老舊建筑改造項目中消防水系統的提升改造研究

鄭 翔

(福州市建筑設計院有限責任公司 福建福州 350011)

0 引言

隨著經濟飛速發展，大量新建建筑不斷興起，與此同時，部分老舊建筑處于閑置狀態。若是能對這些老舊建筑加以改造利用，不僅可節約資源，也能使其重新煥發活力，為城市的提升發展做出貢獻。這種改造也符合我國建設“節約型社會”的要求。因此，許多城市開始對老舊建筑進行改造和利用。然而老舊建筑在改造過程中，不可避免會遇到消防水系統的提升改造問題。消防水系統改造關系到建筑的安全與質量、人民群眾的生命財產安全，因此，是整個老舊建筑改造項目的重要組成部分。本文將通過福州人民會堂改造項目這一工程實例，研究并提出解決老舊建筑改造項目中消防水系統改造設計問題的建議。

1 項目背景及概況

福州人民會堂建于1995年，位于新權南路西側，斗東路南側。會堂的建筑面積為7623 m2，建筑高度23.45 m，共4層。根據《市政府專題會議紀要63號關于研究福州人民會堂改造有關工作的紀要》，按照“簡約、端莊、大氣”的原則，將福州人民會堂改造作為閩劇院排練演出場所，為我市閩劇藝術傳承創新發展提供良好展示平臺。

2 福州人民會堂改造項目消防水系統存在的問題[1]

2.1 規范問題

該項目建造時間距今已有二十多年，很多的規范、標準經過多次的更新、修訂，圖紙當初套用的消防規范與現行消防規范有較大的變化。原建筑消防水系統已不能滿足現行規范的消防要求。目前沒有專門針對老舊建筑改造可執行的規范，老舊建筑改造與新建建筑一樣執行現行規范[2]。

通過查閱福州人民會堂的設計圖紙，發現消防水系統設計中存在以下不符合現行規范要求的問題：①消火栓系統水泵控制方式為消火栓箱內啟泵按鈕啟動，不符合現行規范的要求；②消防系統部分管道采用的管材不符合現行規范的要求；③消防系統管道連接方式不符合現行規范的要求；④衛生間未設置自動噴水滅火系統；⑤建筑高度超8 m的區域未按照高大空間場所的設計要求進行設計；⑥噴淋泵流量、揚程偏小，不滿足現行規范要求；⑦消防車取水口數量不滿足現行規范要求；⑧未進行機電工程抗震設計。

2.2 建筑改造方案引起的問題

建筑改造方案的調整內容：(1)建筑性質調整[3]：由于舞臺凈高要求，建筑高度進行了調整，原多層公共建筑調整為二類高層公共建筑；(2)建筑功能調整：一層：地下車庫不變，宴會廳廚房調整為員工食堂和員工廚房，增加設備用房。二層：門廳不變，千人宴會廳調整為排練廳和舞臺輔助用房。三層：千人禮堂調整為閩劇院劇場，增加了樂池和臺倉，舞臺和側臺均有擴大。四層：辦公空間格局有調整。

