广州塔消防给水系统设计赏析
消火栓系统
广州电视塔是目前已建成的世界第一高电视观光塔，塔上既要承担电视、广播等重要发射任务也要承担大量人流的观光需要，消防安全非常重要。奥雅纳工程顾问最初提出的塔楼消防系统方案是采用分段接力临时高压系统设计，后经广州市设计院建议改为采用常高压系统设计。整个消防系统采用一个高于《高规》要求，安全度很高的水消防系统。
消防水源
本项目从西边的艺苑西路和南边的双塔路的规划市政给水环网上各引入一条DN300进水管，在室外形成环网，并在地下室设置612立方米的消防水池，在塔楼上部设540立方米的消防水池。
消防用水量
消防用水量按照相关消防规范计算如表5。
室外消火栓布置
室外消火栓直接利用市政管网双路供水，在室外形成环网。各消火栓间距不超过120米。并配合水泵接合器的位置布置。
室内消火栓系统
水池和泵房的布置
消防水池设置见表6。
-10.0米层设有消防水泵房，147.2米层及334.4米层分别设有转输水泵房，443.6米层设有临时高压供水加压水泵房。所有地下消防水池、屋顶及接力消防水箱水池均采用两格设置，当一个水池清洗或发生故障时系统仍能正常工作。地下消防水池存储了所有室内消防用水、大空间智能型主动喷水灭火系统用水及部分室内消防延续用水，可在室内市政消防用水无法供应时或灭火时间超过三小时仍要延续供水时仍能继续供水。塔顶高位消防大水箱（270m³*2）创新地设计为兼做减振阻尼器（TMD+AMD）的一部分。这样设计既未另增加结构的重量，又满足了将一次消防用水量存储于屋顶的设计要求。塔顶高位消防大水箱（270m³*2）兼减振阻尼器（TMD+AMD）的示意图如图4。
系统分区和管网布置
412.4米以下的区域（包括地下室、裙楼）室内消火栓系统采用常高压给水系统。利用设置在443.6米的540立方米的消防水池及在334.4米、147.2米层的减压水箱和多组减压阀分别提供1～8区室内消火栓的水量和水压。消防时，消火栓系统不需采用碎玻启动，自动喷水灭火不需采用湿式报警阀压力开关启动，无论发生停电，水泵故障，操作控制系统失灵等情况，系统仍可安全运行，系统安全度高。系统的竖向分区保证最不利点的静水压力不超过0.80 MPa，并且在消火栓栓口的动水压力超过0.50 MPa的区域，室内消火栓采用减压稳压消火栓。
412.4米以上9区的室内消火栓系统采用临时高压供水系统，利用设置在443.6米的540立方米的消防水池和高区消火栓加压泵组提供水量和水压；并在发射天线筒内473.7米的标高高度设置18立方米的高位水箱，提供系统的初期用水量。
室内消火栓系统详细分区如下表6,系统图见图5。
室内消火栓的供水管网在各区域均形成环状，以提高系统的供水安全性。
低区的水泵接合器直接供水到管网，共设3套，每套水泵接合器的设计流量按15升/秒计算；高区的水泵接合器则将室外消防车的补水接至消防水池，利用消防转输加压泵加压提供，共设3套，每套水泵接合器的设计流量按15升/秒计算。消防系统的检修阀门均采用信号阀门，阀门的开闭均可由消防控制中心进行实时监控，防止误关闭及人为破坏。
消火栓布置
所有各层均设置室内消火栓，消火栓按规范要求安装于各楼层及其消防电梯前室、疏散电梯前室、地下室和明显便于取用的地方；每支水枪流量为5升/秒，水枪充实水柱不少于13米，消火栓的间距保证同层相邻两个消火栓的水枪充实水柱同时到达室内任何部位。消火栓箱的间距不大于30米，保护距离不大于25米。
消火栓选用单门组合箱：栓口直径为65毫米；每个消火栓均配置水带和水枪，水枪喷嘴口径为19毫米，水带长度为25米；消防自救卷盘将设置于消火栓箱内，自救卷盘的栓口直径为25毫米，胶带内径为19毫米，喷嘴口径为6毫米。消防前室的消火栓也设置简易单门组合箱：箱内配置与前述基本相同，设2根12.5米长的水带，但不含自救卷盘。
系统的控制
采用临时高压给水系统的每个消火栓箱内均设消火栓水泵启动按钮及在消火栓外的旁边均设置手动报警按钮；火警时，按下水泵启动按钮自动开启室内消火栓水泵将火警警报讯号送至消防控制室，而触动手动报警按钮则将火警警报讯号送至消防控制室并启动火警警钟；消火栓水泵也可由消防水泵房及消防控制室的启动/停止按钮控制。
采用常高压给水系统的每个消火栓旁边均设置手动报警按钮，不设消火栓水泵启动按钮；火警时，按下手动报警按钮以达到将火警警报讯号送至消防控制室并启动火警警钟。
系统管材
当工作压力£1.6MPa时，采用热镀锌内涂塑钢管，丝扣或沟槽式卡箍连接；
当工作压力>1.6MPa时，采用热镀锌加厚内涂塑钢管，沟槽式卡箍连接。
自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统也与消火栓系统一样采用了一个了高于《高规》要求，安全度很高的常高压系统自动喷水灭火系统。
系统设置部位及要求
各区域包括办公室、商场、公共区域、走道、电梯大堂、楼梯间、餐厅、厨房、地下室停车库及空调机房、水泵房、（小于5 平方米的卫生间和不宜用水扑救的地方除外）等均设置自动喷水灭火装置。所有疏散楼梯及电梯机房等规范未要求设喷淋保护的区域也加设喷淋保护。另根据消防性能化设计要求，在观光电梯设有电梯门的外侧加设K=200的快速响应喷淋头保护，喷头间距为2米，延续时间1小时。
