超高层建筑消防系统消防各水箱补水及传输水泵供水方式的探讨

郭向群1 ,汤畅忠2 

   摘要：超高层建筑（超过250米建筑）消防灭火系统，采用屋顶重力水箱供水确保大楼火灾时的消防灭火用水量。确保屋顶消防重力供水用水量至关重要，供水系统联动控制方式是重中之重。超高层建筑灭火立足自救，火灾时虽然屋顶重力水箱能确保灭火的最低要求水量，但是一般情况下这个水量不能确保火灾扑灭，所以要保证有效的传输系统的自动控制方式及传输水泵及中间水箱的控制方式。本文结合多个项目调试工作经验，提出了保证屋顶重力水箱供水及灭火用水的自动控制多种方式进行研讨，阐明最合理的控制方式。     

关键词：常高压；重力水箱；传输水泵；中间水箱；联动控制；消火栓系统    

苏州市国际金融中心（Suzhou International Financial Center)，位于江苏省苏州市苏州大道东四百零九号，为地处苏州工业园区湖东CBD核心区的一栋摩天大楼，东临苏州工业园区腹地，西濒金鸡湖，南毗中央河，北望阳澄湖苏州国际金融中心，建筑高度四百五十米，消防灭火系统采用重力供水，屋顶设置消防钢板水池五百四十立方，二十九层及六十三层设置六十立方传输水箱2个），地库/29层/63层各设置消火栓及喷淋系统的传输水泵各2台，共计传输水泵12台。 本文作者担任苏州市国际金融中心消防安装工程项目经理，主持消防系统深化设计/施工/现场管理工作。组织本项目屋顶重力水池及传输水箱供水深化设计及联动控制调试，并且顺利通过消防验收。在施工过程中多次调整和优化联动控制方式，现将各消防水箱灭火补水及传输水泵供水方式做以下探讨。

1、问题提出

建筑工业化给超高层建筑物带来了全新方面的提高，在全新的施工工艺和庞大资本支持下，目前国内超高层建筑越来越多，全国已建成投入使用百米以上的超高层建筑达6457栋，并且数量年均增长率高达8%，是世界平均增长率的2.5倍【1】。超高层建筑灭火救援工作目前面临登高难、供水难、排烟难的制约，三大难题亟待攻关破壁。针对超高层建筑消防供水难中的一项，“屋顶重力水箱灭火补水及传输水泵供水”做探讨。当前超高层建筑屋顶消防水箱灭火及传输水泵系统控制方式，及《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求》【2】要求，明确：室内消防给水系统应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）消防水池的有效容积应分别满足火灾延续时间内的全部消防用水量。高位消防水池与减压水箱之间及减压水箱之间的高差不应大于200m。本文结合苏州国际金融中心超高层建筑（建筑高度450米，建筑层数94层，地下5层。建筑面积39.3万平方）施工及调试实际经验，探讨如何保证各消防水箱水位及传输水泵供水方式。

2、问题解决

本项目84层～92层消防用水，利用位于92层消防泵房喷淋及消火栓泵及相应的稳压泵。本系统采用临时高压供水系统（不做探讨）。地下室～83层消防用水采用重力供水，属于常高压系统，并且采用减压水箱及减压阀减压供水。60立方减压水箱位于29层及63层消防泵房内。屋顶设置540立方消防水池（满足消防灭火基本用水量）。苏州国际金融中心消防系统用水量统计表见下图1：

图1：消防系统用水量

喷淋及消火栓传输水泵位于地下夹层/29层/63层消防泵房内，地下夹层设置612立方消防水池满足大楼的消防灭火用水量采用两路市政供水。在地下夹层水泵房设置4台传输水泵（180KW），29层及63层分别设置4台传输水泵（180KW）。（图2水箱传输供水流程图）。

图2水箱传输供水流程图

2.1 确保地下室消防水池、屋顶重力水箱及传输水箱水位的方式

2.1.1  保证地下消防水池水位的措施：从室外消防环网上引出两根 DN150进水管，进水接至B1M消防水池（有效容积612m3）水池分成两格。满足在火灾延续时间内室内消火消防系统、自动喷水灭火消防系统用水量总和的要求。两路消防进水管进水量采用液位浮球阀进行控制，当消防水池水位低于设置的有效水位，浮球阀自动打开，对消防水池进行补水。到达有效水位后，浮球阀自动关闭。在地下室及消控中心设置液位显示装置，具有低水位及高水位报警功能，可以直观显示地下消防水池的水量。地下消防水池从室外消防环管直接供水，属于双路直供水，不需要和消防系统进行联动控制。

