超高層建筑給排水及消防設計分析
——以國家地球空間信息福州產業化基地為例

林興銓

福州市建筑設計院有限責任公司，福建 福州 350001

0 引言

和普通建筑比較，超高層建筑的給排水及消防系統設計基本原理和方法并無太大差別。但超高層建筑規模大、施工周期長、功能多，給排水及消防系統的設計和施工方面的難度較大。安全、節能、經濟地進行給排水及消防設計，對超高層建筑日后的正常運行的經濟性和防火的安全性、可靠性有著重要的意義。

1 工程概況

“國家地球空間信息福州產業化基地”位于福州市海西高新產業園區，地面建筑包括：1#樓150m 中心主樓、2#、3#樓100m soho，地下室為二層，地下建筑包括：地下機動車車庫，設備房等。

2 生活給水系統

2.1 水源

該基地從市政給水管接一根DN200 給水總管分為兩路，一路DN100 接生活給水，一路DN150 接消防給水，供水壓力0.14MPa。

2.2 生活供水系統

民用建筑供水方式主要有三種：（1）疊壓設備供水;（2）生活水箱+變頻水泵;（3）生活水箱+恒壓水泵+高位生活水箱供水的方式。疊壓設備供水具有節能，減小設備房面積，避免二次污染，節約投資的優點，但［1］疊壓供水方式需要滿足在用戶正常用水情況下不得斷水，高新區水壓波動比較大，不能保證不得斷水要求。1#樓為150m 超高層辦公樓，辦公樓用水時間短，對供水可靠性要求高，高位生活水箱供水為優先選擇。2#、3#樓為100m soho，需滿足全天供水需要，綜合考慮供水安全及節能因素變頻供水為優先選擇。

綜合考慮1,2，3 供水需求，1#樓采用的供水方案為地下室低位水箱+變頻供水+高位生活水箱的供水方式，分五區供水：Ⅰ區為-2F～1 層，采用市政管道直接供水，Ⅱ區為2～8層，變頻二區生活泵+11F 低區生活水箱聯合供給；Ⅲ區為9 層～19 層，變頻四區生活泵+23F 中區生活水箱聯合供給；IV 區為20 層～33 層，五區生活恒壓水泵+屋頂設備層的高區生活水箱聯合供給：V 區為33 層以上，屋頂設備層生活水箱+屋頂設備層生活變頻給水泵組聯合供給；超壓的樓層采用減壓閥減壓供水，保證各用水點處供水壓力不大于0.2MPa。設于地下室-1F低位生活水箱貯水60m3，1#樓11F低區生活水箱貯水20m3，23F中區生活水箱貯水20m3，屋頂設備層高區生活水箱貯水20m3。

3 消防給水系統

3.1 消防概述

該基地設有室外消防給水系統、室內消火栓給水系統、自動噴水滅火系統、水噴霧滅火系統、七氟丙烷氣體滅火系統。同時火災次數：1 次。水滅火系統設計參數見表1。

表1 水滅火系統用水量

一次火災最大消防用水量為1080m3。

3.2 室外消防系統

當采用一路消防供水或只有一條入戶引入管，且室外消火栓設計流量大于20L/s 或建筑高度＞50m，可不設消防水池，該基地為一路消防供水，室外消防給水系統設計流量40L/s,需要設置消防水池，為保證室外消防取水口吸水高度≯6m，室外消防水池設于地下室一層，有效儲水量為432m3，池底設置兩根DN300 消防取水管連通至室外取水井，所有建筑均在取水井150m 保護范圍內，不需另設室外取水泵［2］。

3.3 室內消火栓系統

消防泵房及室內消防水池設于地下室二層有效儲水量為648m3。室內消火栓系統采用臨時高壓供水方式，共分為三區：-2F～11F 為低區，12 層～23F 為中區，23 層以上為高區，中低區室內消火栓系統共用一組消防泵供水，降低設備成本，減少設備用房面積，維護管理也更加方便。高區由消防水泵房內的高區消防轉輸水泵+23 層避難層轉輸供水箱+23 層避難層高區消防泵聯合供給，采用這種臨時高壓消防水泵串聯供水方案：避難層設有效容積為60m3轉輸水箱，在屋面層設有效容積為50m3高位水箱可以滿足消防要求，與常高壓系統在避難和屋面都要設置576m3消防水箱比較，可以減少避難層設備用房面積，降低土建成本，從安全角度出發，轉輸水箱存水量較少，物業需要加強消防檢查，保證系統正常運行。高位消防水箱設于屋面構架層內，比屋面層高5m，最低有效水位最不利消火栓栓口靜壓壓力不滿足≮0.15Mspa 的要求，設置消火栓增壓穩壓設備。

