某大型城市綜合體消防與噴淋的設計方案探討

鞏師俞

（北京城建設計發展集團股份有限公司，北京100037）

0 引言

隨著我國經濟的發展，許多城市在大力建設綜合性質的公共建筑，這種綜合性的建筑不但滿足了人們日常工作和生活需要，而且有些已經成為了城市的一張亮麗名片。由于大型城市綜合體的復雜性，在設計過程中如何對消防系統進行合理的設計，是一個值得探討的內容。

1 工程概況

本項目為某市的“城市標桿性綜合體”，位于市新區，分南北2個地塊，地塊之間由市政道路分隔開，總用地面積105.36畝，總建筑面積19萬m2。北地塊內主要設置圖書館、博物美術館、科技館、商業及地下停車場，設計成以公共文化產業為主導、文化消費為核心，以科技體驗為特色的都市文化休閑綜合體；南地塊主要設置行政審批、公共資源交易、商業及地下停車場，設計成體現服務型政府特色的新區綜合文化政務標桿。

2 消火栓設計方案分析與探討

2.1 室外消防系統

室外消防水量40 L/s，火災延續時間3 h，地塊周邊市政基礎設施較為完善，滿足市政給水直供、兩路水源[1]、水壓等要求。

對于地塊內室外消防管網的設計方案，國內目前主要有2種。①室外給水與消防設計成2套獨立的管網，②室外給水與消防設計成1套共用的環狀管網。前者可以將生活和消防2種不同種類的用水單獨分開，由于2種水水價不同，可分別設置水表單獨計量，該方案可避免后期使用混亂或“偷水”問題造成的水資源浪費，管理和維護界面也較為清晰，2種水的使用互不影響，但前期需建設2套管網，投資較高，且對室外管道敷設空間要求較高。后者優點在于共用1套給水管網，可節省前期建設的投資成本，對室外管道敷設空間也要求較小，但當一路水源發生故障時，另一路水源在滿足70%[1]生產生活用水條件下，仍需提供全部消防水量，對管徑核算要求嚴格；后期運營中需對2種水的使用進行嚴格管理，防止使用混亂造成的計量困難和水資源的浪費。

由于該2種方案均有不可代替的優點，使用的地域性也較為突出。在制定方案的同時，除了考慮建設方的建議外，一定要遵循當地消防部門和自來水部門的相關要求。本項目經綜合考慮、溝通與論證之后，采用室外給水系統與消防系統為2套獨立的管網布置方式，在滿足規范要求的基礎上，也達到了當地消防與自來水部門的相關要求。

2.2 室內消火栓系統

2.2.1 消火栓系統方案分析

該綜合體功能較為復雜，在確定設計消防水量時，一定要按最大單體的消防水量進行計算。本項目采用南北地塊共設1處消防泵房，來代替兩地塊分別設置消防泵房的方案，其優點是節省了分別設置消防泵房的投資，釋放了地下車庫更多的空間來設置停車位或其他功能房間，同時管理與維護也較為簡單。

本項目的室內消火栓消防水量40 L/s，火災延續時間3 h，總消防水量432 m3，采用臨時高壓系統，由位于南地塊地下2層的消防水泵房及消防水池供水，由屋頂水箱間穩壓。

2.2.2 消防干管水平成環與豎向成環方案對比與選擇

豎向成環的優點在于節省管材，適用于類似住宅、塔樓或上下層功能布局較為統一的公建。由于本綜合體功能的多樣性，樓內每層布置均不相同，且各大單體使用方入駐較晚、商業區域招商后的格局劃分，使得很難找到所有立管上下貫通的位置。因此每層水平成環[2]，在這種大型且功能復雜的項目中的優勢凸顯出來。將每層的環狀管網布置在走道等公共區域，利用上下貫通的消防立管，將每層管網連接起來，雖然初期造價略高，但后期對使用方入駐后的裝修，招商后的布局調整均影響較小[3]。

基于以上分析，本項目室內消火栓系統采用每層水平成環的方式，有效地解決了綜合體內功能區復雜且不統一帶來的各種問題。

3 噴淋系統設計方案的分析與探討

除不宜用水保護或滅火的場所外，其余部分均采用自動噴水滅火系統。本項目涉及到的噴淋系統有濕式噴淋系統、預作用噴淋系統、泡沫-預作用噴淋系統。在規范規定[4]嚴禁誤噴的場所，如美術博物館、檔案室等位置采用預作用噴水滅火系統外，其余設置噴淋的部位采用濕式自動噴水滅火系統。地下書庫、商場、車庫按中危險Ⅱ級設計，噴水強度8 L/（min·m2），博物美術館、圖書館、科技館、公共資源中心、行政審批中心按中危險Ⅰ級設計，噴水強度6 L/（min·m2）；持續噴水時間：1 h；最不利點噴灑頭工作壓力0.1 MPa。系統設計用水量取40 L/s。

貯水池與消火栓系統合建，與消火栓系統共用消防泵房。

4 地下車庫泡沫-水噴淋系統的分析與探討

4.1 泡沫-水噴淋系統與參數的選擇

跟當地消防部門溝通和相關規范[5]要求，本項目在地下車庫區域內需設置泡沫-水噴淋系統。采用泡沫-預作用噴淋系統，作用面積為465 m2[6]，供水強度為 8 L/（min.m2），持續噴泡沫時間為 10 min，泡沫混合液與水的連續供給時間之和不應小于60 min。泡沫滅火劑為AFFF/ATC，比例為3%。設計流量按100 L/s設計。

