超高層辦公樓給水及消防方案選型分析

1、超高層辦公樓給水及消防方案選型分析馬勇1 周樂(lè)2摘要 通過(guò)對(duì)4種常用供水方式特點(diǎn)的比較，選擇出適合辦公樓用水特點(diǎn)的供水方式，并根據(jù)超高層的實(shí)際情況進(jìn)行合理分區(qū)；通過(guò)總結(jié)我國(guó)部分超限高層消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的情況和特點(diǎn)，對(duì)消防系統(tǒng)的選擇進(jìn)行了分析和探討。關(guān)鍵詞 超高層 辦公樓 給水 消防 方案選型 臨時(shí)高壓1 工程概況本工程總建筑高度297.2m，建筑面積160842.6 m2（不含地下室）。裙樓約5層，層建筑面積5000 m2，小計(jì)25000 m2；標(biāo)準(zhǔn)層層建筑面積約為2120 m2；純辦公建筑面積小計(jì)135842 m2。地下室共兩層，建筑面積約為37600 m2。裙樓為辦公配套的會(huì)議展覽，層高定

2、為6m，辦公樓層層高按照高度和層數(shù)計(jì)算，平均層高為4.0m。1.1市政水源及水壓：水源為城市自來(lái)水，供水水壓按0.25Mpa考慮。1.2生活用水量計(jì)算：見(jiàn)表1表1 生活用水量計(jì)算使用對(duì)象用水量標(biāo)準(zhǔn)使用規(guī)模時(shí)變化系數(shù)K使用時(shí)數(shù)（h）最高日（m3/d）最大時(shí)（m3/h）辦公40L/人.班13600人1.410544.076.16空調(diào)補(bǔ)水循環(huán)水量1.5%3000m3/h1.010450.045.0車(chē)庫(kù)地面沖洗2L/M2376001.0875.29.4管網(wǎng)漏失及未預(yù)見(jiàn)水量按上述用水量的10%計(jì)106.9210.7合計(jì)1176.12141.262 給水方案選型分析根據(jù)辦公樓的用水特點(diǎn)，給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)

3、有考慮集中熱水供應(yīng)和直飲水系統(tǒng)。原因有以下3點(diǎn)：1.用水時(shí)間短。辦公用水不同于酒店用水和住宅用水，用水時(shí)間短，一般按10個(gè)小時(shí)考慮（8：30-18：30），而后者用水時(shí)間一般為24小時(shí)；2.系統(tǒng)需要周期循環(huán)。由于非用水時(shí)間長(zhǎng)達(dá)14個(gè)小時(shí)，在非用水時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)仍然需要不間斷運(yùn)行，不利于節(jié)能（包括熱能和電能）；3.熱水及直飲水用水量小。辦公樓熱水定額為5-8 L/人.班，全天熱水用量約為81.3 m3/h，小的用水量相對(duì)于超高層龐大的管網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)成本而言，非常不經(jīng)濟(jì)。所以建議設(shè)置局部的熱水系統(tǒng)和飲用水系統(tǒng)。2.1供水方式分析：目前給水方式常用形式主要有以下四種形式：1.儲(chǔ)水池-恒壓水泵

4、-高位水箱供水方式2.氣壓給水設(shè)備供水方式3.儲(chǔ)水池-變頻水泵供水方式4. 管網(wǎng)疊壓設(shè)備供水方式4種常用供水方式特點(diǎn)比較：見(jiàn)表2表2 4種常用供水方式特點(diǎn)比較供水方式泵組揚(yáng)程H(n) 流量Q(n)水泵運(yùn)行工況能耗情況供水安全穩(wěn)定性消除二次污染一次投資運(yùn)行費(fèi)用（1）高位水箱供水H(1)，Q(1)=Qh均在高效段運(yùn)行1最好差11（2）氣壓供水H(2)=(1.181.54)H(1)Q(2)=1.2 Q(1)比（1）稍差>1比（1）差較差<1稍.>1（3）變頻調(diào)速供水H(3)H(1)，Q(3)qs有部分時(shí)間低效運(yùn)行>1比（1）差同（2）<1>1（4）疊壓供水H(4)

5、<H(3)，Q(4)= Q(3)稍優(yōu)于（3）1最差好<11氣壓給水設(shè)備供水方式，由于氣壓罐容積所限，不可能針對(duì)大用戶進(jìn)行供水；管網(wǎng)疊壓設(shè)備是這兩年才興起一種新型節(jié)能的供水方式，但在使用工程中，往往受到周邊市政管網(wǎng)管徑和水壓波動(dòng)的影響，在用水量以及接管管徑等方面同樣受到諸多的限制條件，而且當(dāng)市政壓力不穩(wěn)定時(shí)，并不能起到節(jié)能的效果；變頻供水設(shè)備也屬于一種常用的節(jié)能設(shè)備，但針對(duì)辦公樓而言，由于非用水時(shí)間大于用水時(shí)間，設(shè)備仍然有較多時(shí)間處于低效區(qū)，并且供水可靠性也相對(duì)較差；高位水箱供水的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備一直處于高效區(qū)運(yùn)行，供水可靠性較好，而且所選水泵的流量較變頻泵及管網(wǎng)疊壓設(shè)備都小，比較適合