上述建筑改造方案中的調整內容，導致原有消防水系統部分設計不滿足現行規范的要求，具體如下：

(1)建筑消防用水量不符合現行規范的要求；

(2)消火栓栓口壓力不滿足現行規范要求；

(3)舞臺區域建筑高度增加，凈空高度超過12 m，導致原噴淋系統不能滿足現行規范要求；

(4)建筑平面布局發生變化，導致原消火栓以及噴淋系統噴頭的布置不能滿足規范要求；

(5)部分區域裝修吊頂發生變化，導致原噴淋系統噴頭布置不能滿足規范要求；

(6)一層增加了變配電房和發電機房，須增設相應的自動滅火系統。

2.3 建筑現狀存在的問題

通過到福州人民會堂進行現場踏勘，發現現場存在以下問題：

(1)屋頂試驗栓及閥門銹蝕嚴重，壓力表缺失，如圖1所示。

圖1 屋頂試驗栓現場

(2)風機房無吊頂，采用下垂型噴頭不符合規范要求，如圖2所示。

圖2 風機房噴頭布置

(3)二層前廳噴頭未按照規范要求布置，受吊頂影響完全不能發揮滅火能力，如圖3所示。

圖3 二層前廳吊頂噴頭布置

(4)部分辦公房間未設置噴淋系統，如圖4所示。

圖4 辦公室噴頭布置

(5)所有消防管道銹蝕嚴重，已不能滿足消防使用要求，如圖5所示。

圖5 消防管管道現場

3 福州人民會堂改造項目消防水系統提升方案制定

老舊建筑的消防改造提升工程一般從源頭出發[4]，根據發現的問題制定設計方案，從而提升老舊建筑的消防水系統，解決其消防水系統現狀不滿足現行規范要求的問題。而制定消防水系統提升方案的難點，在于如何既能保證建筑改造后消防水系統符合現行規范、標準的規定，保證消防水系統的正常使用功能，又能夠盡可能減少改造范圍、內容，節省改造的費用。福州人民會堂改造項目除上述發現的消防水系統存在的問題外，在制定提升改造方案時還需要兼顧以下幾點：(1)福州人民會堂建筑面積有限，消防水池水泵房提升改造的空間條件不足；(2)福州人民會堂與福州大飯店共用一套消防水系統；(3)福州人民會堂改造項目的改造費用有限。

3.1 消防供水系統

該建筑改造后按二類高層公共建筑(乙等劇場)，一級耐火等級設計。建筑體積為47 768.34m3，座位數為623個。室內消火栓系統：20 L/s (火災延續時間2 h)； 室外消火栓系統：30 L/s (火災延續時間2 h)；自動噴水滅火系統：40 L/s (火災延續時間1 h)；大空間智能型主動噴水滅火系統：20 L/s(火災延續時間1 h)；水噴霧滅火系統：20 L/s(火災延續時間0.5 h)。室內外消防用水量為504 m3。福州大飯店地下室貯水池存有600 m3消防用水；消火栓泵流量為40 L/s，揚程115.6 m；噴淋泵流量30 L/s，揚程100 m；屋面水箱存有18 m3消防用水，屋面另設有室內消火栓系統、噴淋系統氣壓罐穩壓設備各一套[5]。若消防給水系統與福州大飯店拆分獨立設置，由于福州人民會堂建筑面積有限，無法提供504 m3消防水池所需要的建筑空間，原建筑結構荷載也無法滿足要求。因此，消防供水系統仍保持現狀，室內外消火栓系統、噴淋系統與福州大飯店共用一套供水系統。由于福州會堂與福州大飯店沒有地下室連接，管道敷設在市政道路下，從福州大飯店消防泵房接至福州人民會堂，且噴淋系統僅有一根報警閥后的管道接至會堂。若新增埋地管道，會增加施工難度以及施工費用。因此，新增的大空間智能型主動噴水滅火系統、水噴霧滅火系統，由會堂內部增設的消防設施獨立供水，不再與福州大飯店共用一套供水系統。

3.2 室內消火栓系統

(1)原室內消火栓系統水泵控制方式為消火栓箱內啟泵按鈕啟動，不符合現行規范的要求，應根據現行規范調整室內消火栓系統控制方式。

(2)消火栓栓口壓力要求發生改變，原室內消火栓供水系統中，供給福州人民會堂給水干管上的減壓閥閥后壓力應進行相應調整；需要減壓的消火栓的減壓措施也應進行相應調整。

(3)建筑平面功能調整，消火栓位置根據改造后的建筑裝修平面進行調整。

3.3 自動噴淋滅火系統

(1)建筑改造后建筑高度大于8m的區域，應按高大空間場所設置噴淋系統。高大空間場所噴淋系統的噴水強度增加，噴淋系統消防用水量也相應增加。福州大飯店空間有限，已無法增加消防水池容積，故采用大空間智能型主動噴水滅火系統代替噴淋系統。大空間智能型主動噴水滅火系統采用射水流量為5 L/s的自動掃描射水高空水炮，安裝形式為吊裝。為降低舞臺葡萄架幕布的阻擋影響，系統增加了舞臺葡萄架區域自動掃描射水高空水炮的設置數量。為了減少福州大飯店范圍內的改造工程量，降低對福州大飯店營運的影響， 大空間智能型主動噴水滅火系統，以及會堂內發電機房水噴霧滅火系統，由福州人民會堂內部增設的消防設施獨立供水。

