某大廈消防滅火設計介紹

吳開合，李璐

（CMCU·中聯建筑，重慶400039）

某大廈消防滅火設計介紹

吳開合，李璐

（CMCU·中聯建筑，重慶400039）

1 工程概況

該工程某大廈位于重慶市渝北區空港新城，該工程建筑面積約16.8萬m2，建筑高度163.80m，建筑層數為地上34層，地下4層；其中-1～-4層為設備用房及地下停車庫，1～4層為裙房，主要功能為辦公配套用房：餐廳、多功能會議室及健身房等；5～34層為塔樓，共2棟，均為辦公用房；其中1號樓12層、23層，2號樓11層、22層為避難層；該工程為建筑高度超過100m的一類綜合樓（圖1）。

圖1 某大廈

2 系統設計

2.1 消防給水系統

2.1.1 方案比較

該工程高層、超高層建筑室內消防給水系統主要分兩種：并聯給水及串聯給水。其主要優缺點為：并聯給水優點是水泵布置相對集中在地下室水泵房內，管理方便，安全可靠，缺點是高區水泵揚程較高，需用耐高壓管材及管件，對于高區超過消防車供水壓力的上部樓層水泵接合器將失去作用，供水的安全性不如串聯的好；串聯給水優點是不需要高揚程水泵和耐高壓的管材、管件，可通過水泵接合器并經各轉輸水泵向高區供水滅火，其供水可靠性比并聯好；缺點是水泵分散在各層，管理不便，消防時下部水泵與上部水泵聯動，安全可靠性差。

該工程建筑高度163.80m，最高區消火栓在消防車供水壓力（180m）范圍內，高區消防管材及閥門壓力等級不超過2.5MPa，無須特別訂制，各分區消防水泵流量大，水泵啟停噪音大，防震要求高，同時設置轉輸消防水池及水泵房占地面積較多，綜合各種因素比較后采用并聯給水系統應優于串聯給水系統。

該工程所在地為開發新區，市政供水管網設施不太完善，無法直接滿足消防滅火取水要求，需要設置消防貯水池；其室內、外消防用水量之和為900m3，均儲存在地下4層消防貯水池內，等分為兩格；消防水泵房設置在負4層，水泵房內集中設置室內消火栓給水系統高、低區加壓泵、自動噴水系統加壓泵、室外消防給水系統加壓泵各兩臺，均為一用一備。

2.1.2 供水系統

（1）室外消防給水系統

根據重慶地方山城特點及征得消防主管部門同意，儲存在地下4層的室外消防水量可以通過室外消防加壓泵組加壓供至室外消防給水環網，同時從市政進水管上接出一根DN150mm給水管與室外消防環網相連接，連接點前端設置防倒流污染閥組；室外消防給水系統圖見圖2。

圖2 室外消防給水系統圖

圖3 室內消火栓給水系統圖

圖4 自動噴水系統圖

（2）室內消火栓給水系統室內消火栓給水系統垂直分四個區：-4～4F為I區，1號樓5～11F、2號樓5～10F為II區，1號樓12F～22F、2號樓11～21F為III區，號樓23～34F、2號樓22～34F為IV區；I、II區共用一套加壓泵組（低區加壓泵組：Q=40L/S，H=1.1MPa），III、IV區共用一套加壓水泵組（高區加壓泵組:Q= 40L/S，H=2.2MPa）；1、2號樓屋頂均設屋頂消防水箱，有效容積均為18m3，同時設置屋頂增壓設施，保證最不利點消火栓工作壓力。該工程室內消火栓給水系統分高、低區分別設置水泵接合器，每個系統分別設置DN 150mm水泵接合器4套；各區間管道通過減壓閥組相連接。室內消火栓給水系統圖見圖3。

（3）自動噴水滅火系統

該工程自動噴水滅火系統垂直分四個區：-4～4F為I區，1號樓5～11F、2號樓5～10F為II區，1號樓12～2F、2號樓11～21F為III區，1號樓23～34F、2號樓22～34F為IV區；各分區間管道通過減壓閥組相連接。濕式報警閥組按分區情況分開設置：I區設置在-4F消防水泵房內，其余各區分別設在各棟樓避難層水設備間內。各區共用一套加壓泵組(Q=40L/S，H=2.30MPa)，屋頂消防水箱與室內消火栓系統共用，且同時設置屋頂自動噴水系統增壓設施，保證最不利點處噴頭的最小工作壓力；系統共設置DN150mm水泵接合器四套。自動噴水滅火系統圖見圖4。

（4）大空間智能型主動噴水滅火系統

1號樓3F、31F，2號樓1F、30F凈空高度大于8m，普通噴頭無法滿足消防滅火要求，設計為自動掃描射水高空水炮自動滅火裝置，采用標準型高空水炮，每個水炮設計流量為5L/S，最大防火分區系統設計流量為25L/S，火災延續時間1h，因其設計流量不大于自動噴水滅火系統設計流量，故設計流量以自動噴水滅火系統為準。

