根据我国《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014,下文简称“消水规”）、《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求（试行）》（下文简称“加强要求》）相关规定，以及笔者对澳大利亚规范《消火栓安装 第1部分：系统设计、安装及调试 AS2419.1∶2017》（下文简称“澳消规”）的研究及理解，本文以一座高度为299.3 m的超高层建筑项目作为项目案例，分别按两国规范进行设计，得到2种消火栓系统方案。

1.1 项目概况

某商业办公项目位于辽宁省沈阳市，建筑面积为26.03万m?，建筑屋面相对标高299.3 m，塔冠相对标高为318.5 m，消防高位水池间地面相对标高为312.6 m；业态为办公、商业，其中地上塔楼业态为办公，71层，面积为22.14万m?；地下室4层，3.92万m?；地上塔楼设置5个设备层；各层平面基本情况见表1。

表1 建筑各层平面基本情况

1.2 市政给水管网条件

与沈阳水务集团沟通，仅可在北侧某路DN300市政给水管道上为本项目开设2个DN150或1个DN200接入口，供给项目用水。供水高峰期不能满足室外消防的压力要求。

根据“消水规”3.1.1条规定，本项目按1次火灾设计；由于本项目建筑高度超过250 m，根据“加强要求”第十四条要求本项目室内消防给水系统“应采用高位消防水池和地面（地下）消防水池供水”。

2.1 消火栓系统用水量

本项目属于耐火等级一级、体积V>50 000 m?，高度h>50 m的民用高层综合楼（办公+商业）公共建筑，因此根据“消水规”3.3.2条、3.5. 2条、3.6.2条，本工程室内外消火栓系统设计参数见表2。

表2 室、内外消火栓系统用水量

2.2 消火栓系统消防水池储水量

根据“加强要求”，本项目室内消防系统应采用高位消防水池及B1消防水池同时供水，2座水池应分别储存室内全部消防水量。因此，高位消防水池及B1消防水池均须储存室内消火栓系统用水量432 m?（仅讨论消火栓系统，不考虑其他灭火系统的水量）。经计算，市政给水不能同时满足生活及室外消防供水需求，B1消防水池需储存室外消火栓水量432 m?,因此B1消防水池消火栓系统的有效容积为864 m?。此消防水池需设置室外取水口，供消防车在火灾时取水，吸水高度不大于6 m。

2.3 室外消火栓系统

由于市政无法保证室外消火栓水量水压要求，因此室外消火栓系统需采用临时高压系统，火灾时由B1消防泵房内设置的室外消火栓泵（电动，1用1备，Q=40 L/s）及B1消防水池供给，平时由此泵房内的稳压设备进行稳压。

室外消火栓系统采用DN200管道单独在红线内成环，共设置 4个消火栓，其中2个消火栓设置在消防扑救面一侧。每个消火栓按10 L/s计算，与建筑外墙距离不小于5 m，与水泵接合器的距离为15 m≤D≤40 m，2个消火栓最大间距80 m（小于规范120 m的要求），保护半径不大于150 m。消火栓栓口压力按“消水规”7.2.8条不小于0.14 MPa设计。具体消火栓布置见图1。

图1 按我国规范设计的室外消火栓布置

2.4 室内消火栓系统

2.4.1 系统分区

本项目超过250 m，根据“加强要求”应采用由高位消防水池重力供水的高压消防给水系统。但由于顶部区域重力供水水压不能满足，因此顶部小部分区域采用临时高压给水系统供给，其他部分采用高压消防给水系统供水。因此系统分为2个大区：①临时高压给水系统分区；②高压给水系统分区。

2.4.1.1 临时高压给水系统分区

消火栓给水系统中，栓口动压如果不满足“消水规”7.4.12.2条规定，即小于0.35 MPa时，应采用临时高压给水系统。本项目高位消防水池及水泵房地面标高为312.6 m，水池最低有效水位标高为313.7 m。若需达到动压0.35 MPa，那么高位消防水池最低有效水位与高压给水系统分区的最不利点消火栓口的几何高差应大于40 m（含静压转换为动压所需克服的系统管网水头损失：立管直径按DN100设计，每根立管流量按15 L/s计算，管长按100 m估算，水头损失为5 mH2O左右）。本楼F66的标高为273.3 m，此层消火栓栓口（标高274.4 m）与高位消防水池最低有效水位的几何高差为39.3 m<40 m，因此F66为临时高压给水系统与高压给水系统的分界点，即F66及其以上为临时高压给水系统；F66以下为高压给水系统。

