超高层建筑高度范围变化较大,部分超高层功能相对复杂,不同超高层项目,其生活给水、热水、排水、消防系统设计存在较大差异。
如果把以上几个主要系统作为超高层建筑给排水设计的整体框架,在框架确定的情况下,仍有非常多的细节内容可以加以研究,部分细节的总体设计原则类同,本文试对超高层中相关设计细节做进一步探讨。
根据《建筑灭火器配置设计规范 》GB50140-2005 -附录D-配置场所危险等级举例,超高层建筑灭火器配置均为严重危险级。
需要注意的是,超高层住宅灭火器配置也应按严重危险级。
3 设备减振降噪措施
1)对于楼层中噪声要求严格的功能或区域,在满足系统安全性、可靠性、节能性等前提下,应尽量减少楼层中水泵设置数量,例如,给水系统可尽量采用分区并联转输方式重力供水,减少楼层中的水泵设置。
2)当无法避免时,宜优先考虑将水泵设置在屋面设备机房内,机房位置尽量避开下部相应区域,运行时产生噪声的给排水设备宜集中布置,应选用性能好、噪声低的设备(例如:静音型给水设备)及采取规范要求的必要措施。
3)当运行时产生噪音的设备设置在避难层中,且上层和下层为居住用房(卧室、客房、病房等)时,可在避难层内设置浮动地坪隔振隔音系统,机房内四周及顶板采取隔声处理,机房内的管道采用隔振支吊架。管道穿越顶板、浮动地坪及墙体时,应采用隔声处理。(《城镇给水排水技术规范》编制组函件)
4)浮筑地坪可提资给建筑专业,由建筑及结构专业配合设计。除设置浮筑地坪外,水泵也可采用隔振方式安装,设置隔振台座及限位器,隔振台座、限位器设计详见国标图集16K702《水泵安装》-说明及P42~P51;另,19S204-1《消防专用水泵安装(一)》-P10有消防水泵隔振安装示意图。水泵隔振元件宜采用组合式减振器,浮筑地坪和结构楼板间设置隔振垫,隔振安装应满足《工程隔振设计标准》GB50463-2019的相关条文要求。
注:设置浮筑地坪或隔振台座减振时,由于基础较高,需要仔细考虑水泵基础总高度,考虑水泵吸水口的高度与水箱最低液位的关系,对于消防泵,应满足自灌要求,此时可适当提高消防水箱基础高度,保证水泵自灌吸水及吸水管连接不产生气囊。
5 手抬泵
1)《消水规》5.4.6 当建筑高度超过消防车供水高度时,消防给水应在设备层等方便操作的地点设置手抬泵或移动泵接力供水的吸水口和加压接口。
2)根据《城市消防站建设标准》中消防车的配置情况,建议在100m左右的避难层设置接驳口,接驳口最大设置高度个人建议不大于130m。(《喷规》10.4.2条文说明:根据某些省市消防局的经验,建议在当地消防车供水能力接近极限的部位,设置接力供水设施。)
3)接力供水设施由接力水箱和手抬泵组成,中间转输水箱可作为接力水箱,手抬泵预留接驳口宜优先设置于转输水箱上。当利用转输泵输水环网给水泵接合器输水时,应在进转输水箱前预留手抬泵或移动泵的吸水接口。
4)消防救援一般会配置手抬机动消防泵,而不用电动泵,无需预留电源。手抬泵参数详见下表:
5)预留接口
从以上型号可以看出,手抬泵的预留接驳口-吸水口和出水口,其公称直径可根据相应分区消火栓系统所需压力确定,当吸水端直接接转输水管时,应考虑来水余压(消防车供水)。
结合市面上部分厂家手抬泵参数可知,一般情况下,当手抬消防泵额定流量为10L/s~15L/s时,其吸水口公称管径为DN80,出水口公称直径为DN65。例如,消火栓系统设计流量为40L/s,可预留3个DN80吸水接口。
注:接口形式应注明手抬泵专用吸水接口,具体参见国标规范《消防接口 第2部分:内扣式消防接口形式与基本参数》,以防施工时用普通直管代替,从而导致手抬泵吸水管无法与预留接口连接或连接时容易脱落。
