近年,国内涌现出的超高层建筑让人目不暇接,高度一直在被突破。而低于300m的超高层建筑,其数量增长速度是最快的。

　　 常规国内超高层建筑的划分一般以250 m为界。《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)规定,“超过250m的建筑,其消防设计采取的特殊的防火措施,应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证”。而本文之所以将300m作为分界线及研究对象,主要基于2个原因,其一是近年来,300m以下的超高层建筑占比最大;其二是,后文中涉及的系统选择与之有较高相关度。

　　 据NFPA14的规定,消防给水系统压力不能超过2.4 MPa,这是消防给水系统串联分区的原则。《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014,以下简称“消水规”)6.2.1.1条对此也有相同表述。针对120~200m,乃至300m高度的建筑,其消防系统供水方式主要有以下几种:A水泵直接串联供水、B水泵转输水箱串联供水、C一泵到顶+减压阀供水、D重力水箱+减压水箱供水(生活管道补水)、E重力水箱+减压水箱供水(专用消防泵补水)。其中E与D的最大不同是补水方式,很明显E优于D,但是其供水部分原理与D基本一致,且E方式主要用于300m以上的建筑,故本文对E系统暂不作过多讨论。

　　 水泵转输水箱串联供水方式,是指超高层建筑各分区设有消防主泵向本区域消防管网供水,同时下区设有独立消防转输泵向上一级中间水箱转输供水。此系统是以前的《高层建筑设计防火规范》(以下简称“原高规”,现已作废)中有明确表述的超高层的供水方式。“消水规”中也有“宜采用消防水泵转输水箱串联供水方式”的表述。其主要特点是消防供水和转输水泵独立分开设置,上下区基本独立,从直观上看,其安全度高。缺点是泵房内消防泵数量偏多,消防转输水箱体积偏大(60m³)。

　　 所谓水泵直接串联供水,是指超高层建筑各分区中,下区设有消防主泵,同时兼作上一区的转输泵;而上一区的消防泵直接从下一区消防管网上吸水。需要指出的是,该方式也是配置水箱的,只是相对较小。水箱兼作下区稳压,同时也可供上区水泵前期吸水。此供水系统在“原高规”中并不明确,但是在上海《民用建筑水灭火系统设计规程》(DGJ 08-94-2007,以下简称“上海规程”)中则有明确表述。而江苏省《民用建筑水消防系统设计规范》(DGJ32/J 92-2009,以下简称“江苏规范”)也作了明确规定。该系统已在我国较多的超高层建筑中广泛运用。其主要特点是减少了泵房内消防泵的数量,简化了系统,节约投资。其中中间水箱的体积也较小,按“上海规程”为18m³即可。而“江苏规范”则做了略微的调整,将其改为30 m³。同时增设水泵吸水口,即除了稳压外,还有短时供水功能。其缺点是,由于整栋建筑靠各区消防泵逐级串联,若下部某区消防泵故障(含备用泵),则建筑上部区域消火栓或自动喷水灭火系统均无法工作。另一问题是,如上区消防泵止回阀破坏可导致下区系统超压。直观分析,其供水安全性似乎不高。当然,在300m以下的超高层建筑中,则不一定,分析详后。

　　 一泵到顶+减压阀供水方式则相对比较简洁,以消火栓系统为例,整栋建筑消火栓系统采用一组主泵(1用1备),高区直供,低区设减压阀减压后供给。由于原有消防规范相对比较保守,要求一个消防分区控制在1 MPa以内;“江苏规范”也有“分区不得大于120m”的要求。因此以前该方式受限较大,应用偏少。最近,“消水规”颁布后,明确单个系统可以2.4 MPa为分界点,该方式近期运用开始增多。

　　 而重力水箱+减压水箱供水方式,则比较直观,消防水量全部贮存于屋顶消防水池内,采用重力供水方式,中间设减压水箱减压供水。屋顶消防水池的补水可以是高区生活供水系统,更安全的方式是另设独立消防补水系统。其主要用于超过300m的超高层建筑中。近年来,某些地区消防部门曾经提出,所有超过150m或200m的建筑必须采用高位重力水箱(600m³)供给,笔者觉得此做法不妥。具体分析详后。上述几种消防方式的系统示意见图1。

