超高层办公楼给水及消防方案选型分析
某超高层办公楼消防给水系统选型及设计
０ 引言
某工程位于广东省佛 山市 ， 净 用地 面积 ５ ３ ０ ９ ４ ｍ ， 总建筑 面
积３ ７ ４ ５ ４ ０ ｍ ， 由 ３层地下室 ， ６层裙楼 ， ２座 塔楼组 成 ， 属一类 超
常高压给水系统 ： 高位 水箱 提供 压力 与流 量 ， 管 网 内始终 保
给水管网供水 ， 通 过减 压阀组方式进行竖 向分 区。
本文仅对超 高层 办公 楼的室 内消 防给水系统 的方 案选型 、 设 计思路 、 心得体会进 行介 绍和 探讨 。酒 店 因属于 非超 高部 分 ， 其
消防给水系统为 常规做法 ， 故不在本文 中讨论 。
常高压给水系统 的优 点在 于高位 水箱 储存 了整 栋建 筑 在火 灾延续时间 内的总消 防水量 ， 通 过重 力方式 向下供水 ， 从 而 避免
了机械故障和火场供 电中断对 消防供水 系统 的影 响 ， 系统最 为安
１ 室 内消 防给 水 系统分 类及 探讨
全可靠 ， 火灾 时供 水 系统可 迅速启 动 ； 其 缺点在 于 高位水 箱 增加 室 内消 防给水 系统分 为 临时高 压给水 系统 和 常高压 给水 系 了结构荷载 ， 且需 占用一定的屋面空间 ， 不利于屋面 的使用 。 统 ２类 。
某 超 高 层 办 公 楼 消 防 给 水 系 统 选 型 及 设 计
彭 康
（ 广东省建筑设 计研 究院 ， 广东 广州 ５ １ ０ ０ １ ０ ）
摘
要： 通过 比较超高层 建筑 各种消防给水 系统 的特 点 ， 合理选择 出符合佛 山市某超 高层办公 楼实际 情况 的消防给 水方 案 ， 并 对
防给水方式 ， 一般认 为 ， 常高压 制 给水 系统较 临 时高压 制更 趋 于
超高层建筑给排水及设计案例解析
个人体会：
超高层建筑给排水设计的显著特点―― 高度决定系统设计。
希望大家给予指正，谢谢！
C．在机房层设置下列消防设备: 消火栓系统高位稳压水箱储水量为24m3；三、四区 消火栓系统增压稳压设备ZW(L)-I-X-13；三、四区喷淋系统高位稳压水箱储水量 为18m3；三、四区喷淋系统增压稳压设备ZW(L)-I-Z-13。
系统竖向分区：
消防系统分区：东结合减压阀减压分区。 A.消火栓系统共分4个分区。 一区（1XH）-1F层减压阀后供水压力1.00MPa：-3F~16F； 二区（2XH）：17F~31F； 三区（3XH）32F层减压阀后供水压力1.00MPa：32F~46F； 四区（4XH）：47F~59F。 B.喷淋系统共分4个分区。 一区（1ZP）-1F层减压阀后供水压力1.10MPa：-3F~16F； 二区（2ZP）：16F~30F； 三区（3ZP）31F层减压阀后供水压力1.10MPa：31F~45F； 四区（4ZP）：47F~59F。
系统竖向分区：
消防系统分区：相关规定 《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95 2005年版）第
7.4.6.5条规定：“消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa， 当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统。”
《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001 2005年版） 第8.0.1条规定：“配水管道的工作压力不应大于1.2MPa。”第 6.2.4条规定：“每个报警阀组供水的最高与最低位置的喷头高 差不大于50m。” 《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水2009年版》266页： 当消防给水采用水泵转输串联时，中间转输水箱同时起着上区 储水泵的吸水池和本区消防给水屋顶水箱的作用，其储水有效 容积按15～30min消防设计水量经计算确定，并不宜小于60m3。
