某大型兒童游樂場主城堡落客區不同火災場景控火效果的研究

宋玉華 王珺

摘 要：大型兒童游樂場是近年來興起的業態，游樂單體數量多且功能復雜，且各類室內游樂場館規模龐大，經營業態多樣，人員密集，這些因素極大增加了人員安全疏散和火災撲救難度。基于此，本文針對消防設計中的疑點提出相應解決方案，并對設計方案進行消防安全分析和研究，驗證其消防安全功能是否達到規范要求水平。

關鍵詞：大型兒童游樂場;主城堡;防火分區;分隔措施;控火效果

中圖分類號：TU998.1??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）07-0000-00

0 引言

隨著人民物質生活水平的提高，大型兒童游樂場所應運而生，圍繞兒童游玩集成商業、餐飲、住宿、旅游、休閑等功能。此類場所人流密集，尤其是節假日客流較大，本文針對山東某一大型室內游樂場主城堡落客區為研究對象，在落客區設置火源位置，根據滅火系統和機械排煙系統的不同工況，設置不同的火災場景，通過模擬計算得出不同火災場景的控火效果，從而為落客區的防火分區面積的劃分、防火分隔措施的選取、建筑消防設施的設置等提供依據。

1 工程概況

山東某大型兒童游樂場主城堡用地面積為84731㎡，總建筑面積為163352㎡，建筑層數地上3層，地下2層。地上總建筑面積35735㎡，其中一層16830㎡，二層13478㎡，三層5427㎡;地下建筑面積127617㎡，其中地下一層63785㎡，地下二層63832㎡。建筑地上主要包含商鋪、特色餐飲等功能，另設有一個通高大中庭，地下主要包含為地下機動車庫，另設一些附屬配套設備用房。主城堡是整個兒童游樂場人流動線進出的樞紐，主城堡布置情況如圖1所示。

該兒童游樂場屬于大型游樂場項目，運營期間，尤其是節假日客流量較大，為此項目在設計上專門設置了諸如出租車、大巴車、私家車落客區域，該區域位于主城堡地下一層，面積為10491㎡主要用于與售票廳、安檢區等游樂場出入口部位接駁功能。如圖2所示。建筑消防設施按照規范配備齊全。

2研究內容

地下一層落客區域主要用于與售票廳、安檢區等游樂場出入口部位接駁;高峰期人流量較大，作為人流集散的區域，對空間通透性、美觀度均有一定要求。但現有國家規范對地下落客區部分防火分區面積劃分、與其他區域防火分隔措施等暫無明確規定，成為該區域消防設計難點。本論文通過研究建筑使用功能和建筑布局、以及建筑火災危害特點等，在保證建筑消防安全達到規范要求的同時，兼顧建筑的美觀性和實用性，使項目的消防水平、建筑設計、項目實用性同時得到相應的保證。

3研究方案

3.1模型建立

本模擬采用由美國國家標準技術研究院（NIST）開發的火災動力學模擬軟件 FDS（Fire Dynamics Simulator），FDS通過數值方法求解湍流方程來分析燃燒過程中的煙氣擴散和熱傳導，建立模型進行數值模擬。在綜合考慮經濟性與保證滿足工程計算精度的前提下，分析網格獨立性和延展區域影響之后，采用復合網格劃分方法，網格尺寸均為：0.2m×0.2m×0.2m。

3.2火源設置

火源位置設計在該兒童游樂場主城堡地下一層落客區所在防火分區，該區域與主城堡售票廳、安檢區、地上活動場館等相連通，一旦發生火災，火災和高溫煙氣的熱輻射可能引燃相鄰區域內的可燃物，導致火災的蔓延。如圖3所示。

本研究參考《建筑防煙排煙系統技術標準》、《Guide for Smoke Management Systems in Malls， Atria， and Large Areas》（NFPA92B）等現行相關規范及標準，從最不利安全角度出發，結合前人類似研究，考慮一定安全冗余：取火災場景A1-A4火源為 t2 快速增長火，火災發展速率為0.0469kW/s，滅火系統有效時，火災最大規模為 1.5MW;滅火系統失效時，火災最大規模為 3.0MW。

3.3火災場景

同一火源位置根據滅火系統、機械排煙系統不同工況，共確定4種火災場景，詳見表1：

3.4 判定標準

本文根據火場環境中人員不可耐受的極限來確定人員生命安全標準。根據國際上普遍采用的判定條件，本文同時考慮熱煙層的輻射、對流熱、人員在煙氣中的能見度、二氧化碳濃度等臨界特性，采用的人員生命安全標準見表2：