　　 针对上述多种消防供水系统,选择的关键是所选系统的安全性。笔者查阅相关资料发现,国内已有多人对高层建筑消防系统的安全性进行过研究。但是核查后发现,已有文献主要着重于消防系统安全性的宏观分析和建立计算模型,而对具体高层、超高层建筑消防的安全性讨论则较少。为此,本文拟从超高层建筑消防系统中的关键环节着手,借助已有的计算模型,对各类常见消防系统的安全性进行比较,得出相关结论,为消防系统选择提供借鉴。

　　 传统研究是将消防系统简化为诸如:“水池-水泵-管网-水泵-管网-消火栓”或“水池-水泵-水泵-管网-消火栓”等,系统分析过于宏观。而本文拟抛开此类宏观分析,着重于研究各系统中管路上的关键环节。作为一个完整的消防供水系统,对整个系统安全影响较大的环节主要有如下部分:消防水泵(以字母“P”代表)、减压阀(以字母“V”代表)、远传液位计或液位传感信号控制器及液位联动电动阀(以字母“L”代表)。系统运行过程中,这些部件是最容易出现故障的。而系统中其余部件,比如水池、管道、普通阀门、消火栓(或喷头)等基本为完全机械部件或极其简明的材料,系统调试成功后,很少会在这些方面出现问题。换言之,这类部件的相对故障率很低,故可不归入系统关键环节之列。

　　 这里要作说明的是,虽然减压阀属于完全机械式产品,但实际运用过程中,其故障率较高。减压阀的故障可分为两类:其一是,出现关断性故障,导致减压阀前后隔断,阀后无供水;其二是,出现贯通性故障,即阀前阀后压力相同,导致阀后系统超压严重。经调查,实际项目中的减压阀故障主要是第二种,即贯通性故障。在《建筑给水排水设计规范》(GB 50015—2010)中,也特别提到关于减压阀设置需考虑其失效状态下系统安全性。故本文将其区别于其他机械阀门,作为影响系统安全性的关键环节之一。中间转输水箱串联系统中的转输泵一般与水箱远传液位计联动,也有在水箱进水管处设置电动阀与液位计联动的作法。由于二者功能相同,本文一并将其归入液位传感信号控制器的可靠性。

　　 关于串并联模型的确定,笔者参考了文献[1],以表1为例,简单列举如下。

　　 串联系统是指组成系统的所有单元均正常工作时,该系统才能正常工作。其可靠度计算公式为:

　　 式中F=f(t)———系统可靠度;

　　 f_i———系统第i个单元的可靠度。

　　 并联系统是指组成系统的所有单元只要其中一个正常工作时,该系统即可正常工作。其可靠度计算公式为:

　　 针对本项目,关键部件的可靠性表达可简化为如下方式:设泵的可靠性为f_p;减压阀的可靠性为f_v;液位传感信号控制器的可靠性为f_L。

　　 为便于计算和比较,参考文献[1]中关于系统可靠性等级划分表(见表2)。

　　 由于本文讨论的内容为建筑消防系统,考虑到消防系统与生命安全的关系,相关产品的可靠等级均选用特级可靠级。因此本文讨论的单个设备的保证率取相同数值f=0.95,即f_p=0.95,f_v=0.95,f_L=0.95。

　　 另外一个问题是整个系统的可靠性分析。由于本文探讨的是建筑消防系统的安全性,据消防规范,没有超过特定规模的建筑均按一次火灾考虑。涉及到上文所述的各系统,其各分区只能出现一次火灾,而不会出现多次叠加。因此,系统总体可靠性可按各分区的可靠性平均值来体现。

　　 据上,几种供水系统中,各分区的的可靠性计算如下:

　　 F_A1、F_A2、F_A3、F_A4分别为本系统各个分区的可靠性。具体计算如下:

　　 F_A1=f_p×fv=0.903;