超高层办公建筑给排水系统设计的要点分析
超高层办公建筑给排水系统设计的要点分析摘要：新时期背景下，随着城市化建设规模不断的增加，尤其是超高层建筑，已成为各公司核心竞争力的重要组成部分。
目前全国各地陆续开始涉及超过百米甚至300米以上的超高层项目。
这些超高层项目作为城市和地区的标志性重点工程，如何做好此类项目的相关设计管理工作意义重大。
因此为了能够全面的将高层办公建筑给排水系统设计难点问题解决，文章结合高层办公建筑给排水工程的特点以及系统设计方案进行了研究，希望论述后可以给该领域的设计者提供参考。
关键词：超高层；办公；给排水；系统设计；难点与控制引言超高层给排水系统设计中，需要考虑到超高层对给排水系统压力的要求，同时还需要严格执行设计规范要求。
针对超高层办公给排水系统设计要点分析，探寻出科学有效的设计方案是本文的研究重点。
1.超高层办公建筑概述在中国，我们的建筑规范将100米以上高度的建筑定义为超高层建筑，而目前的建筑实践中，大部分的超高层建筑使用功能为办公建筑，高度在100米到300米之间，随着对超高层的研发和应用，超高层具备多业态是未来建筑领域发展的必然趋势。
2.超高层办公建筑给排水系统2.1给水系统因超高层建筑的高差大导致了其给排水系统中的静水压力偏大，因此正确选择给水方式与竖向分区是超高层建筑生活给水设计工作的关键内容，并且结合减压阀和水箱来保证给排水系统的良好运行。
2.1.1水源首先了解项目当地市政供水情况：包括供水路由，供水水压和水质等，水源优先采用市政双路供水提升可靠性，如只能保证单路供水，生活储水容积可以考虑适当加大。
双路供水应在室外成环并保证室外消防系统，如市政为单路水源供给，需单独储存室外消防用水并自成系统。
2.1.2用量标准2.1.3系统设计根据《建筑给水排水设计标准》(GB50015-2019)3.4.6条规定：建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统，宜采用垂直分区并联供水或分区减压的供水方式；建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式。
超高层消防给水
技术措施(暂定稿)超高层建筑消防给水系统的设置要求：一、屋顶消防水箱储水量（一）、建筑高度100m以上的住宅：屋顶消防水箱消防储水量不应小于 1.00h的自动喷水灭火系统用水量和10min室内消火栓用水量之和计。
（二）、建筑高度100m以上的公共建筑屋顶水箱消防用水量不应小于1.00h的自动喷水灭火系统用水量与其他室内消防系统初期火灾用水量18m3。
水幕、雨淋、水喷雾、水炮等系统的用水量应单独计算。
二、供水方式（一）、建筑高度100m以上，150m（含150m）以下的公共建筑，消防给水宜采用并联消防给水系统。
竖向分区可应采用减压阀、分区水泵、多出口泵等供水方式。
（二）、建筑高度150m以上，200m（含200m）以下的建筑，可采用重力供水或串联供水系统。
（三）建筑高度200m以上，250m以下的建筑，应采用重力供水系统。
当采用串联供水系统时应符合下列规定：1、各级应设中间转输水箱，中间水箱转输的储水量不应小于60 m3。
2、采用中间水箱转输的串联消防泵给水系统，其消防转输泵应独立设置，转输泵应设置备用泵，其工作能力不应小于其中最大一台转输工作泵且不应少于两台；消防转输泵的供电应符合消防泵的供电要求。
3、采用中间水箱转输的串联消防泵给水系统，宜采用转输水箱内的水位控制下级转输泵的启停，转输水箱的启动水位不应低于转输水箱有效水位的2/3，且有效容积不少于40 m3。