該工程自動掃描射水高空水炮滅火裝置與室內自動噴水滅火系統共用加壓泵組、屋頂消防水箱及水泵接合器。

該工程大空間智能型主動噴水滅火系統圖見圖4。

（5）高壓細水霧自動滅火系統

a高壓細水霧滅火機理

該工程水從一種特殊材料的噴頭噴出時，形成粒徑在10～100μm的水霧，比表面積小，遇火后迅速汽化，體積可迅速膨脹1700～5800倍，吸收大量的熱，使燃燒表面溫度迅速降低；同時，水汽化后形成水蒸氣，燃燒區域整體包圍和覆蓋，使燃燒因缺氧而窒息。

b與氣體滅火系統的比較

該工程氣體滅火系統由管網、噴頭及鋼瓶組組成，鋼瓶要求壓力等級高，滅火時需要疏散人員，滅火空間需要封閉，同時還需設置門、窗自動關閉控制系統，儲存氣體有一定使用壽命，需要定期更換充裝，火災時氣體容易造成人員窒息傷亡，有些氣體有一定的毒副作用，存在一定的安全隱患。

該工程高壓細水霧是一種清潔的滅火系統，能有效滅火的同時，可以阻止火災復燃，不會對人員造成傷害，同時可以局部滅火，無須封閉空間，系統運行安全可靠。

C系統組成及控制要求

因該工程1號樓5F為報刊檔案資料庫，7～9F為每層面積約400m2的網絡服務機房，根據使用功能及規范要求，應用消防性能化設計思路和方法，結合保護對象的功能、幾何特性和火災特性，最終確定5F報刊檔案資料庫及7～9F網絡服務機房、UPS電池、電源間設計高壓細水霧自動滅火系統，其余樓層及房間均設計普通自動噴水滅火系統，做到了安全可靠、技術先進、經濟合理。該工程選用全室應用、開式高壓細水霧滅火系統，由高壓細水霧泵組、開式細水霧噴頭、區域控制閥組、不銹鋼管路及管件、儲水水箱及火災控制聯動系統等組成。設計噴霧強度：檔案資料庫及網絡服務機房、UPS電池電源間均為0.75L/m in·m2，最不利點噴頭壓力不低于10MPa，持續噴霧時間30m in，系統響應時間不大于30s，系統設計流量為292L/ m in，系統設計壓力為12MPa。系統選用K=0.45，q=4.5L/m in開式細水霧噴頭，噴頭安裝間距不大于3m，不小于1.5m，距邊墻不大于1.5m；系統加壓設備布置在-4F消防水泵房內；系統管道選用滿足壓力要求的型號為316、316L的無縫不銹鋼管或銅管，采用氬弧焊焊接或卡套連接。該工程系統控制方式分手動控制、自動控制及應急操作三種控制方式。高壓細水霧自動滅火系統原理圖見圖5。

2.2 壓縮空氣泡沫滅火系統

該工程根據重慶市公安消防局要求，建筑高度超過100m的公共建筑需要設置壓縮空氣泡沫滅火系統。該工程在每棟塔樓建筑高度超過50m(1號樓12～34F，2號樓11～34F)的每個消防合用前室設置一根DN100mm消防豎管，每棟樓各兩根；每層設置一套雙出口泡沫消火栓箱，栓口直徑為DN65mm，箱內配置水帶。該工程每棟樓系統保持獨立，每套系統設置DN100mm水泵接合器兩套；系統管道頂部設放氣閥，底部設排空閥。該工程壓縮空氣泡沫系統豎管采用內外壁鍍鋅無縫鋼管，溝槽式連接（卡箍）、絲扣或法蘭連接。該工程泡沫消火栓箱體和管道涂刷成泡沫管道專用的黃色。該工程壓縮空氣泡沫滅火系統原理圖見圖6。

2.3 氣體滅火系統

該工程變配電室、發電機房、儲油間及其他它不宜用水撲救的電氣房間，因設置位置分散，不適宜采用有管網氣體滅火系統，設置S型熱氣溶膠預制式無管網氣體滅火系統，控制系統簡單明了，造價低，節約投資的同時達到了自動滅火的效果。

2.4 超細干粉滅火系統

該工程建筑物內建筑面積超過5m2的強、弱電間內設置超細干粉自動滅火系統，根據建筑面積大小，分別布置FZXA2.0(保護體積20m3)、FZXA5.0(保護體積50m3)兩種規格的超細干粉滅火系統，控制方式簡單靈活。

2.5 廚房自動滅火裝置

該工程裙房二層設置有員工餐廳，在廚房灶臺、煙罩及排煙管道內設置廚房專用自動滅火裝置。

圖5 高壓細水霧滅火系統原理圖

3 幾個技術難點的探討

3.1 樓層配電間消防措施

該工程塔樓樓層配電間建筑面積大于5m2，規范中沒有明確設置何種消防系統，可供采用的有：氣體滅火系統、超細干粉自動滅火系統及自動噴水滅火系統；因部分配電間設置有電氣設備，設置自動噴水滅火系統不妥，同時設置氣體滅火系統暖通專業排氣井道設置比較困難，最后確定采用超細干粉自動滅火系統。