　　 F_A2=f_p=0.95;

　　 F_A3=f_p×f_p×fv=0.857;

　　 F_A4=f_p×f_p=0.903。

　　 综上,上述4个区域中,F_A3=0.857为最小值,则可推断出该系统最不利区域为A3区。即系统最不利区域可靠性为F_Amin=0.857。该供水方式的总体可靠性为F_A=(0.903+0.95+0.857+0.903)/4=0.903。

　　 该系统各区保证率计算如下:

　　 F_B1=f_p×fv=0.903;

　　 F_B2=f_p=0.95;

　　 F_B3=f_p×f_p×fv×fL=0.815;

　　 F_B4=f_p×f_p×fL=0.857。

　　 该系统可靠性最低的区域也位于3区,F_Bmin=F_B3=0.815。该供水方式的总体可靠性为F_B=(0.903+0.95+0.815+0.857)/4=0.881。

　　 该系统各区保证率计算如下:

　　 F_C1=f_p×f_v×f_v=0.857(注:二级减压);

　　 F_C2=f_p×f_v×f_v=0.857(注:二级减压);

　　 F_C3=f_p×f_p=0.903;

　　 F_C4=f_p=0.95。

　　 该系统可靠性最低的区域位于1区和2区,F_Cmin=F_C1=F_C2=0.857。该供水方式的总体可靠性为F_C=(0.857+0.857+0.903+0.95)/4=0.892。

　　 该系统各区保证率计算如下:

　　 F_D1=fV×fv×fv=0.857;

　　 F_D2=fV×fv=0.903;

　　 F_D3=f_V=0.95;

　　 F_D4=f_V=0.95。

　　 可靠性最低的区域位于1区,F_Dmin=F_D1=0.857。该供水方式的总体可靠性为F_D=(0.857+0.903+0.95+0.95)/4=0.915。

　　 此系统优于仅设置生活供水管补水的重力水箱供水系统。由于该系统用于300m以下超高层项目较少,且类似于D,故本文不作细述。主要讨论对象为前面的A~D 4类系统。各系统的保证率数据汇总于表3。

　　 分析表3数据可得,4类系统的最不利可靠性区域和系统总体可靠性数据基本排序为:

　　 各系统最不利区域保证率F_D=F_C=F_A>F_B;

　　 各系统总体可靠性F_D>F_A>F_C>F_B。

　　 关于“C一泵到顶+减压阀供水”系统与“A水泵直接串联系统”的可靠性比较,按表3,F_A>F_C。其与实际运行可靠性看似存在差异。主要问题在于2区的减压阀设置。图1中,C系统2区考虑设置二级减压,主要考虑一泵到顶系统消防主泵压力较高(2.4 MPa),而2区所需压力约0.75 MPa,如采用一级减压则减压比大于3∶1;如采用可调式,则阀前阀后压差远大于0.4 MPa。另一原因是,如采用单个减压阀,则整个系统工作压力需为2.4-0.4=2(MPa)(考虑减压阀失效,区域压力相对较高)。相关系统的设备选型需满足2 MPa的要求。如项目能接受采用高压力等级设备该处调整为一级减压,也是可行的。则C系统的参数调整为:

　　 C区保证率最低的区域位于1区,F_Cmin=F_C1=0.857。

　　 而F_C2=f_p×f_v=0.903(注:一级减压);

　　 4个区的总体可靠性为F_Ca=(0.857+0.903+0.903+0.95)/4=0.903;

　　 相应地,各系统总保证率F_D>F_A=F_C>F_B。

　　 基于上述结果,基本可以得出如下初步结论:

　　 (1)在总体一次串联接力前提下,水泵直接串联的安全可靠性不低于水泵转输水箱串联供水方式。

　　 (2)看似安全的水泵转输水箱串联供水方式,其实并不比其他系统优越。

　　 (3)某些楼高150m左右的超高层项目,完全可以考虑采用一泵到顶的消防系统。(具体划分原则详后)。

　　 (4)不超过一次串联供水高度的建筑不必要全部采用重力供水,适当加大屋顶水箱容积是个好的选择。

　　 当然,本文中针对消防系统可靠度的研究,尚存在一些问题。其一,实际项目中,各产品均设有备用设施,本文为简化计算,未将其可靠性按并联系统折算。但是由于是统一折算,故不会对现有计算产生根本性影响。其二,消防安全与人的生命息息相关,故本文按此将消防产品的可靠性等级定性为特级可靠级,取值均为0.95。而实际国内消防产品质量参差不齐,水泵、减压阀、电动阀、远传液位计等的可靠性存在差异。此数据对系统安全性影响较大。

　　 超高层建筑消防系统优缺点的汇总和对比详见表4。

　　 按“消水规”的推荐次序,似乎消防水泵转输水箱串联方式比水泵直接串联方式安全。但是,通过对系统中关键环节的可靠性研究,得出的结论恰好相反。最初得到这个计算结果时,有些迟疑,经仔细核对后,笔者认为这个结果是合理的。核对图1可知,二者关键的不同有如下几处:(1)是设置独立的转输水泵还是兼用下区消防主泵;(2)中间水箱容积选择;(3)中间水箱的进水管电动阀及远传液位计的设置。

　　 (1)关于是否增设独立设置转输泵问题。其实作为B系统,增设独立转输泵,唯一的优势是当上区出现火灾,而下区消防主泵发生故障时,对其不产生影响。笔者认为,这个所谓的可靠性无意义。最简单的理由是,当下区另两个独立设置的转输泵出现故障时,上区消防同样无法实施。而这两个独立转输泵与下区消防主泵的可靠性是完全相同的。也就是说,独立设置转输泵没有增加上区供水的可靠性。同样的,设置独立的转输水箱供水管路也没有增加可靠性。因为,在下区原有消防管道的安全性必须得到保障的前提下,再增加新的管路,反而增加了出现故障的可能,从而削弱原设计的可靠性。

　　 (2)关于中间消防水箱的设置。其实两个系统均设有中间水箱。A系统为18~30 m³,B系统为60m³。A系统的高区水泵除了直接从下区管网吸水外,也可从水箱吸水;B系统高区水泵则只能从中间水箱吸水。作为一个安全性保障措施,60 m³肯定优于30m³。“消水规”中对水泵直接串联系统的中间水箱容积未作具体规定,而“上海规程”及“江苏规范”则有18m³和30m³的要求。笔者建议,为了和水泵转输水箱串联供水系统保持一致,建议水泵直接串联系统的中间水箱也调整为60m³。则两系统在中间水箱容积这一环节上基本无区别。

　　 (3)关于进水箱的电动阀及远传液位计问题。此部分内容为水泵转输水箱串联(B系统)所独有。由于电动阀及远传液位计均涉及电气元器件和电路的传输,为故障易发部件。故本文将其列入系统关键环节之一。由此也导致B系统的可靠度计算值偏低。这是水泵转输水箱串联供水系统的缺陷所在。

　　 至于规范中提及的水泵直接串联易产生超压的问题,笔者在现有项目中已做过实际调试和验证。只要选用合格的泄压阀产品,口径规格满足设计要求,即可实现因水泵直接串联而产生的超压问题。一般泄压管路和阀门型号与水泵出水干管同径或小一级,但不能机械地采用DN65。另外,上下区水泵实际联动时间也比笔者预估的短很多,实际启泵联动测试中,从下区水泵启动到上区水泵启动,总时间没有超过10s。

　　 实际项目设计中,除住宅外,很少会碰到单一功能的单栋的超高层建筑。近年来较多出现的往往是超高层城市综合体(涵盖多种功能),或者是超高层综合建筑群。而作为建筑群出现的项目,其总体高度一般也不会太高,基本在300m以内。

　　 以本院设计的某CBD中心超高层建筑建筑群为例,项目总建筑面积112万m²,含4栋超高层建筑(150~225m),2栋100m以下建筑,以及2个商业区块。由于地块内建筑业态复杂,且今后的运行管理模式各不相同,有出售的,有业主自持的,也有委托管理的;有五星级酒店,有不同类型的公寓、商业、共同沟、地下环道等。因此消防系统必须与今后的运行管理模式相匹配。