4、转输给水管不应少于两条，当其中一条发生故障时，其余输水管应能保证全部转输水量。
5、转输泵组的流量不应小于需转输的消防灭火系统总流量。
当采用重力供水系统时应符合下列规定：1、重力消防水箱不能满足消防给水系统压力的部位，应采用稳高压消防给水系统，大于500 m3时，应分设成两个能独立使用的重力消防水箱2、分区供水可采用减压阀及减压水箱，当静水压力大于2.00MPa时应采用减压水箱方式进行分区供水，减压水箱的容积不应小于18 m3。
3、重力消防水箱应设单独的补水系统，补水时间不超过48h。
关于超高层建筑给排水设计几个问题看法
关于超高层建筑给排水设计几个问题看法1，生活供水方式的选择超高层建筑基本每隔15层会设置一个避难层兼设备层,可利用避难民设置中间转输水箱供水。
基本上可以30层（差不多100m以内）设成一个大区，这样有两种做法:1、每个大区在避难层(首个大区在地下室)设四套变频泵分四个小区往上供水；2、每个大区在避难层(首个大区在地下室)设两套变频泵分两个小区往上15层，同时采用重力流往下供15层(首个大区没有此情况)——中间转输水箱兼高位重力水箱，可以满足每个用水点水压在0.05MPa~0.35MPa之间。
变频泵采用压力自动控制，而转输水泵采用水位控制。
这样基本上可以每隔一个避难层设置中间转输水箱，有效减少机房占用面积。
住宅的避难层设的比较少，一般也可以这样设计。
采用上述系统给水设备及管材是最大承压一般为30层的高度，系统承压不会超过1.6MPa，目前的技术及设备承受此压力还是比较安全的。
重力供水和变频供水的节能性在学术界存在较大的分歧，目前为止没有国家性的法规及权威资料表明哪种供水方式更有利于节能。
变频器的工作原理是把工频电源( 50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行。
一般是实际用水量越按近设计用水量就越节能，且一天用水量变化越小越节能。
因此.根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003第3.1.9条及3.1. 10条要求可知：办公楼采用变频设备节能效果比较好，住宅楼采用变顿设备节能放果比较差。
为了解决住宅楼时变化系数比较大的问题，住宅楼在配泵的时候应多配几台，通过多台水泵来调节水量的变化。
因为采用多泵并联恒压供水，变顿泵的功率降低，从而可以降低多泵并联变频恒压供水系统的能耗.改善节能状况(因变频器必须24h通电)。
多泵并联恒压供水系统采用具有自动睡眠功能的变频器时，当用水流量接近于零.变频泵能自动睡眠停泵，从而可以做到不用水时自动停泵而没有能量损耗，具有最佳的节能效果。
供水泵采用变频泵，通过合理配泵使其出水量基本上和系统的用水量相吻合，同时转输水泵采用工频泵，这样可以保证各水泵在高效区运行，达到节能的目的，并减少了机房的面积以及二次污染的几率。
某超高层办公楼消防给水系统选型及设计分析
消防水源的选择：市政给 水、消防水池、天然水源
等
消防水池的设计：容量、 位置、材质等
天然水源的利用：河流、 湖泊、地下水等
消防水源的保障：备用水 源、供源自可靠性等消防水池的设计：容量、材质、 结构、位置等
泵房的设计：布局、设备选型、 管道布置等
消防水池和泵房的连接：管道、 阀门、控制装置等
消防水池和泵房的维护和管理： 定期检查、维修、更换等
正确使用系统
维护保养：定期对系 统进行维护保养，确
保设备性能稳定
应急预案：制定应急 预案，确保在紧急情 况下能够迅速响应和
处理
定期检查：确保系统各部件正常运行 更换易损件：及时更换老化或损坏的部件 清洗保养：定期清洗过滤器、水箱等设备 安全检查：确保系统安全运行，防止火灾发生
水压不足：检查水泵、管道、阀门等设备， 确保正常运行