(2)會堂內未設置噴淋系統的區域補充設置噴淋系統。建筑平面功能調整、裝修吊頂區域、樣式調整，噴頭位置應根據改造后的建筑裝修平面，按現行噴淋規范進行調整。

(3)根據電氣專業要求，會堂一層區域增設發電機房、高低壓配電房等電氣房間，相應增設水噴霧滅火系統、七氟丙烷氣體滅火系統。

(4)將設置在福州大飯店報警閥間內，屬于福州人民會堂的減壓閥組和報警閥組，移至會堂的消防泵房內，便于管理。

(5)福州大飯店消防泵房內的噴淋泵機組需進行更換：原泵組流量為30 L/s，需改為40 L/s，以滿足改造后會堂噴淋系統的流量要求[6]。

3.4 室外消防系統

室外消防用水量為30 L/s，現狀室外只有一個消防車取水口，應按現行規范要求，增設一個消防車取水口。室外消火栓系統按現狀保持不變。

3.5 室外管線

室外消防管線銹蝕嚴重，需破路更換管道。

4 福州人民會堂改造項目消防水系統提升設計要點[7]

由于福州人民會堂與福州大飯店共用一套消防供水系統，因此，福州人民會堂改造項目的消防水系統提升改造同時，涉及福州人民會堂與福州大飯店兩座老舊建筑。

4.1 福州人民會堂消防提升改造設計

(1)在會堂一層區域增設消防水泵房，水泵房內置一個72 m3成品消防水池(大空間智能型主動噴水滅火系統用水量為20 L/s，延續時間1 h，總用水量為72 m3；水噴霧系統用水量為20 L/s，延續時間0.5 h，總用水量為36 m3[8]；兩個系統不同時使用，消防水池容積取大值)、兩臺大空間智能型主動噴水滅火系統供水泵(兼做水噴霧泵)，以及一套氣壓罐穩壓設備。會堂屋頂設置一個25 m3(有效容積18 m3)消防專用水箱，該水箱作為保持大空間智能型主動噴水滅火系統，以及會堂發電機房水噴霧系統靜水壓力的高位水箱。

(2)消火栓根據調整后的建筑平面，設置于樓梯間、走道等公共場所。消火栓的間距不大于30 m，水槍充實不小于13 m。消防箱內設置SNZ65消火栓、QZ19直流水槍、Φ65、25 m長襯膠水龍帶和自帶卷盤、消防報警按鈕。消火栓給水設專管，組成環網。動壓超過0.7 MPa的消火栓采用減壓穩壓消火栓，其栓口設定壓力為0.35 MPa；0.50 MPa<動壓<0.70 MPa的消火栓設減壓孔板(栓后固定接口內安裝，減壓后栓口壓力≥0.35 MPa)，安裝詳見15S202-59《室內消火栓安裝》。消火栓給水設專管，組成環網。

(3)停車庫、舞臺的噴淋系統按中危險級Ⅱ級設計；其它場所均按中危險級I級[9]。噴淋系統中噴頭與噴頭的間距，噴頭與墻體的間距，根據現行規范中不同危險等級的要求進行設置。安裝在有吊頂場所采用ZSTX-15/68型(帶裝飾板下垂型)標準玻璃球灑水噴頭，噴頭動作溫度68°C，ZSTX型灑水噴頭朝下安裝。 安裝在無吊頂場所的采用ZSTZ-15/68型灑水噴頭，噴頭動作溫度68℃，ZSTZ型灑水噴頭朝上安裝，噴頭濺水盤與樓板的距離為75 mm～150 mm。凈空高度大于800 mm悶頂和技術夾層內，應設置灑水噴頭。吊頂內采用ZSTZ-15/68型灑水噴頭(K=80)，噴頭動作溫度68℃。當梁、通風管道、成排布置的管道、橋架等障礙物的寬度大于1.2 m時，其下方應增設下垂型灑水噴頭。下垂型灑水噴頭下方不得有阻擋物。會堂噴淋系統的報警閥組以及報警閥組前的減壓閥組設置在消防泵房內，減壓閥處設置壓力試驗排水管。噴淋系統末端試水裝置處設置專用的排水設施。

(4)改造后閩劇院的舞臺葡萄架區域、觀眾席建筑高度大于8 m的區域、休息廳中庭區域設置大空間智能型主動噴水滅火系統。系統中設有水流指示器與信號閥，在裝置的管網最不利點處設置模擬末端試水裝置。每個裝置前設有電磁閥與閘閥。電磁閥水平安裝。一旦發生火災，滅火裝置立即檢測火源，在確定火源后，滅火裝置打開電磁閥并輸出信號給集中控制裝置，同時啟動水泵射水進行滅火。

(5)改造后閩劇院的樂池和臺倉底部設置消防排水設施。

4.2 涉及福州大飯店的消防提升改造設計

(1)消防水箱出水管上需安裝流量開關，流量開關設置位置如圖6所示。

圖6 流量開關位置示意圖

(2)室內消火栓系統、自動噴淋系統的出水干管上需安裝壓力開關，壓力開關設置位置如圖7所示。

(3)消防泵房內的噴淋泵機組需進行更換：原泵組流量為30 L/s，現流量需改為40 L/s，揚程提高至127 m。水泵基礎需要重新設計。從出水干管上接出一路管道，直接引至福州會堂噴淋系統，如圖8所示。