　　 故本项目最终的消防系统,采用南北分建消防泵房,每栋楼设置独立消防水泵但共用消防水池的方式。以南区消防水泵房为例,其服务的对象为3栋超高层、1栋高层、2块不同管理要求的商业区。由于该超高层建筑群总高为150~225m,故采用了水泵直接串联的方式。最终此南区泵房内设有26组消防泵。超高层建筑群平面示意见图2。

　　 上述超高层综合建筑群,如采用水泵转输水箱串联方式,则还需增加至少12~14套水泵。因此针对此类超高层建筑群,在建筑高度不超过300m,且运行管理要求迥异的情况下,笔者建议采用较为简洁的水泵直接串联消防系统。

　　 综上,针对300m以下的超高层建筑,水泵直接串联系统的可靠性其实是优于水泵转输水箱串联系统的。当然,本文中的水泵直接串联仅指“一次串联”,如出现“多次”,则需另外计算后确定,且笔者建议避免出现此类“多次水泵直接串联供水方式”。而对于某些高度较低的超高层建筑,采用一泵到顶的方式是最简洁的。当然,随着超高层建筑高度的不断突破,无论水泵转输水箱串联还是水泵直接串联方式,其安全性越来越受到质疑。除了系统本身使用的元器件易发生故障外,国内的管理水平也是令人担忧的。因此,另一种更安全的常高压消防系统是更佳的选择,即将现有消防水量均贮于建筑最高处,作为重力消防水源,系统无需消防主泵。当然此类超高层建筑高度一般会超出300m。

　　 原《建筑设计防火规范》(GB 50016-2006)中,系统工作压力与设计工作压力基本是不加区分的。一般而言,设计工作压力可理解为消防水泵的设计扬程。而据“原高规”,系统工作压力基本是水泵设计扬程加上10%~15%的系统安全余量。因为按“原高规”,系统需设置泄压安全系统,其泄压设定值基本为设计扬程的1.1~1.15倍。换言之,按“原高规”,系统工作压力为水泵设计扬程的1.1~1.15倍。

　　 而新的“消水规”则对“系统工作压力”这一概念作了明确规定。

　　 以临时高压系统为例。据“消水规”8.2.3-3条,“临时高压消防给水系统的工作压力,应为消防水泵零流量时的压力与水泵吸水口最大静水压力之和”。由于“水泵吸水口最大静水压力”相对较小,实际计算中一般将此简化为“系统工作压力,应为消防水泵零流量时的压力”。

　　 其实,“消防水泵零流量时的压力”这一概念在NFPA和FM消防标准中均有具体要求。我国的“消水规”采纳了此概念。据“消水规”5.1.6-4条,流量扬程性能曲线应无驼峰、无拐点的光滑曲线,零流量时的压力不应超过设计压力的140%,且不宜小于设计额定压力的120%;另据5.1.6-5条,当出流量为设计流量的150%时,其出口压力不应低于设计压力的65%。消防水泵的典型曲线可表述如图3。

　　 据此,可得出消防给水系统工作压力应为设计工作压力的1.2~1.4倍。

　　 据“消水规”,超高层建筑的分区需遵循的原则有如下两条。其一,消防给水系统工作压力不得大于2.4MPa;其二,系统工作压力为设计工作压力的1.2~1.4倍(为获取分区最大值,该处取值以1.2倍计)。据此,针对300m以下的超高层建筑的消防分区界线,可计算获取。

　　 以消火栓系统为例,其计算简图详见图4。

　　 图中参数简述如下:

　　 H₀———系统最大设计工作压力,H₀=2.40/1.2=2.0(MPa)=200m;

　　 H₁———单个分区最大高差,m;

　　 H₂———扣除地下室后之下区最大高差(一泵到顶建筑最大高度),m;

　　 H₃———地下消防水泵房与±0.0高差,按“消水规”,地下泵房标高不得低于-10.0m,则H₃=10m;