喷淋系统按中危险II级设计，作用面积160平方米，设计喷水强度8升/分钟·平方米，每个报警阀控制的喷头数量不超过800个。
喷头作用温度及类型的选择，按不同建筑设计用途而定；厨房灶位上方选用93°C玻璃球闭式喷头（K=80）；其余部分均采用快速响应喷头（K=80），其中有吊顶部位选用68°C吊顶型快速响应喷头（当吊顶内净空大于800mm时，在吊顶内加设68°C快速响应喷头），地下停车库及无吊顶区域选用68°C快速响应喷头，并向上安装。
水池和泵房的布置
消防水池（箱）及消防转输水泵与室内消火栓系统共用。
统分区及管网
在407.2米以下的区域自动喷水灭火系统采用常高压供水系统，利用设置在443.6米的540立方米的消防水池及339.6米、147.2米的分区减压水箱和多组减压阀组提供1～8自动喷水灭火系统的水量和水压。
在407.2 米以上区域的自动喷水灭火系统采用临时高压供水系统，利用设置在443.6米的540立方米的消防水池和高区消喷加压泵组提供水量和水压；并在发射天线筒内473.3米处设置18立方米的稳压水箱，提供系统的初期用水量。
自动喷水灭火系统的详细分区如下表7，系统示意见图6。
水泵接合器设置于首层室外，每套水泵接合器的设计流量按15 升/秒计算；高、低区各设两套。低区水泵接合器直接供水至管网（湿式报警阀前）。高区水泵接合器直接接入低区转输管网，并在121.2米、220.2米和334.4 米标高层预留手抬消防接力泵的接口。
系统的控制
系统内设有水流指示器、信号闸阀、压力开关等辅助电动报警装置。自动喷水系统按防火分区布置，每个防火分区分别设水流指示器、信号闸阀及末端试水装置或排水装置。当火灾发生时，失火层的水流指示器被触动，有关讯号送至消防控制室而发出警报。同时湿式报警阀的压力开关动作，将有关讯号送至消防控制室；如采用临时高压给水系统，在将有关讯号送至消防控制室的同时发出信号自动启动喷水水泵提供喷淋用水灭火。
因121.2米、334.4 米减压水箱与443.6米高位大水箱均与消火栓系统合用，而两个系统的火灾延续时间不同，特在这三个水箱自动喷水灭火系统出水管处设置了电动阀门，可由消防控制中心在适当时后遥控关闭自动喷水灭火系统。
系统管材
当工作压力£1.6MPa时，采用热镀锌内涂塑钢管；DN50及以下采用丝扣连接，DN50以上采用沟槽式卡箍连接；当工作压力>1.6MPa时，采用热镀锌加厚内涂塑钢管，沟槽式卡箍连接。
大空间智能型主动喷水灭火系统
6.8米层入口大堂的层高11.2 米，为玻璃斜屋面，为保证建筑造型和灭火效果，在入口大堂的位置采用了大空间智能型主动喷水灭火系统。系统选用智能型高空水炮灭火装置。系统利用设置在-10.0米层的地下消防水池，采用智能型高空水炮系统的加压水泵加压提供水量及水压；系统的稳压和初期水量由147.2 米的中间消防水箱减压后提供。系统按6个水炮同时启动，每个水炮的流量为5升/秒，灭火持续时间为1小时，流量为30升/秒；最不利点喷头的工作压力不小于0.6MPa，喷头保护半径为20米。每个喷头前均设置水平安装的电磁阀。在首层室外设置2个水泵接合器，每个接合器的设计流量按15 升/秒计算。
422.8米的大空间设置了配置标准型大空间智能灭火装置的大空间智能型主动喷水灭火系统。系统按4个喷头同时启动，每个喷头的流量为5升/秒，灭火持续时间为1小时，流量为20升/秒；最不利点喷头的工作压力不小于0.6MPa，喷头保护半径为6米。每个喷头前均设置水平安装的电磁阀。加压系统与9区自动喷水灭火系统共用。
气体灭火系统
电视塔气体灭火系统设置情况如下表8。
IG-541洁净气体灭火系统的基本设计参数如下：储存压力为4.2MPa；设计浓度采用38%；
灭火器配置
按照《建筑灭火器配置设计规范》，按严重危险级，电气配电房等设置必要数量的二氧化碳手提灭火器，其余部分设置必要数量的手提/推车式磷酸铵盐等干粉灭火器。核心筒电管井设置定温悬挂式灭火装置。
消防排水
在消防电梯的井道底部设置集水井，集水井容积不小于2立方米，并设置2台排水泵，每台排水泵的流量为10升/秒，水泵由液面高低控制自动启动或手动启动。
结语
广州塔是世界上目前已建成的第一高电视观光塔，它既是一个超高层建筑，又与通常的超高层建筑有所不同：世界第一高塔；优美而奇特的造型；每一高度都在发生变化的平面；功能层分段设置而非连续设置；所有垂直交通、人员疏散及竖向管线均依赖于其狭窄的中筒等。给排水设计人员所面对的不单是如何将水送上塔排下塔的问题，更重要的是如何设计好一个安全可靠的水消防系统，以保证在任何不利情况下都能及时扑灭火灾，保障人民的生命财产安全。在设计人员的共同努力下，在消防部门及专家的指引下，一个世界独创的、具较高安全度的超高层建筑水消防系统——屋顶高位消防大水箱与减振阻尼器（TMD+AMD）兼用的常高压水消防灭火系统终于设计建造完成，并将接受检验。广州塔的高度终将被超越，希望其设计建造的技术及经验能为超越者提供借鉴。
摘自《给水排水》杂志
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