圖8 噴淋泵出水管改造示意圖

(4)取消原設置在酒店報警閥間內屬于福州人民會堂噴淋系統的濕式報警閥組，將會堂噴淋系統的濕式報警閥組設置在會堂一層新增設的消防泵房內。

(5)取消原福州人民會堂室內消火栓系統供水干管上的比例式減壓閥組，在供水干管上增設可調式減壓閥組，減壓閥組閥后壓力需滿足福州人民會堂改造后室內消火栓系統的壓力要求，同時減壓閥處應設置壓力試驗排水管。

4.3 管材、接口、管道敷設方式改造設計

(1)由于消防系統管道銹蝕嚴重，須進行更換。部分管道材質需根據現行規范要求，調整為加厚內外壁熱鍍鋅鋼管或內外壁熱鍍鋅無縫鋼管。

(2)鍍鋅鋼管管徑≤DN50的采用絲扣連接，>DN50的采用溝槽式管接頭連接。

(3)金屬排水管道穿樓板和防火墻的洞口間隙、套管間隙應采用防火材料封堵。塑料排水管、雨水管設置阻火圈應符合下列規定：當管道穿越防火墻時應在墻兩側管道上設置；建筑中明設管徑大于或等于dn110排水立管穿越樓板時，應在樓板下側管道上設置；當排水管道穿管道井壁時，應在井壁外側管道上設置。

4.4 抗震設計[10]

(1)室內消防管道管徑大于或等于DN65的水平管道，當其采用吊架、支架或托架固定時，應按《建筑機電工程抗震設計規范》(GB50981-2014)第8章的要求設置抗震支承。

(2)管道不應穿過抗震縫，但當給水管道必須穿越抗震縫時，宜靠近建筑物的下部穿越，并在抗震縫兩邊各裝一個柔性管接頭。

(3) 當管道穿過內墻或樓板時設置套管，套管與管道間的縫隙采用柔性防火材料封堵。

4.5 室外消防設計

(1)室外增設一個消防車取水口。

(2)引自福州大飯店的兩根消火栓系統供水干管和一根噴淋系統供水干管，因時間長久，已銹蝕破損，需破路更換管道。

5 結論

通過梳理福州人民會堂改造項目工程實例經驗，為今后其它老舊建筑改造項目的消防提升改造設計提供如下建議：

(1)解決此類問題的方法步驟：前決策、中執行、后評估。首先確定建筑是否具備提升改造的條件，提出解決問題的框架。進而按照解決問題的框架，結合改造方案圖紙，并與其它專業設計人員配合，制定具體解決問題的設計方案，在施工圖紙中得以體現。最終待項目通過消防驗收后，判斷改造設計方案是否使項目滿足消防規范要求，分析改造設計方案是否最優化，從而積累老舊建筑改造項目的消防水系統提升改造設計經驗。

(2)老舊建筑改造項目消防水系統主要存在的問題：①老舊建筑的消防水系統設計與現行規范差異大的問題，如消火栓系統水泵控制方式不符合現行規范的要求；②老舊建筑的現狀問題，如管道腐蝕、設備老化、使用期間局部改造；③建筑改造方案導致消防設計標準提高的問題，如建筑高度調整，原多層公共建筑調整為二類高層公共建筑，消防設計標準提高。

(3)BIM技術具有全流程智能控制、全流程協同工作等特點。建議在老舊建筑改造項目中可引入BIM技術，有利于設備專業管線綜合設計，減少管道碰撞、有利于統計拆改工程量，減少造價。

目前老舊建筑改造與新建建筑一樣執行現行規范,消防水系統設計標準提高，要求對建筑硬件條件進行一定程度改造，這是老舊建筑改造項目的一個難點。要使老舊建筑的硬件條件滿足現行規范對消防水系統的要求，往往要付出較大的代價。比如消防水池的增容、消防水泵型號提升等等。當老舊建筑硬件條件有限，即使經過改造也無法滿足現行消防相關規范的要求時，是無法進行改造的。因此希望國家相關部門在滿足消防安全的前提下，能夠編制出適用于老舊建筑改造項目的規范，降低改造難度和改造成本， 從而使大量的老舊建筑能夠重新煥發活力，為城市的提升發展做出貢獻。