　　 H₄———最不利消火栓栓口压力,“原高规”按0.25 MPa计,“消水规”按0.35 MPa=35m计;

　　 H₅———管路水头损失,常规在5~10 m,取7m;

　　 H₆———最高层建筑层高-1.1 m,以层高4.5m计,则H₆=3.4m;

　　 H———水泵一次串联最大高度,m。

　　 据上,单个分区最大高差:H₁=H₀-H₄-H₅+H₆=200-35-7+3.4=161.4(m)。

　　 相应地,一泵到顶建筑最大高度H₂=H₁-H₃=151.4m。

　　 看到此数据后,可能会觉得在满足最大分区压力2.4 MPa的前提下,单个分区仅能服务高度150m的建筑,高度偏低。其他数据,除了管路损失可能有1~2m的偏差,消防泵房设置位置可能不到-10m之外,剩下可能调整的数据只有最不利消火栓栓口压力。据“消水规”,任何高层建筑最不利消火栓栓口动压为0.35 MPa。但是核对“消水规”7.4.12条文解释发现,针对SN65消火栓、65 mm麻质水带25m长、19mm喷嘴、水枪充实水柱按13m计算时,水枪喷嘴流量5.4L/s,水枪喷嘴处压力为0.185MPa,水带水头损失为0.046MPa,计算得到消火栓栓口压力为0.251 MPa。规范条文中提及其他国家的消火栓压力均为0.25 MPa,仅美国为0.7MPa。其实此数据与我国的规范有许多不同之处,由于国外有较多消防系统为消火栓与喷淋共用系统,则相应消火栓的栓口压力自然可提高。我国的消防规范中,消火栓基本独立设置。如完全按0.35 MPa的栓口压力计算,其对提升系统安全性的作用有限,且将出现水枪充实水柱超出13m,单栓出水流量远超5.4L/s的状况,换言之,实际消防用水量将远超设计值,造成与规范新的冲突。另外,除了出现消火栓系统压力过高外,还将出现自动喷水灭火系统压力小于同样高度的消火栓系统压力的现象。故笔者建议,针对高层、超高层建筑的最不利栓口动压保留“原高规”的0.25MPa,此数据也已满足最不利消火栓的充实水柱要求。

　　 调整该数据后(即栓口压力按0.25 MPa计),单个分区最大高差及一泵到顶建筑最大高度均可相应调整。具体为:单个分区最大高差H₁=H₀-H₄-H₅+H₆=200-25-7+3.4=171.4(m),一泵到顶建筑最大高度H₂=H₁-H₃=161.4m。

　　 也就是说,对于地面高度不超过160m的超高层建筑,均可采用一泵到顶的供水方式。

　　 基于调整后的计算值,则消防水泵直接串联可达到的最大高度为H=H₁+H₂=170+160=330(m)。

　　 考虑高区串联泵的实际设置受限,以及系统的安全性,本文将此取值限制在300m以内。也就是说,针对300m以下的超高层建筑,如果中间避难层的位置恰当,其消防系统可采用水泵一次直接串联的方式。这也是本文将常规超高层建筑高度分界点从250m调整为300m的原因所在。

　　 上述计算均基于系统工作压力为设计压力的1.2倍。如采用1.4倍,则上述数据严重缩水,相应值为:一泵到顶建筑最大高度H₂=131 m;一次直接串联最大高度,H=272m。其中一泵到顶建筑的最大高度明显偏小,基本不能实施。

　　 综上,在满足“消水规”消防系统工作压力定义的前提下,笔者建议针对高层超高层建筑,调整最不利消火栓栓口动压至0.25 MPa,“消水规”中的0.35 MPa过高了,对消防分区有很大的影响;实际项目中,在选择消防水泵时,建议选择零流量时压力靠近水泵扬程的1.2倍,否则对整个系统的压力分区和系统材料等级影响较大;“消水规”中的“宜”很难操作,建议做进一步细化,比如“不得小于1.15倍”。不超过160m的建筑推荐采用一泵到顶的供水方式。300 m以内的超高层建筑,可以采用水泵直接串联的方式,但需核对避难层的设置位置。