消防给水管网的分类：根据不同的分类标准，可以分为多种类型
管网布局的原则：安全可靠、经济合理、技术先进
管网设计的要求：满足消防用水量、水压、水质等要求，确保消防用水的 安全可靠性 管网设计的要点：确定管网的走向、管径、管材等，合理布置消火栓、消 防水泵等消防设施
消防泵的选择：根据流量、扬程、功率等因素选择合适的消防泵
消防给水系统应定期进行 维护和检查，确保系统正
常运行。
消防给水系统设计应遵循 相关规范和标准，确保系
统的安全性和可靠性。
超高层办公楼消防给水 系统选型及设计分析需 要综合考虑各种因素， 以实现最佳的消防效果。
选用高效节能的消防 给水设备
加强消防给水系统的 维护和管理，确保系
统正常运行
优化消防给水系统的 设计，提高供水可靠
案例名称：上海中心大厦 案例背景：中国第一高楼，高度632米 消防给水系统设计：采用分区供水、多泵并联、水泵接力等先进技术 案例特点：超高层建筑、复杂消防需求、先进技术应用
超高层建筑消防给水方式
超高层民用建筑消防给水方式分析
摘要：对于高度超过100 m的超高层，介绍三种常见的消防给水方式：串联加压给水、一次加压减压（减压阀）给水、高位水箱重力给水方式。
一，一次加压减压（减压阀）给水方式——不设避难层的超高层住宅或建筑高度在150m 左右的其他建筑。
A，地下室设置消防水池和消防主泵。
消防主泵的供水压力满足整栋建筑供水要求。
消防给水分为几个区，每个区有给水主管设不同见压制的减压阀供水。
B，屋顶设置消防水箱和稳压泵，提供火灾初期消防用水。
C，在消防车供水压力范围内的消防分区，分别设置消防水泵接合器。
特点：系统较安全，竞技性较高。
二，串联加压给水方式——设置中间设备层的超高层建筑。
推荐
A，地下室设置消防水池和转输泵
B，中间设备层设置转输水箱和消防主泵。
C，屋顶设置消防水箱和稳压泵。
消防水池储存一次火灾的消防用水量；转输水箱储存15~30分钟消防用水量，且有效容积不宜小于60m³；整栋建筑分重力供水区（低区）和加压供水区（高区）；低区由转输水箱重力供水，高曲友中间设备层消防主泵加压供水；屋顶消防水箱提供高区火灾初期消防用水。
特点：系统经济性最高，安全可靠性相对较差。
三，高位水箱重力给水方式——建筑高度超过250m的超限高层建筑。
A，屋顶设置大型消防水池和消防泵房。
屋顶消防水池储存一次火灾消防水量，通常在500m³以上。
除最高基层采用消防泵加压供水外，其他楼层均采用屋顶水箱重力供水。
特点：安全可靠性最高，经济性较差。
（建筑高度小于200m的建筑不宜广泛采用）。
高层建筑给排水消防设计分析
高层建筑给排水消防设计分析【摘要】：高层建筑中给排水消防设计对于保障住户生命财产具有非常重要的意义，本文以下内容将对高层建筑给排水消防设计进行分析和探讨，仅供业内同行参考。
【关键词】：高层建筑；给排水；消防设计中图分类号： tu97 文献标识码： a 文章编号：1、前言改革开放以来，随着经济的不断发展，特别是我国城市用地的紧张，越来越多的高层建筑成为了城市的主角，然而由于目前的车载消防设备的高度有限，在很多高层建筑发生火灾时不得不望洋兴叹，这种情况下，必须从高层建筑本身着手，使其本身具有满足灭火要求的功能，以此来弥补车载消防设备的不足。
因高层建筑立足自救，为了确保安全，必须从高层建筑给排水消防设计出发，使其能够满足消防的要求，减轻火灾带来的损失。
本文以下内容将对高层建筑给排水消防设计进行分析和探讨，仅供业内同仁们参考。
2、高层建筑火灾的特点分析高层建筑火灾具有以下几个方面的特点：第一，高层建筑楼层高、人员集中、疏散困难。
高层建筑层数多，垂直距离长，疏散到地面或其它安全场所的时间长，且人员集中，另外，发生火灾时由于各竖井空气流动畅通，火势和烟雾向上蔓延快，更是增加了疏散的难度。
第二，高层建筑扑救难度大。