2.1.2保证29层及63层传输水箱水位的措施：

(A)29层及63层传输水箱正常情况下由于泄漏等补水方式：从生活给水上引出两根 DN50进水管，进水接至29层及63层传输水箱（有效容积60m3）水池分成两格。两路消防进水管进水量采用液位浮球阀进行控制，当传输水箱水位低于设置的有效水位，浮球阀自动打开，对传输水箱进行补水。到达有效水位后，浮球阀自动关闭。这个措施确保消防水系统在少量泄漏或者流失的情况下的补水，不适用消防火灾时补水。在地下室水泵房及消控中心设置29层及60层传输水箱液位显示装置，具有低水位及高水位报警功能，可以直观显示地下消防水池的水量。

(B)火灾时采用传输水泵补充方式：某个楼层发生火灾，救援人员打开消火栓用水进行灭火，对应楼层的中间传输水箱水位下降。当水位下降至启动下级传输泵下限，联动启动下级的传输泵补充本楼层对用的传输水箱。

(C)火灾时屋顶重力水池中的消防水补充方式：地下室至54层某个楼层发生火灾，救援人员打开消火栓用水进行灭火，对应楼层的中间传输水箱水位下降。当水位下降至打开重力供水管网中接入传输水箱的电磁阀的下限，联动打开电磁阀给本消防水箱补水。满足灭火需求。下级传输泵下限，联动启动下级的传输泵补充本楼层对用的传输水箱。

2.1.3保证屋顶重力水池水位的措施：

（A）屋顶重力水池正常情况下由于泄漏等补水方式：从生活给水上引出两根 DN50进水管，接入重力水池。两路消防进水管进水量采用液位浮球阀进行控制，当传输水箱水位低于设置的有效水位，浮球阀自动打开，对传输水箱进行补水。到达有效水位后，浮球阀自动关闭。这个措施确保消防水系统在少量泄漏或者流失的情况下的补水，不适用消防火灾时补水。在地下室水泵房及消控中心设置屋顶重力供水的显示装置，具有低水位及高水位报警功能，可以直观显示地下消防水池的水量。

（B）火灾时屋顶重力水池补充方式：55层至83层对应重力水池控制楼层发生火灾，救援人员打开消火栓用水进行灭火，屋顶重力水位下降。当水位下降至启动下级传输泵下限，联动启动下级地下室/29层/63层传输泵对屋顶重力水池进行补水，满足消防灭火需要。

2.2  屋顶重力水池及传输水箱补水措施一：消火栓系统控制模块联动水泵控制探讨

我们重点探讨重力水池及29层及63层传输水箱火灾状态下的消防用水量的联动控制程序（图3消火栓系统重力供水分区图）我们把55层～83层设置为第一分区，23层～54层设置为第二分区，地下室B5层～22层为第三分区。

图3 消火栓系统重力供水分区图

2.2.1  第一分区55层～83层某一楼层救援人员或者物业服务人员使用消火栓用水，消火栓管网通过消火栓向着火点进行喷水灭火，消火栓按钮报警信号反馈至消防控制中心。根据消火栓系统重力供水分区图，第一分区消防用水从屋顶重力水池供水。当水位下降至设置最低水位。在消控中心的液位显示仪，发出低水位报警，通过低水位报警信号作为触发信号，消防控制中心联动控制器发出控制指令，通过各配电柜内的控制模块，先启动63层传输泵，然后启动29层传输泵，最后启动地下室传输泵，确保各传输水箱及屋顶消防水池灭火用水量。                     

2.2.2  第二分区23~54某一楼层救援人员或者物业服务人员使用消火栓用水，消火栓管网通过消火栓向着火点进行喷水灭火，消火栓按钮报警信号反馈至消防控制中心。根据消火栓系统重力供水分区图，第二分区消防用水从63层传输水箱供水。当水位下降至设置最低水位。在消控中心的液位显示仪，发出低水位报警，通过低水位报警信号作为触发信号，消防控制中心联动控制器发出控制指令，通过配电柜内的控制模块，逐级启动29层传输泵，B1M层传输泵。保证63层消防水箱的水位。

