连体高层建筑的消防栓系统设计

1 工程概况
    基地位于吴淞路、余杭路、峨嵋路、汉阳路合围处，基地面积21315㎡，总建筑面积113215m2。虹口区97#地块分为办公区和住宅区:办公区由3幢高层办公楼、1幢酒店式公寓楼、商务区地下停车库等建筑物组成;住宅区由3幢高层住宅楼及裙房商场、住宅区地下车库组成。连体高层办公楼的建筑高度:1#楼99.0m, 2#楼和4#楼29.0m,3#楼98.3m:高层住宅楼的建筑高度:5#楼69.00m, 6#楼97.20, 7#楼98.l0m。 1#～4#楼的地下室设为连通并作为地下停车库、水泵房、变电所、风机房及设备房用。
2 方案确定
    根据《高层民用建筑设计防火范规》(GB50045-95，2001版)第7.3.5条:高层建筑群可共用消防水池和消防水泵，即集中设置消防水泵房、室内消防栓给水泵及自动喷水给水泵。由于高层建筑的使用面积寸土寸金，从减少水泵房使用面积及提高建筑使用效率角度出发，1#～4#楼的消防水泵房采用集中设置，如此设计的优点:水泵房的面积及水泵数量减少，从而大大降低了一次性投资:简化了消防电气控制系统，消控中心亦可集中设置;由于水泵的数量减少，水泵的日常保养、维修费用降低，同时减少了日后管理的工作量;在满足消防规范的前提下，屋顶消防水箱的数量亦减少至1座.
    综上所述，笔者确定消防系统设计方案:1#～4#楼的室内消防栓系统、自动喷水灭火系统各为1个连通系统，水泵房内设室内消防栓给水泵、自动喷水给水泵各2台，消防水泵的出水管在连通地下室内形成环状供水管(消防栓DN200，自动喷水DN150)，各单体的消防给水均由环状供水管供给，在1#楼(最高建筑)的屋顶消防水箱内储有18m3消防初期用水。笔者协同业主就此方案和当地消防主管部门进行沟通后并获得认可。
3 消防系统简介
    3.1水源
    由汉阳路、峨嵋路的市政给水管各引入1路DN300给水管并在基地内形成DN300的
环状管网，室内、室外的消防用水由该环管供给。
3.2消防水量
    根据《民用建筑水灭火系统设计规程》(DGJ08-94-2001 }消防用水量按连体高层建筑中最大消防用水量的一幢建筑物(1#楼)确定，且同一时间内火灾次数按1次计;自动喷水灭火系统按中危I I火灾危险等级设计。室内消防栓用水量40L/s，室外消火栓用水量30L/s，自动喷水用水量27L/so
    室内消防栓给水泵及自动喷水给水泵直接从室外消防环管上吸水;基地内室外消火栓由室外消防环管直接供给。
    3.3室内消火栓系统
    根据1#, 3#楼的建筑高度，室内消火栓系统竖向分为高、低两个区。1#, 3#楼从室内消火栓环状供水管上接出4根DN150支管(高区2根，低区2根)高区管网由2根支管直接供给;另z根支管经可调先导式减压阀组减压后供给低区管网。每个消防分区的静水压控制在0.80MPa以内，并在各自区域内竖向形成环状。
    根据2#, 4#的楼建筑高度，室内消防栓系统竖向为一个区。由于2#, 4#楼均由三个独立单元组成且各单元芯筒之间的间距较大，故每个单元单独从室内消防栓环状供水管上接出2根DN 100支管并经可调先导式减压阀组减压后供给各自的室内消防栓系统。
    3.4自动喷水灭火系统
    根据1#, 3#楼的建筑高度，自动喷水灭火系统竖向分为高、中、低三个区。中、低区湿式报警阀集中设在地下室的设备房内;高区湿式报警阀设在电梯机房层的设备房里。1#, 3#楼从自动喷水灭火系统环状供水管上接出3根DN150支管:高区管网由1路支管直接供给;另2路支管经可调先导式减压阀组减压后分别供给中、低区系统。
    根据2#, 4#楼的建筑高度，自动喷水灭火系统竖向为一个区。各单元的湿式报警阀集中设在地下室的设备房内。2#, 4#楼每个单元单独从自动喷水灭火系统环状供水管上接出1根DN 150支管并经可调先导式减压阀组减压后供给各自的自动喷水灭火系统。
4 设计体会
    4.1高区湿式报警阀及高区自动喷水增压设备的设置