4.2 泡沫-噴淋系統存在的問題及探討

（1）響應時間對水流指示器、泡沫罐及泡沫比例混合器位置的影響

規范[6]規定：泡沫-濕式噴淋系統中，當系統管道充水時，在8 L/s的流量下，自系統啟動至噴泡沫的時間不應大于2 min；泡沫-預作用噴淋系統中管道充水時間不宜大于1 min。

由于泡沫-噴淋系統的設計流量較大，造成報警閥組后的配水干管較大，通常為DN150或DN200[7]，如采用泡沫-濕式噴淋系統，在DN150的管段，8 L/s的流量下，流速僅為0.26 m/s，從泡沫比例混合器位置算起，混合液在2 min內僅能在DN150管道內通過的長度約54 m，若是DN200管道則會更短，意味著泡沫比例混合器至最末端噴頭的長度受泡沫噴射時間的制約較為嚴重。泡沫-預作用噴淋系統的管道充水時間與GB50084-2017《自動噴水滅火系統設計規范》第8.0.11條規定一致，受管道充水時間的影響，在噴淋泵啟動、大設計流量下1 min充水時間所通過的管道長度相對較遠，但也不宜過長。因此本項目選用的為泡沫-預作用噴淋系統。

基于以上分析，泡沫-濕式噴淋系統和泡沫-預作用噴淋系統均受制于所能服務的“管道長度”要求，因此，設計過程中，盡量將水流指示器、泡沫比例混合器設置在防火分區中間處，使得泡沫比例混合器至末端噴頭的長度不至于過大而超出規范要求。

（2）泡沫比例混合器規格的選擇

現階段仍在使用2004年實施的04 S206《自動噴水與水噴霧滅火設施安裝》，該圖集中的泡沫比例混合器規格較小，已無法滿足GB50151-2010《泡沫滅火系統設計規范》實施后的規格要求。目前國內能提供大流量泡沫比例混合器的生產廠家也較少，勢必在設計和采購階段造成一定的困難。

5 高大空間消防設計方案分析與探討

根據規范《噴規》[4]規定，凈空高度8 m≤h≤18 m的民用建筑高大空間，均可采用濕式噴淋系統，高度在8 m≤h≤12 m內，采用快速響應噴頭（K＞115），高度在12 m≤h≤18 m內，采用非倉庫型特殊應用噴頭。

本項目在8 m≤h≤18 m的高大空間采用濕式噴淋系統，h≥18 m的高大空間采用標準型自動掃描射水高空水炮[8]，標準噴水流量5 L/s，標準工作壓力0.6 MPa。

6 南北地塊消防系統連通方案研究

南北地塊之間由某東西走向的市政路隔開，造成南北塊地下車庫無法連通、也切斷了水、暖、電等專業的系統。本項目在地下2層（車庫層）設置跨市政路的下穿通道，使南北地塊地下車庫相互連通，同時也成為各專業系統的連接通道，從而保證了消防系統的整體性與可行性。

7 結論

（1）項目采用室外給水系統與消防系統為2套獨立的管網布置方式，在滿足規范規定的基礎上，也達到了當地消防與自來水部門的相關要求。

（2）由于該綜合體功能的多樣性，每層布置的差異性，部分使用要求與后期招商格局的不確定性，使得很難找到所有立管上下貫通的位置。因此每層水平成環的消防管道布置方案，在這種大型且功能復雜的項目中的優勢較為明顯。

（3）除不宜用水保護或滅火的場所外，其余部分均采用自動噴水滅火系統。在地下車庫區域采用泡沫-預作用噴淋系統，在美術博物館、檔案室等嚴禁誤噴的場所，采用預作用噴水滅火系統，其余設置噴淋的部位采用濕式自動噴水滅火系統。

（4）泡沫-濕式噴淋系統中，在小流量條件和2 min的規定時間下，泡沫比例混合器至噴頭末端的有效距離較小；泡沫-預作用噴淋系統中，泡沫比例混合器至噴頭末端的有效距離受管道充水時間的影響，在噴淋泵啟動、設計流量下1 min充水時間所通過的管道長度相對較遠，但也不宜過長，因此，設計過程中，盡量將水流指示器、泡沫罐及其泡沫比例混合器設置在防火分區中間處，可使泡沫比例混合器至末端噴頭的長度不至于過大而超出規范要求。圖集（04 S206）中的泡沫比例混合器已無法滿足GB50151-2010《泡沫滅火系統設計規范》實施后的規格要求，且目前國內能提供大流量泡沫比例混合器的生產廠家也較少，會對設計和采購階段的工作造成一定困難。

（5）在8 m≤h≤18 m的高大空間采用濕式噴淋系統，h≥18 m的高大空間采用標準型自動掃描射水高空水炮，標準噴水流量5 L/s，標準工作壓力0.6 MPa。

（6）在地下2層（車庫層）設置跨市政路的下穿通道，使南北地塊地下車庫相互連通，同時也成為各專業系統的連接通道，從而保證了消防系統的整體性與可行性。