3.4 自動噴水滅火系統

該基地火災危險等級屬于中危I 級，一層凈高11m，為高大凈空場所，噴水強度12L/min?m2，其余場所噴水強度6L/min?m2，作用面積160m2。噴淋設計流量為60L/s，噴淋泵采用兩用一備設計。自動噴水滅火系統分為三個區：-2F～11F為低區，12 層～22F 為中區，23 層及以上為高區，低區及中區噴淋給水系統由設于地下二層消防泵房內的噴淋水泵供水；低區報警閥組設置在地下室-2F 報警間內，低區自動噴水滅火系統報警閥前環網設置減壓閥組,中區報警閥組設置11F,保證報警閥處的工作壓力不大于1.60MPa。高區由設于地下二層消防泵房內的噴淋水泵+23 層避難層中轉輸供水箱+設于23 層避難層高區噴淋泵聯合供給,高區報警閥組設在23F 避難層設備房內。高位消防水箱設于屋面構架層內，比屋面層高5m，最低有效水位至最不利點噴頭靜壓壓力不滿足≮0.1MPa 的要求，設置一套噴淋增壓穩壓設備［3］。

3.5 水噴霧滅火系統

地下室一層發電機房采用水噴霧滅火系統。雖然按照《建筑設計防火規范》5.4.13-6 條發電機可以采用自動噴水滅火系統保護，但是根據及水噴霧能形成霧化水滴在可燃物表面形成水膜，對燃油能夠起到很好隔離作用，即使水膜由于外界因素被破壞，水膜流動性強能夠快速恢復，在可燃物界面產生窒息效果，該基地為超高層建筑且為高新區重要建筑，發電機功率＞300kW 參考《人民防空工程設計防火規范》7.2.3-6 條條文說明綜合考慮，采用水噴霧滅火系統更加合理。水噴霧設計強度為20L/min?m2，火災延續時間0.5h，響應時間≤45s，最不利點處噴頭工作壓力≮0.35MPa。水噴霧滅火系統與噴淋系統水泵共用。

3.6 七氟丙烷氣體滅火系統

該基地作為高新區的重要超高層建筑，電房的消防安全極為重要，需要考慮設置自動滅火設施。對比幾種常用的氣體滅火系統：

熱氣溶膠滅火雖然具有滅火效率高、滅火速度快、工程造價低等優點，但是目前容量10kg 以上熱氣溶膠并未獲得3C 認證，如果都采用10kg 以下的熱氣溶膠，數量多占用電房面積，不合理。

火探管式自動探火滅火裝置是一套費用低廉，使用安全，停電時也能正常工作的滅火系統，火探管式自動探火滅火裝置的溫感探測器需要開啟配電房設備外殼并裝到內部，會對設備表面的整體防火性能有一定影響，所以火探管式自動探火滅火裝置需要征得當地電力管理部門許可，目前福州的電力管理部門不同意火探管式自動探火滅火裝置用于電房滅火。

七氟丙烷滅火劑具有良好的清潔性（在大氣中完全汽化不留殘渣），良好的氣相電絕緣性及良好的適用于滅火系統使用的物理性能，七氟丙烷的設計濃度一般小于10%，對人體安全。已廣泛應用于電子計算機房等重要場所。綜上，七氟丙烷氣體滅火系統效性強，安全與環保，電房采用七氟丙烷滅火系統是最合理的。

4 排水系統

4.1 污廢水排水系統

公共衛生間采用雙立管排水系統，為保證排水效果，專用通氣立管每層設H 管與排水立管連接。連接6 個及6 個以上大便器和連接4 個及4 個以上衛生器具且長度大于12m 的排水橫支管，設置環形通氣管?？照{機房、管道井、操作間、局部排水量較小衛生間采用單立管排水（伸頂通氣）。室內污廢水排水立管、通氣管采用柔性接口機制排水鑄鐵管及其管件，排水支管采用建筑排水用硬聚氯乙烯管。

4.2 雨水排水系統

本樓外立面設計為玻璃幕墻結構，雨水管位置需要滿足外立面美觀的同時，還要考慮辦公樓層后期裝修改造的管道的影響，需配合建筑和裝修專業把屋面雨水管放置在裝飾柱子內部，裙房局部雨水管放置在墻角等部位便于后期包管處理。雨水系統采用87 斗排水系統，溢流形式有溢流口和溢流管兩種方式，為了使屋面空調外機系統，高位消防水箱等設備不影響外立面效果，屋面玻璃幕墻比屋面高7m，采用溢流口方式，整片玻璃需要定制，否則現場開洞困難容易造成破損，也影響美觀。本項目采用加設溢流管的方式更加合理?？紤]超高層雨水承壓及不便檢修等因素的影響，接入高層屋面的雨水管采用加厚內外壁熱浸鍍鋅鋼管。

5 結語

該基地是福州高新區重要的超高層辦公建筑，設計既要滿足消防要求，又要經濟合理。設計過程總結了一些經驗供業內同行參考：1.該基地各專業管線多，設備房出管位置和坡道下方局部凈高容易出現不足需要全專業配合及BIM 專業模型復核，盡早確定管道穿梁或者局部管道上拐避讓等措施。2.屋面溢流設施需配合建筑外立面美觀要求盡早確定溢流措施的方式，局部無法設置溢流口需要預留溢流管位置。