临时高压消火栓给水系统由设置在高位消防水泵房内的消火栓水泵（电动，1用1备，Q=40 L/s）及高位消防水池供给，平时由设置在此泵房内的消火栓系统稳压设备稳压。

2.4.1.2 高压给水系统分区

“消水规”6.2.1.1或6.2.1.2条规定：“系统工作压力大于2.4 MPa”或“消火栓栓口处静水压力大于1.0 MPa”时，应设置分区供水。本项目B4~F65为高压给水系统，如果由屋顶高位水池（最高水位标高316.2 m）重力直接供水，F65的消火栓口静压约为0.43 MPa，而B4（标高为-19.3 m）的消火栓栓口静压为3.32 MPa>2.4 MPa。因此，本项目高压系统应进行分区设计。

根据“消水规”6.2.2条“当系统的工作压力大于2.4 MPa时，应采用消防水泵串联或减压水箱分区供水形式”。本项目为高压供水系统，按此规定应采用减压水箱分区供水形式。另外，“加强要求”第十四条规定“高位消防水池与减压水箱之间及减压水箱之间的高差不应大于200 m”。通过比较分析，系统宜设置2个减压水箱。5个设备层之中，MEP2、MEP4分别大约在整体楼高的1/3及2/3处，因此选择将2个减压水箱分别设置在MEP4、MEP2上比较合理，并且满足上述规范要求。

因此，高压给水系统被减压水箱分成了3个大区：①高压低区：B4-MEP1；②高压中区：F13-MEP3；③高压高区：F37-F65。根据水池或水箱最高有效水位与其所服务系统最低处之间的几何高差，可得3个大区的工作压力：①高压高区为162-3 mH2O；②高压中区为146-5 mH2O；③高压低区为118-6 mH2O。每个分区工作压力均比较大，需要设置减压阀组减压。将每个大分区分成若干小分区，使消火栓栓口处静水压力不超过1.0 MPa。

根据“消水规”6.2.5.3条减压水箱有效容积不小于18 m?，考虑到安全性，本项目减压水箱有效容积按60 m?设计。

2.4.2 转输系统

转输系统由设置在B1消防水泵房的消防水池、转输水泵组以及设备层的消防转输水箱、转输水泵组组成。考虑到以下2点原因，转输水箱及转输水泵组设置在MEP1、MEP3：①消防车上水泵的扬程。水箱位置越低，可以使用消防车型号越多；②与减压水箱间错开布置，避免机房过于集中，以及管道进出主管井过于集中。

由于本项目超过250 m，根据“加强措施”规定“室内消防给水系统应采用高位消防水池和地面（地下）消防水池供水”。因此每级转输水泵组均由3台泵组成（电动，2用1备，流量按与其它消防系统合用的消防流量设计，每台40 L/s）。根据“消水规”6.2.3.1条，每座转输水箱按有效容积不小于60 m?设计。

2.4.3 水泵接合器设置

根据“消水规”5.4.6条,消防车供水压力范围内的分区应设置消防水泵接合器，本项目以第一座转输水箱为分界，共设置两组消防水泵接合器，每组3个，每个按10~15 L/s计算。其中：①设置1套消防水泵接合器直接与高压低区管网相连；②设置1组消防水泵接合器与转输水泵出水管相连，消防车在火灾时直接将水供至第1座消防转输水箱。另外根据“消水规”5.4.6条，在每个设备层转输水箱间的转输水泵吸水总管及出水总管上设置消防接力泵吸水和加压的接口。

采用地下室型消防水泵接合器，距离室外消火栓≥15 m，≤40 m。距离建筑外墙≥5 m。

2.4.4 系统示意

根据上述讨论，将临时高压区、高压区、转输系统整合，绘制出按我国规范设计的消火栓系统示意，见图2。

图2 按我国规范设计的消火栓系统原理

2.4.5 系统控制

根据“消水规”第11章中相关规定，系统控制按如下几点设计：

• 各消防主泵、转输水泵设置手动启停和自动启动；

• 临时高压区消火栓水泵由该水泵出水干管上的压力开关和消防稳压设备出水管上的流量开关自动启动，手动停泵；

• 当高位消防水池的液位降至有效水深的1/3时，液位控制器发出信号启动地下1层第1级转输水泵组第1台，然后由此台转输水泵由低向高依次联动启动第2级、第3级转输水泵组第1台；当液位继续降至水池有效水深1/2时启动第1级转输水泵组第2台，然后由此台转输水泵由低向高依次联动启动第2级、第3级转输水泵组第2台，手动停泵；

• 消防控制室或值班室的消防控制柜或控制盘设置专用线路连接的手动直接启动按钮；

• 临时高压系统稳压泵由管网上设置的稳压泵自动启停压力开关控制启停；

• 供水泵、转输水泵、稳压水泵设置就地强制启停泵按钮，并有保护措施；

• 消防水泵控制柜设置机械应急启泵功能。