2.2.3  第三分区B5层～22层某一楼层救援人员或者物业服务人员使用消火栓用水，消火栓管网通过消火栓向着火点进行喷水灭火，消火栓按钮报警信号反馈至消防控制中心。根据消火栓系统重力供水分区图，第三分区消防用水从29层传输水箱供水。当水位下降至设置最低水位。在消控中心的液位显示仪，发出低水位报警，通过低水位报警信号作为触发信号，消防控制中心联动控制器发出控制指令，通过配电柜内的控制模块，B1M层喷淋传输泵。保证29层水箱的水位。

2.2.4  上述屋顶重力水池及传输水箱控制系统控制原理，消火栓系统灭火用水采用各泵房位置传输泵从地下室消防水池供水至各消防水箱及屋顶水箱并采用重力供水管道利用屋顶消防水箱水源向下供水，确保灭火用水水量。

2.3  重力水池及传输水箱补水措施二：消火栓系统电磁阀控制水箱进水管的联动控制探讨。

2.3.1  第一分区55层～83层控制方式和2.2.1相同，这里不重复叙述。

2.3.2  第二分区23~54某一楼层救援人员或者物业服务人员使用消火栓用水，消火栓管网通过消火栓向着火点进行喷水灭火，消火栓按钮报警信号反馈至消防控制中心。根据图3（水箱传输供水流程图），第二分区消防用水从63层传输水箱供水。当水位下降至低水位。通过水箱液位控制器直接开启93层重力水箱对63层补水管，向63层传输水箱补水，确保灭火用水。若屋顶消防重力水池水位持续降低，降至低水位，由液位控制器信号传输至消控中心设置的多线远程手动控制柜，由多线远程手动控制柜直接启动地下室、29F、63F传输水泵，确保93层重力水池补水。控制不受消防报警主机控制，属于直接启动。

2.3.3  第三分区B5层～22层某一楼层救援人员或者物业服务人员使用消火栓用水，消火栓管网通过消火栓向着火点进行喷水灭火，消火栓按钮报警信号反馈至消防控制中心。根据图3 （水箱传输供水流程图），第三分区消防用水从29F传输水箱供水。29F水箱水位持续降至低水位，打开63层向29F水箱补水管道上的电磁阀，63F传输水箱向29层传输水箱补水。63F水箱水位持续降至低水位，打开屋顶重力水池向63层传输水箱供水管道上的补水电池阀，屋顶重力水池供水至63F水箱，逐级向着火层供水，确保灭火用水。若重力水池水位持续降低，降至低水位，由液位控制器信号传输至地库及29层63层水泵控制柜，各水泵控制柜启动地下室库、29F、63F传输水泵，确保屋顶重力水池用水量。

2.3.4  上述控制重力水池和传输水箱补水系统，灭火楼层的相应消防水箱水位降低至低水位，液位控制器打开上级进水管道上的电磁阀，优先利用屋顶消防水箱水源，传输泵不动作。如果屋顶消防水箱水位持续降低到低水位，消防控制中心的多线手动控制柜启动各级传输水泵，补充屋顶消防水箱。优点：发生火灾，万一消防自动报警系统联动控制柜发生故障，首先可以利用屋顶重力水池对着火层进行灭火，不受报警控制柜是否正常的影响。屋顶重力水池水位下降，可以利用液位器控制启动传输泵，确保屋顶重力水池用水量。

3、结语

上述对屋顶消防重力水池和传输水箱水位补水及传输水泵联动控制的分析：措施一利用消防报警系统联动控制模块启动各传输泵进行补水。措施二利用消防水箱液位低水位联动控制进水管网上电池阀及各级传输泵进行供水及灭火。

在苏州国际金融中心项目施工过程中，我们按照设计及规范相关规定，屋顶消防重力水池和传输水箱水位补水及传输水泵联动控制采用上述系统控制方案并施工完成。经现场实际调试，均能实现上述消防水箱及水池的补水措施。结合现场实践，因为在火灾情况下，各种突发情况均会发生。消防报警主机会产生故障并可能会瘫痪，不能发挥作用。消防报警主机不能实现对传输泵联动控制启动，系统控制原理独立于消防报警主机联动控制，可以利用液位系统控制启动传输泵，保证消防灭火水量，提高了消防水池及传输水箱的补水，确保万无一失。

参考文献：

[1]《四川城市公共安全防护技术研讨会》

[2]《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求》