3.2 消防電梯機房消防措施

筆者認為，超高層電梯機房可以納入《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95(2005年版)第7.6.7.6條“其它特殊重要設備室”適用范圍，超高層民用建筑電梯機房一旦發生火災，將對生產、生活產生嚴重影響，故需要設置必要的消防設施；可供選擇的系統有：自動噴水滅火預作用系統、氣體滅火系統、超細干粉自動滅火系統及高壓細水霧自動滅火系統；電梯廠商不同意采用自動噴水滅火系統，怕誤動作，氣體滅火系統無法解決開孔問題，無法形成一個完整的密閉空間，達不到滅火效果，最后可以使用超細干粉自動滅火系統或高壓細水霧自動滅火系統，筆者傾向在有條件許可的情況下選擇高壓細水霧自動滅火系統。

3.3 玻璃幕墻保護系統

超高層建筑一般均設置有大面積的玻璃幕墻，如果全部采用防火玻璃，其投資太大，但采用普通玻璃耐火溫度不夠，一旦發生火災時，玻璃幕墻因受熱不均勻容易炸裂而造成人員傷亡，故需要設置玻璃幕墻自動噴水保護系統，但規范中并沒有明確建筑高度超過多少以后必須設置，筆者以為條件許可的情況下盡可能增設保護系統，且該系統應按3h火災持續時間設計，同時應獨立于其它系統，消防水池也應儲存該系統滅火用水量。

圖6 壓縮空氣泡沫滅火系統原理圖

4 結論

該工程某大廈建筑面積約16.8萬m2，建筑高度163.80m，工程體量大，功能復雜，各種系統繁多；設計過程中通過合理分區，應用消防性能化設計思路和方法，合理確定設計方案；除充分利用常規消防系統（室、內外消火栓系統，自動噴水滅火系統）外，設計中大量采用新材料、新技術，如報刊檔案資料庫及網絡服務機房采用高壓細水霧自動滅火系統替代傳統的氣體滅火系統，使系統更趨人文化，體現以人為本的設計思路，在消防火災發生時能充分保證人員的人身、生命安全；同時該工程采用一些特殊的消防系統，如壓縮空氣泡沫滅火系統，在發生火災時，更能準確及時滿足消防撲救需要；大空間智能型主動噴水滅火系統的設置，能保證建筑空高超過8m部位的自動噴水滅火效果；超細干粉滅火系統的使用，使該工程的消防設施布置沒有火災盲點，保證大廈使用過程中安全可靠。以上系統在該工程中的使用，希望可以為類似工程設計及同行提供借鑒。

同時，還有很多需要解決的其它消防問題，希望借此與大家共同探討，共同進步，使得每個工程的消防系統更合理、更完善，達到保護生命、財產的目的。

[1]中華人民共和國公安部消防局.GB50045-95高層民用建筑設計防火規范(2005年版)[S].北京：中國計劃出版社，2005.

[2]公安部天津消防科學研究所.GB50084-2001自動噴水滅火系統設計規范(2005年版)[S].北京：中國計劃出版社，2005.

[3]公安部天津消防科學研究所.GB50370-2005氣體滅火系統設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[4]國家檔案局.DA/T45-2009檔案館高壓細水霧滅火系統技術規范，2009.

[5]廣州市設計院，佛山市南海天雨智能滅火裝置有限公司.CECS263:2009大空間智能型主動噴水滅火系統技術規程[S].北京：中國計劃出版社，2010.

Introduction to Fire Extinguishing Design in a Building

某大廈總建筑面積16.8萬m2，建筑總高度163.8m，建筑層數為地上34層，地下4層，塔樓共2棟，主要功能為高級寫字樓，其余為配套用房；工程體量大，功能復雜，文中通過系統合理分區，應用性能化設計思路，合理運用新技術、新材料，特別強調室外消防給水系統、高壓細水霧自動滅火系統、壓縮空氣泡沫滅火系統的設計應用，使系統更趨完整。

超高層；性能化設計；室外消防給水系統；高壓細水霧自動滅火系統；壓縮空氣泡沫滅火系統

Thebuilding hasa total floorage of 160,000m2,theoverallheightof163.8m,34 overground floors,4 underground floorsand two towerbuildings.It ismainly used to be senior office building and comp leted houses.The entire project is huge and complicated.By systematically and reasonably separating areas,applying performance-based design thought,adopting new technology andmaterials,especially thedesignmeasuresofoutdoor firefighting watersupp ly system,automatic fire extinguishing system w ith high pressurewatermist and foam extinguishing system w ith compressed air,the system isperfected.

superhigh-rise;performance-based design;outdoor firefightingwater supply system;automatic fireextinguishing system w ith high pressure waterm ist;foam extinguishing system with compressed air

TU991

A

1671-9107（2013）11-0042-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2013.11.042

2013-08-09

吳開合（1968-），男，重慶人，本科，工程師，主要從事給排水設計及研究工作。

李璐（1980-），女，重慶人，本科，工程師，主要從事給排水設計。