6、作為辦公樓供水方式。2.2給水系統(tǒng)分區(qū)：由于樓層較高，所以需要設(shè)置中間水池進(jìn)行分區(qū)供水，300m的高度在分區(qū)上可以考慮2種方式：1.100m左右分為一個(gè)區(qū)，整座大廈可分為3個(gè)區(qū)，中間水池分別設(shè)置在25層設(shè)備層（112m）、51層設(shè)備層（216m）和頂層（272m）；或者以150m為界將整座大廈分為兩個(gè)區(qū)，中間水池分別設(shè)置在38層設(shè)備層（164m）和頂層（272m）。從整個(gè)供水系統(tǒng)以及技術(shù)可行性而言，采用2個(gè)分區(qū)或者采用3個(gè)分區(qū)都是可行的，兩者相比較并沒(méi)有明顯的排他性，都是可以考慮的。但由于考慮到消防系統(tǒng)整體分為兩個(gè)區(qū)域，生活水池和消防水池設(shè)置都設(shè)置在38層設(shè)備層（164m），這樣設(shè)置不僅可以少

7、占建筑面積，而且也有利于結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的荷載計(jì)算，同時(shí)也便于業(yè)主方便管理。2.3給水系統(tǒng)分區(qū)見(jiàn)圖1所示圖1 給水系統(tǒng)分區(qū)3消防系統(tǒng)方案選型分析本工程設(shè)有消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)（設(shè)置在變配電房）。一層大堂建筑高度未超過(guò)12米，采用快速響應(yīng)噴頭。3.1 消防用水量計(jì)算消防用水量按照國(guó)家規(guī)范計(jì)算如表3所示：表3 消防用水量計(jì)算消防系統(tǒng)名稱(chēng)用水量標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)延續(xù)時(shí)間水池貯水容積(升/秒)(小時(shí))（立方米）A. 自動(dòng)噴淋系統(tǒng)301108B. 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)403432C. 室外消火栓系統(tǒng)303(市政兩路直接給水)總計(jì)540（A+B）3.2消防系統(tǒng)形式選擇目前已建或在建的超高層建筑消防給

8、水方式如表4所示表4 目前已建或在建的超高層建筑消防給水方式 項(xiàng)目名稱(chēng)建筑高度/m系統(tǒng)形式按壓力按給水方式按供水設(shè)備上海環(huán)球金融中心500臨時(shí)高壓制串聯(lián)消防水泵為主廣州西塔432常高壓制為主串聯(lián)高位水池為主(600m3)南京紫峰大廈420常高壓制為主串聯(lián)高位水池為主(576m3)上海金茂大廈420常高壓制為主串聯(lián)高位水池為主(126m3)CCTV主樓330臨時(shí)高壓制并聯(lián)（部分串聯(lián)）消防水泵為主上海世貿(mào)中心250臨時(shí)高壓制串聯(lián)消防水泵為主徐州國(guó)際商廈171臨時(shí)高壓制串聯(lián)消防水泵為主杭州西湖文化廣場(chǎng)170臨時(shí)高壓制串聯(lián)消防水泵為主注：上海金茂大廈常高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，由于我國(guó)當(dāng)時(shí)沒(méi)有這方面的經(jīng)驗(yàn)，所以

9、高位水池容積設(shè)計(jì)偏小。由上表我們可以得到兩點(diǎn)結(jié)論：1.超過(guò)400m的高層建筑，在消防給水形式上，往往以常高壓制為主；400m以下的高層建筑，在消防給水形式上，往往以臨時(shí)高壓制為主；2.一般認(rèn)為，常高壓制較臨時(shí)高壓更趨于安全，但對(duì)于超高層而言，消防安全必須做到防患于未然，做到萬(wàn)無(wú)一失，采取的消防形式都必須是最安全的，所以從這一層面上說(shuō)，常高壓制和臨時(shí)高壓制都是最安全的，上海環(huán)球金融中心采用臨時(shí)高壓制就說(shuō)明了這一點(diǎn)。本建筑如果采用常高壓系統(tǒng)，中間設(shè)備層以及屋頂?shù)脑O(shè)備層需要儲(chǔ)存消防期間全部的消防用水量540M3，并且在設(shè)計(jì)常高壓系統(tǒng)時(shí)，地下消防儲(chǔ)水池往往也儲(chǔ)存較大的消防水量，比如南京紫峰大廈地下儲(chǔ)水

10、池容積為576 M3，和高位消防水池容積相同；廣州西塔為150 M3，若采用臨時(shí)高壓系統(tǒng)，則中間設(shè)備層轉(zhuǎn)輸水箱容積通常均按60M3容積設(shè)計(jì)，即0.51.0h的消防用水量，而且屋頂?shù)南浪涞娜莘e只需要18 M3即可，無(wú)論從設(shè)備層的占地面積出發(fā)，或者從荷載方面考慮，還是從造價(jià)方面考慮，采用臨時(shí)高壓系統(tǒng)都有一定的優(yōu)勢(shì)，從安全角度考慮，只要加強(qiáng)安全巡檢，就可以做到萬(wàn)無(wú)一失。3.3消防給水系統(tǒng)分區(qū)見(jiàn)圖2所示圖2 消防給水系統(tǒng)分區(qū)4 結(jié)語(yǔ)超高層辦公樓采用何種給水方式一定要根據(jù)辦公樓自身的用水特點(diǎn)進(jìn)行分析，在分區(qū)設(shè)置時(shí)，除考慮給水自身需要外，還應(yīng)結(jié)合其他專(zhuān)業(yè)設(shè)置統(tǒng)一進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，從而選擇最優(yōu)給水方案；選擇消防給水方案時(shí)首先要考慮的是系統(tǒng)的安全性問(wèn)題，事實(shí)證明常高壓系統(tǒng)未必比臨時(shí)高壓系統(tǒng)更安全，采用哪一種消防給水方式同樣要進(jìn)行各方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后再進(jìn)行確定。參考文獻(xiàn)：1 王學(xué)良，李洋.超限高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)探討.給水排水，2007，33（