泵扬程计算结果为200m。配合消火栓系统高扬程泵组的运行，消防专用水泵所配驱动器的功率，满足所选水泵流量扬程性能曲线上任何一点运行所需功率的要求，水泵性能曲线平滑无驼峰，所选消防泵性能曲线图见图4；消火栓管道压力超过1.60MPa时，采用热浸镀锌无缝钢管，焊接连接；水泵出水管上阀门采用公称压力为2.5MPa的软密封明杆闸阀，出水管上的止回阀采用防水锤消声止回阀，公称压力为2.5MPa，其余位置管道阀门及附件公称压力同各部分管材的工作压力。根据《消水规》第8.2.3条，采用高位消防水箱稳压的临时高压消防给水系统的系统工作压力，应为消防水泵零流量时的压力与水泵吸水口最大静水压力之和。室内消火栓系统工作压力=120%*200m（零流量压力）+2.8m（水池水深）-3.0m（水泵损失）=239.8m即2.398MPa＜2.40MPa，满足《消水规》第6.2.2条，可以不进行转输。图4：所选消防泵性能曲线图3.2喷淋系统计算。先计算超高层住宅楼喷淋系统的喷水流量，选取最高楼栋最高楼层的最不利点作用面积160.56m2。作用面积图见图5。图5：超高层住宅最不利点作用面积图超高层住宅按轻危险级布置喷头，设计喷水强度为4L/min·m2，作用面积F=160.56m2。最不利作用面积处喷淋系统流量、扬程计算见表3。表3：超高层住宅最不利点作用面积处流量、扬程计算表管段名称起点压力m流量L/s管长m当量长度m管径mm水力坡降m流速m/s水头损失m高差损失m终点压力m1-210.001.333.750.80250.292.271.330.0011.332-311.332.740.221.80320.312.790.640.0011.9710-310.631.373.530.80250.302.341.340.0011.973-411.974.112.802.25320.664.183.380.0015.3511-1212.661.493.750.80250.362.551.660.0014.3212-414.323.080.222.25320.393.130.970.0015.2913-413.591.553.531.00250.382.651.760.0015.364-515.358.740.453.60500.384.011.580.0016.9314-1511.181.400.900.60250.322.400.490.0011.6715-1611.671.403.670.80250.322.401.450.0013.1218-1912.031.460.270.60250.342.490.300.0012.3319-1612.331.461.520.80250.342.490.810.0013.1416-1713.122.860.251.80320.342.910.700.0013.8217-513.824.421.652.40320.754.493.100.0016.935-616.9313.176.934.30650.233.612.670.0019.6020-2114.021.570.550.60250.392.690.460.0014.4821-2214.481.572.770.80250.392.691.430.0015.9123-2215.001.631.400.80250.422.780.940.0015.9424-2215.311.640.500.80250.432.810.570.0015.8822-615.914.841.682.40320.894.923.700.0019.616-719.6018.010.454.60800.183.500.930.0020.5325-719.841.870.251.00250.543.200.690.0020.537-820.5319.881.504.60800.223.871.350.0021.8826-2711.101.402.450.80250.322.391.050.0012.1527-2812.152.862.351.80320.342.911.420.0013.5731-2812.971.510.800.80250.372.580.600.0013.5728-2913.574.382.552.10320.744.453.490.0017.0629-3017.066.110.802.70400.654.562.300.0019.3732-3315.781.672.400.80250.442.851.430.0017.2133-3017.213.412.422.25320.473.472.210.0019.4230-819.379.521.653.85500.454.372.510.0021.878-921.8829.401.994.60800.455.723.000.0024.88住宅所选面积:160.56平方米，最不利点处计算结果Q=29.40L/s，H=24.88m。核算平均喷水强度:29.40×60/160.56=10.99L/min·平方米＞4L/min·平方米。查《建筑给水排水设计手册下册（第三版）》2644页~2664页水力计算表。建筑高度最大的建筑物为1栋和4栋超高层住宅，喷淋系统设计压力计算见表4。表4：1栋、4栋喷淋系统设计压力计算表1栋、4栋喷淋系统（Q=30L/s，建筑高度H=145.60m）管径流量（L/s）管线长度(m)1000i（KPa/m）流速V（m/s）沿程损失（m）局部损失（m）水头损失（m）DN20030301.428.600.972.590.523.11DN15030184.5040.501.777.471.498.97安全系数K21.2喷淋泵为多级消防供水泵组（一用一备），设于地下一层消防泵房内型号：XBD20/40-150流量：40L/s扬程：200m功率：132KW几何高差(m)148.45水泵损失(m)3.00水流指示器损失(m)2.00湿式报警阀损失(m)4.00管路损失(m)12.08最不利分区终点压力(m)27.88所需扬程（m）199.82其他楼栋建筑高度及喷淋流量均小于1栋、4栋建筑，不再详细列出。根据表4的计算，满足超高层住宅1栋、4栋喷淋系统，保证最不利点喷头10.00米水柱及喷水强度4L/min·平方米的情况下，喷淋水泵扬程为200m。配合喷淋系统高扬程泵组的运行，消防专用水泵所配驱动器的功率，满足所选水泵流量扬程性能曲线上任何一点运行所需功率的要求，水泵性能曲线平滑无驼峰；喷淋管道压力超过1.60MPa时，采用热浸镀锌无缝钢管，焊接连接；水泵出水管上阀门采用公称压力为2.5MPa的软密封明杆闸阀，出水管上的止回阀采用防水锤消声止回阀，公称压力为2.5MPa，其余位置管道阀门及附件公称压力同各部分管材的工作压力。喷淋系统工作压力=120%*200m（零流量压力）+2.8m（水池水深）-3.0m（水泵损失）=239.8m即2.398MPa＜2.40MPa，满足《消水规》第6.2.2条，可以不进行转输。4结束语：经过以上详尽计算核实的结果，确定了建筑高度在145m以下的超高层住宅，为减少对住户的居住体验和睡眠休息，以及减少对避难层面积的需求，可以不在避难层设置转输泵。采取在地下一层消防