高层建筑高达数十米，甚至达数百米，发生火灾时从室外进行扑救相当困难。
一般要立足于自救，即主要靠室内消防设施。
但由于目前我国经济技术条件所限，高层建筑内部的消防设施还不可能很完善，尤其是二类高层建筑仍以消火栓系统扑救为主，喷淋系统不能完全覆盖，因此，扑救高层建筑火灾往往遇到较大困难。
第三，高层建筑火灾蔓延途径多、火势迅猛。
高层建筑面积大、电设备种类多等。
且其建筑标准较高、电气化、自动化程度也高，各种电器设备繁多，漏电短路几率大为增加，极易引起火灾。
高层建筑内一旦起火，其火势蔓延相当的快。
高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、排风道、电缆井等竖向井道多，如果防火分隔处理不好，发生火灾时就好像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径，尤其是高级宾馆、综合楼和图书馆、办公楼等高层建筑，一般室内可燃物较多，一旦起火，燃烧猛烈，蔓延迅速。
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超高层办公楼给水及消防方案选型分析
马勇1周乐 2
摘要通过对4种常用供水方式特点的比较，选择出适合办公楼用水特点的供水方式，并根据超高层的实际情况进行合理分区；通过总结我国部分超限高层消防给水系统设计的情况和特点，对消防系统的选择进行了分析和探讨。
关键词超高层办公楼给水消防方案选型临时高压
1 工程概况
本工程总建筑高度297.2m，建筑面积160842.6 m2（不含地下室）。
裙楼约5层，层建筑面积5000 m2，小计25000 m2；标准层层建筑面积约为2120 m2；纯办公建筑面积小计135842 m2。
地下室共两层，建筑面积约为37600 m2。
裙楼为办公配套的会议展览，层高定为6m，办公楼层层高按照高度和层数计算，平均层高为4.0m。
1.1市政水源及水压：
水源为城市自来水，供水水压按0.25Mpa考虑。
1.2生活用水量计算：见表1
表1 生活用水量计算
2 给水方案选型分析
根据办公楼的用水特点，给水系统设计时并没有考虑集中热水供应和直饮水系统。
原因有以下3点：1.用水时间短。
办公用水不同于酒店用水和住宅用水，用水时间短，一般按10个小时考虑（8：30-18：30），而后者用水时间一般为24小时；
2.系统需要周期循环。
由于非用水时间长达14个小时，在非用水时间内，系统仍然需要不间断运行，不利于节能（包括热能和电能）；
3.热水及直饮水用水量小。
办公
楼热水定额为5-8 L/人.班，全天热水用量约为81.3 m3/h，小的用水量相对于超高层庞大的管网系统和设备运行和维护成本而言，非常不经济。
所以建议设置局部的热水系统和饮用水系统。
2.1供水方式分析：
目前给水方式常用形式主要有以下四种形式：
1.储水池-恒压水泵-高位水箱供水方式
2.气压给水设备供水方式
3.储水池-变频水泵供水方式
4. 管网叠压设备供水方式
4种常用供水方式特点比较：见表2
表2 4种常用供水方式特点比较
气压给水设备供水方式，由于气压罐容积所限，不可能针对大用户进行供水；管网叠压设备是这两年才兴起一种新型节能的供水方式，但在使用工程中，往往受到周边市政管网管径和水压波动的影响，在用水量以及接管管径等方面同样受到诸多的限制条件，而且当市政压力不稳定时，并不能起到节能的效果；变频供水设备也属于一种常用的节能设备，但针对办公楼而言，由于非用水时间大于用水时间，设备仍然有较多时间处于低效区，并且供水可靠性也相对较差；高位水箱供水的最大优点是设备一直处于高效区运行，供水可靠性较好，而且所选水泵的流量较变频泵及管网叠压设备都小，比较适合作为办公楼供水方式。
2.2给水系统分区：