　　 据《全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》7.5.1条及“消水规”,消防管材与压力等级的关系为:当系统压力≤1.2 MPa时,可采用热镀锌钢管;当1.2MPa<系统压力≤1.6MPa时,采用热镀锌加厚钢管或无缝钢管;当系统压力>1.6MPa时,采用热镀锌无缝钢管。据此,是否采用镀锌无缝钢管的分界点为系统工作压力是否超过1.6 MPa。

　　 关于消防系统的系统工作压力与设计工作压力之间的关系,前文有讨论。结合新旧规范,具体计算如下:

　　 据“原高规”,系统工作压力为设计压力的1.1~1.15倍。如需控制系统压力在1.6MPa以内(不采用镀锌无缝钢管),则水泵设计工作压力需小于1.39~1.45 MPa,此数据基本可涵盖大部分100m以下的高层建筑,部分体量较大项目,其设计扬程可能超出1.45 MPa,需选用镀锌无缝钢管。

　　 据“消水规”,系统工作压力为设计压力的1.2~1.4倍。如需控制系统压力在1.6 MPa以内,则反算设计工作压力需小于1.15~133MPa;据此,即使100m以下高层,也很容易超出此压力值。故笔者建议选用1.2的系数,则相应设计压力可控制在1.33 MPa以内。而设计工作压力超过1.33 MPa,需选用镀锌无缝钢管。

　　 减压阀的失效有关闭和贯通两种情形,而实际项目中发生的主要是贯通性失效,即出现阀前和阀后压力相同的状态。对此,《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003)3.4.9-2条有相关规定,“减压阀后配水件处的最大压力应按减压阀失效情况进行校核,其压力不应大于配水件的产品标准规定的水压试验力。如果仅一级减压,需考虑该减压阀失效,则阀后最大工作压力与阀前相同;如果采用多级串联减压,则仅需考虑其中一级失效即可”。

　　 由此可见,对于设有一级减压阀的高层、超高层建筑,其下区的压力等级等同于消防系统工作压力,不能仅仅凭减压后的压力值来选择系统产品压力等级。此条容易被忽略。另外一个方法是采用多级串联减压,增加减压阀的配置数量,从而降低管材及配件的压力等级要求。

　　 根据前面的讨论和计算可知,针对100m以下的建筑,当设计扬程超出1.33 MPa时,管材需采用镀锌无缝钢管;由于相应的系统工作压力已超出1.6MPa,则阀门及沟槽需采用P2.0~2.5MPa等级的产品。

　　 相对于超高层建筑,由于有太多的分区压力超过1.6 MPa,因此系统内较多分区需采用P2.0~2.5 MPa等级的阀门、沟槽件和无缝钢管。

　　 现阶段存在一个问题,国产阀门和沟槽产品中,压力等级大于1.6 MPa的产品较少,一般需采用进口或合资品牌。

　　 另一个问题是关于压力超过1.6 MPa的小管道连接方式。针对此类系统,大于等于DN65管道可选用PN2.0~2.5 MPa规格的沟槽连接,而小于DN65的管道则只能用丝扣连接。然而笔者核对相关产品资料后,发现丝扣连接件均为低压铸铁件,其压力等级均为不超过1.6 MPa。因此实际选型时,只能选用1.6 MPa等级的产品,其实是存在安全隐患的。

　　 因此,笔者建议国内生产厂家应提升自身产品等级,以满足实际项目的新需求。无论是阀门、沟槽,还是丝扣件,这些看似不起眼的产品,其实有很大的质量和技术的提升空间。

　　 国内超高层建筑设计中,300 m以下的超高层是最常见的。此类超高层建筑设计中,有关消防系统安全性的考量、消防系统的选择、消防系统的合理分区、消防主材的选用等,是每个给排水设计师经常要面对的问题。笔者将自己在设计中遇到的问题和一些思考体会稍作整理,以求教于大家。