    由于业主对1#楼建筑平面的使用要求有了明确规定，所以在1层~28层楼层内根本没有设置湿式报警阀的房间或管井。中区及低区湿式报警阀的设置比较容易，集中设在地下室的水设备房内;如果高区湿式报警阀设在地下室内，报警阀的进水压力将超过1.20MPa，即不满足《自动喷水灭火设计规范》(GB50084-2001:以下简称《喷规}})第8.0.1条。经慎重考虑后，在1#楼屋顶的电梯机房层中辟出设备房来放置高区湿式报警阀。
    屋顶消防水箱底标高为105.00;高区最不利点喷头处标高为98.00;高区湿式报警阀阀体的中心标高为100.20。屋顶消防水箱的出水管经过高区湿式报警阀连接至高区自动喷水灭火系统，此时高区最不利点喷头处最小静水压为0.07MPa，满足《喷规》第5 .0.1条。
    根据《自动喷水灭火系统设计手册》中相关的工程应用技术参数:湿式报警阀的压力开关在动作时触点能够可靠闭合，将压力信号转换成电信号，启动自动喷水给水泵或发出电报警，对于压力开关动作的最小压力不应小于0.05MPa;另外水流通过报警阀会产生局部水头损失，设计时按0.02MPa考虑。报警阀的工作压力不应小于0.07MPa o屋顶消防水箱到报警阀之间的位差为0.048MPa，不能满足压力开关动作的最小压力要求，所以需另设!套高区自动喷水增压设备以满足消防喷水初期时管道中水压能达到压力开关动作的要求。自动喷水增压设备:自动喷水增压泵(两台，一用一备):Q=1L/s，H=10m，N=0.55 kW;直径600mm隔膜式气压罐(罐内储水50L)。自动喷水增压泵直接从屋顶消防水箱吸水，水泵出水管连接至高区湿式报警阀进水管。
    在自动喷水灭火系统中最不利点喷头的工作压力己满足《喷规》第5.0.1条的前提下，本项目中为满足压力开关动作的最小压力而增设的自动喷水增压设备与《民用建筑水灭火系统设计规程》(DGJ08-94-2001)第6.1.5条中提出的局部稳压设施是不同的概念，笔者建议在今后的消防规范中应增加关于压力开关动作之最小压力的条文规定。
    4.2消防水泵接合器的设置
    根据消防规范规定应在室外设置消防水泵接合器与室内管网连通，设计时在1#楼和4#楼的室外均设置了5套消防水泵接合器(消火栓3套、自动喷水2套)。由于1#^'4#楼为连体高层建筑且建筑物两端的距离长达220m，如果各系统只设置1组水泵接合器，当发生火灾时，消防车到达现场后很难就近找到水泵接合器，而且还要铺设长距离的消防龙带，一定程度上会延误灭火时机。因此笔者从消防实战角度考虑，在消火栓系统、自动喷水灭火系统中多设置了1组水泵接合器，如此能很好的避免此类情况的发生。
    4.3沟槽式连接
    消防管路系统中管径DN≤80时，采用热浸镀锌钢管，螺纹连接;管径DN>80时，采用热浸镀锌无缝钢管，沟槽式(卡箍)连接;水泵房内管道采用热浸镀锌无缝钢管，法兰连接。沟槽式连接的优点:不需要焊接及二次镀锌安装，无焊接工序故不会引起焊渣污染管道;沟槽式连接与法兰连接所占空间的比例为2:3且其紧固螺栓无方向性，特别适合狭小空间的施工;由于沟槽式连接接头只有2个紧固螺栓，故安装快捷且拆卸容易;密封橡胶圈能起到吸音及减振作用;柔性接头能解决管道的热胀冷缩，整个消防系统不需要另加伸缩接头。鉴于上述优点，目前此种连接方式在建筑工程中广泛使用。但是在管道安装时，由于施工不当或橡胶密封圈材质的质量问题，会出现管道冲洗打压时偏离、脱扣或沟槽处漏水等现象，为避免施工质量问题及符合消防管道工程施工及验收规范要求，沟槽式连接件(管接头)和钢管沟槽深度应符合建设部行业标准《沟槽式管接头》(CJJ/T 156/T 156-2001)中的相关规定。
5 小结
    连体高层建筑的消防给水系统采用合并设置消防栓给水泵、自动喷水给水泵及合并设置室内消火栓系统、自动喷水灭火系统，与常规的消防系统相比:减少了水泵的数量，节省了用电负荷及泵房面积，提高了消防给水系统的可靠性。因此采用合并设置是比较理想的消防给水方案。
    当高区湿式报警阀设置在建筑物顶端且靠近屋顶消防水箱时应注意报警阀压力开关动作的最小压力，同时应解决此类问题。    文 /李震伟