由于楼层较高，所以需要设置中间水池进行分区供水，300m的高度在分区上可以考虑2种方式：1.100m左右分为一个区，整座大厦可分为3个区，中间水池分别
设置在25层设备层（112m ）、51层设备层（216m ）和顶层（272m ）；或者以150m 为界将整座大厦分为两个区，中间水池分别设置在38层设备层（164m ）和顶层（272m ）。
从整个供水系统以及技术可行性而言，采用2个分区或者采用3个分区都是可行的，两者相比较并没有明显的排他性，都是可以考虑的。
但由于考虑到消防系统整体分为两个区域，生活水池和消防水池设置都设置在38层设备层（164m ），这样设置不仅可以少占建筑面积，而且也有利于结构专业的荷载计算，同时也便于业主方便管理。
2.3给水系统分区见图1所示
38层2层
12
56
11层
11225层148
34层
152
35层42层
180
268
64层54层228164
1层
0.0-10
-2层
24层
108
6012层224
53层
43层184市政直接供水
地下水池
中间水池
高位水箱
图1 给水系统分区
3消防系统方案选型分析
本工程设有消火栓系统、自动喷水灭火系统和七氟丙烷气体灭火系统（设置在变配电房）。
一层大堂建筑高度未超过12米，采用快速响应喷头。
3.1消防用水量计算
消防用水量按照国家规范计算如表3所示：
表3 消防用水量计算
3.2消防系统形式选择
目前已建或在建的超高层建筑消防给水方式如表4所示
表4 目前已建或在建的超高层建筑消防给水方式
由上表我们可以得到两点结论：1.超过400m的高层建筑，在消防给水形式上，往往以常高压制为主；400m以下的高层建筑，在消防给水形式上，往往以临时高压制为主；2.一般认为，常高压制较临时高压更趋于安全，但对于超高层而言，消防安全必须做到防患于未然，做到万无一失，采取的消防形式都必须是最安全的，所以从这一层面上说，常高压制和临时高压制都是最安全的，上海环球金融中心采用临时高压制就说明了这一点。
本建筑如果采用常高压系统，中间设备层以及屋顶的设备层需要储存消防期间全部的消防用水量540M3，并且在设计常高压系统时，地下消防储水池往往也储存较大的消防水量，比如南京紫峰大厦地下储水池容积为576 M3，和高位消防水池容积相同；广州西塔为150 M3，若采用临时高压系统，则中间设备层转输水箱容积通常均按≧60M3容积设计，即0.5～1.0h的消防用水量，而且屋顶的消防水箱的容积只需要18 M3即可，无论从设备层的占地面积出发，或者从荷载方面考虑，还是从造价方面考虑，采用临时高压系统都有一定的优势，从安全角度考虑，只要加强安全巡检，就可以做到万无一失。
3.3消防给水系统分区见图2所示
消防加压泵
转输水箱
消防加压泵
减压阀
减压阀
水泵结合器
水泵结合器增压稳压设施
高位水箱
移动接力供水泵加压口移动接力供水泵吸水口
消防储水池转输水泵
38层
-2层-10
56
11层
60
12层
148
34层
152
35层
50层212
268
64层
51层216
164图2 消防给水系统分区
4 结语
超高层办公楼采用何种给水方式一定要根据办公楼自身的用水特点进行分析，在分区设置时，除考虑给水自身需要外，还应结合其他专业设置统一进行技术经济分析，从而选择最优给水方案；选择消防给水方案时首先要考虑的是系统的安全性问题，事实证明常高压系统未必比临时高压系统更安全，采用哪一种消防给水方式同样要进行各方面的技术经济分析后再进行确定。
参考文献：
1．王学良，李洋.超限高层建筑消防给水系统设计特点探讨.给水排水，2007，33（10）：97～100
2．刘振印.建筑给排水节能节水技术探讨.给水排水，2007，33（1）：61～70
作者简介：
1.马勇1974年男河南省郑州市工程师大学本科，一直从事建筑给水排水设计
2. 周乐1976年女广东省深圳市工程师大学本科，一直从事建筑给水排水设计。