1)避难层串接的水泵接合器应和手抬泵设置在同层便于驳接的位置,转输水管上应设置室外消防水泵接合器, 手抬泵及水泵接合器的设置应满足当室内消防水泵均不能正常运行时,消防车可以通过车载消防泵向高区消防管网加压供水。
2)对于超过消防车供水范围的高区消防系统,其水流路径及压力应满足:室外消防车→水泵接合器(室外)→避难层手抬泵→避难层水泵接合器→高区消防管网。
3)以40L/s的室内消火栓系统为例,其手抬泵吸水端可在转输水箱或转输水管上预留3个DN80吸水接口,其出水端接水泵接合器,出水端可预留2个DN100水泵接合器,DN100水泵接合器自带2个DN65接口,总计4个DN65接口,此时水泵接合器流量不按10~15L/s,而按实际过流量考虑。
4)手抬泵与水泵接合器预留接口示意图
7 压缩空气泡沫灭火系统(CAFS)
1、系统介绍
1)压缩空气泡沫系统由消防泵、压缩空气系统、泡沫比例混合系统及储水罐、泡沫液罐等组成,火灾时能够通过专用输送管网喷射压缩空气泡沫进行灭火。其系统管路技术要求与室内消火栓系统基本相同,系统终端喷射装置与消火栓箱内设备一致,即泡沫栓采用SN65消火栓、泡沫枪采用19mm水枪、泡沫输送采用消防水带。
2)压缩空气泡沫系统具有在管道内输送时阻力损失小、输送距离远、灭火效能高、供液能力强、劳动强度低等优点,其快速输送技术对超高层建筑灭火作战具有十分重要的意义。
3)由于空气的存在,压缩空气泡沫与管道内壁之间的摩擦力非常小,管道压力损失也非常小。根据上海消防总队在上海环球金融中心实测数据,压缩空气泡沫可以垂直向上输送至375m的高度。其灭火效率是传统泡沫的4~5倍,是水的7~10倍,灭火效能十分突出。
2、输送形式
超高层建筑中压缩空气泡沫的输送方式有以下3种:
1)压缩空气泡沫消防车(CAFS消防车)连接水泵接合器通过专用管网向上输送压缩空气泡沫进行灭火;
2)设置在建筑顶部的固定式压缩空气泡沫系统(CAFS)通过专用管网向下输送压缩空气泡沫进行灭火;
3)设置在超高层建筑的避难层或设备层的固定式压缩空气泡沫系统通过专用管网根据着火楼层位置向上及向下输送压缩空气泡沫进行灭火。
3、系统形式
压缩空气泡沫灭火系统具体设计要求详见T/CECS 748-2020《压缩空气泡沫灭火系统技术规程》,重庆要求超过100m的公共建筑均需要设置压缩空气泡沫灭火系统。另,上海中心大厦方案汇报时,也被要求设置压缩空气泡沫灭火系统。上海中心大厦压缩空气泡沫灭火系统简图:
4、《重庆市高层建筑压缩空气泡沫灭火设施技术规定》
1)适用范围
重庆市行政辖区内新建、扩建和改建的建筑高度超过100米的公共建筑(含有住宅功能的商住楼、综合楼等除外)。
2)设计要求
压缩空气泡沫灭火设施应独立设置,且每栋建筑塔楼应设置不少于1根压缩空气泡沫竖管。 50米以上每层消防电梯前室内应设置泡沫消火栓箱,消火栓应采用双出口,栓口直径应为65mm,箱内应配置水带。
压缩空气泡沫灭火设施应设置水泵接合器,接口口径不应小于65mm。压缩空气泡沫竖管管径不宜小于80mm,管道顶部应设放气阀,底部设排空阀。
压缩空气泡沫竖管应采用内外壁镀锌无缝钢管,沟槽式连接(卡箍)、丝扣或法兰连接。泡沫消火栓箱体和管道应涂成泡沫管道专用的黄色。
3)下图为重庆市某超高层压缩空气泡沫灭火系统原理图,该系统由CAFS消防车通过水泵接合器向系统提供灭火介质(同上海中心大厦)。
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