上海信息枢纽大楼消防系统的几个方案比较

上海建筑设计研究院有限公司
邓俊峰

　　上海信息枢纽大楼是上海市政府重点工程，是信息港重要建筑物之一。大楼位于陆家嘴开发区内，功能主要由信息通信机房、信息业务用房、智能化办公用房及高技术信息博览厅、体验区等组成。建筑基地面积8250M²，总建筑面积101889M²，地下4层，地上41层，建筑最高点离地面284米，建筑高度201.5米。该大楼由日建设计做扩初设计，本院做施工图深化设计。
　　由于大楼有不同的使用功能，针对各功能区域，经优化组合，分别选择不同的灭火系统。整幢大楼设有消火栓系统和自动喷淋系统，在不宜用水灭火的通讯机房、变电间等设置气体灭火系统；在发电机房、燃气溴化锂机房等处，则设置了造价便宜且灭火效果较好的水喷雾灭火系统，使整幢大楼处于全方位的消防保护状态。
　　为了选择一个比较理想的消防系统模式，在进行消火栓系统和喷淋系统的设计时，我们对以下几个方案分别进行了比较，发现各有优劣。(以消火栓系统为例，喷淋系统与之相同)
　　方案一：
　　整个消火栓系统作为一个大区考虑，选用一套泵，即一泵到顶，而后根据系统的控制压力分区域设置减压阀减压，如附图一所示。该方案系统简单明了，便于今后的管理。但最大的缺点是单泵扬程过高，约2.5Mpa，这对管道的承压能力要求就非常高。如果系统管道试压为工作压力加上0.40Mpa，则需能承受2.9Mpa的钢管，相应带来阀门，管配件所需承受的压力大大提高，非一般管材所能承受，安装要求也会相应提高，因此，造价就上去了。另外，单泵扬程过大，会造成配电大，选泵范围小等诸多不利因素。
　　方案二：
　　整个消火栓系统分为二个大区，选用两套泵，分别供应二个大区消火栓用水，如附图二所示。该方案即平时所称的“并联”方式，采用该方案的几个优点：①二个区相互不受牵制，分区供水，互不影响。当低区火灾时，启动低区泵；高区火灾时，启动高区泵。②便于今后的管理。但该系统的高区段仍存在着与方案一相同的缺点，即管道承压问题。
　　方案三：
　　整个消火栓系统分为二个大区，选用两套泵，分别供应二个大区消火栓用水，如附图三所示。该方案即平时所称的“并联”方式，该方案解决了前两套方案的管道承压问题，使系统的单泵扬程降低到1.5Mpa左右，水泵的选型范围较大。但在低区须设转输水泵，在高区设转输水池，水池的容积又与供水池进水的水泵的流量有关，并且该水池须占有一定的空间、面积，对原本就很紧凑的设备区来讲，要再放这样一座庞然大物，很是让建筑师头痛。同时，水池水只供消防使用，容易形成“死水”，造成很大的水资源浪费。
　　分析以上三种方案，结合各方案的优缺点，我们认为日方的设计方案较为合理，如附图四所示，该方案有以下几个优点：
　　1.管道承压低(1.5Mpa左右)，便于管材选择和管道安装；
　　2.无转输水泵、转输水池，大大减少了设备占地面积；
　　3.无水资源浪费情况；
　　4.分区清楚，便于今后的管理和维修。
　　该系统在形式上是“并联”的，也分为高低区两种泵，分别服务于二个区的消火栓系统，但在总体上却是“串联”作用，当火灾发生于高区时，低区泵必须先于高区泵启动，在整个大楼的消火栓系统中形成泵接泵的“串联”形式，实际上，在该系统中，利用了二个区的泵的流量相同，使低区泵在此承担了“转输泵”的角色，避免了方案三中多泵、多水池的弊病。同时，在考虑选择二种泵的扬程时，结合实际情况，有意识地将设于地下三层水泵房内的低区消火栓泵的扬程选高(Q=40L/S，H=150M，N=110KW)，使得水流到达17层时(高区泵所在位置)，仍有0.40Mpa的水头，从而相对降低了高区泵的扬程、用电量、重量(Q=40L/S，H=120M，N=90KW)，形成了大泵在下、小泵在上的较为合理的格局。
　　该系统的控制关键在于低区泵先于高区泵启动，为保证高区泵不会形成空吸，又将高区泵吸水管与该层的生活水箱(140吨，其中18吨为消防用水)相连。在满水位时，该水池可满足高区泵的消防时间为：
　　以消火栓系统：40L/S
　　喷淋系统：30L/S
　　总水流量7OL/S计算：
　　使用时间T=140x103/70x60=33.3min
　　此时，按规定，消防车已到达火灾现场，可以通过水泵接合器对大楼进行灭火。
　　从以上几个方案比较来看，对于建筑高度在24M与50M之间的高层建筑，采用方案一的系统模式比较合理；对于建筑高度大于50M高层建筑，若采用方案二的系统模式比较合理；而超高层建筑采用泵接泵的“串联”方式，确是一种比较合理、实用的系统模式。
　　鉴于目前没有超高层规范，因此本大楼均按《高层民用建筑设计防火规范》有关规定进行设计，所以，对《高规》的正确理解和运用显得尤为重要。
　　以上是笔者在设计过程中的一些理解和体会，不到之处请予以指正。