4 計算結果與分析

4.1火災場景A1

整個模擬過程（900s），上層煙氣與下層煙氣溫度分別在40℃與27℃左右，地面上方2m處的CO2濃度最高達到0.06%左右，地面上方2m處的CO濃度最高達到20ppm左右，地面上方2m處的能見度未沉降到10m，地下一層落客區域火災時人員能及時逃離建筑。

4.2火災場景A2

整個模擬過程（900s），上層煙氣與下層煙氣溫度分別在50℃與33℃左右，地面上方2m處的CO2濃度最高達到0.12%左右，地面上方2m處的CO濃度最高達到65ppm左右，地面上方2m處的能見度未沉降到10m，地下一層落客區域火災時人員能及時逃離建筑。

4.3火災場景A3

整個模擬過程（900s），上層煙氣與下層煙氣溫度分別在57℃與28℃左右，地面上方2m處的CO2濃度最高達到0.05%左右，地面上方2m處的CO濃度最高達到40ppm左右，地面上方2m處的能見度未沉降到10m，地下一層落客區域火災時人員能及時逃離建筑。

4.4火災場景A4

整個模擬過程（900s），上層煙氣與下層煙氣溫度分別在66℃與40℃左右，地面上方2m處的CO2濃度最高達到0.2%左右，地面上方2m處的CO濃度最高達到150ppm左右，地面上方2m處的能見度在820s時沉降到10m，地下一層落客區域火災時人員能及時逃離建筑。

4.5分析

整個模擬過程（900s），各場景上層煙氣溫度均未達到180℃，下層煙氣溫度均未達到60℃;地面上方2m處的CO2濃度未達到1%，地面上方2m處的CO濃度均達到500ppm;地面上方2m處的能見度只有A4場景在820s時沉降到10m，其余場景均未出現沉降到10m的情形。地下一層落客區域火災時人員能及時逃離建筑。具體模擬結果，詳見表3。

5 結語

從以上4個場景的模擬結果來看，本項目地下一層落客區域火災時人員能及時逃離建筑，在排煙系統及自動滅火系統失效時，人員疏散安全余量將明顯下降，但建筑內人員仍能安全疏散，消防設計可行。為了有效控制此區域內火災的發展，降低人員疏散的危險性和火災撲救的難度，應做好自動滅火系統與機械排煙系統的維護保養工作，防止火災時消防設施不動作造成系統失效的情況出現。

通過定性分析及定量模擬計算，本項目地下一層落客區域參照地下車庫防火分區面積的限制，控制其面積不大于4000㎡，建筑內交通區域可參照交通建筑按高峰人流量法確定其疏散人數。為進一步確保該區域消防安全，應采取以下措施：

（1）落客區域與其它防火分區之間應采用防火墻+甲級防火門進行分隔，平時確有需要保持連貫通透的部位，如旅游人行集散區與售票廳之間，以及出租車落客區域與車庫等其它區域的車行路線處，可采用特級防火卷簾進行分隔;（2）落客區域所在防火分區與其它防火分區之間的卷簾長度及比例等應滿足《建筑設計防火規范》6.5.3條的規定。（3）落客區域設計疏散總寬度應滿足本分區設計疏散人數安全疏散需要，百人疏散寬度按不小于1m/100人確定;（4）防火分區內任一點至該分區最近安全出口的疏散距離不應大于37.5m。（5）落客區域設置機械排煙系統，排煙量按照規范要求1.2倍設計;（6）落客區域的內輔助功能用房，如設備間等，內應按規范設置滅火系統。輔助功能用房設置自動噴水滅火系統時，噴頭應加密布置，布置間距建議在布置間距建議應在1.8m～2.6m之間，且應采用快速響應噴頭。（7）落客區域消防用電主干線應采用礦物絕緣型電纜，支線可采用低煙無鹵耐火型電纜，其它供電線路應采用低煙無鹵阻燃型電纜，并按規范設置電氣火災監控系統;（8）落客區域應設置疏散指示系統及應急照明系統，應急照明備用電源持續供電時間不應小于60min，應急照明最低水平照度不得低于5lx;（9）落客區域應按規范設置火災自動報警系統等。

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收稿日期：2021-05-26

基金項目：山東省重點研發計劃（軟科學項目）（2020RKB01772）。

作者簡介：宋玉華（1981—），男，山東文登人，碩士，工程師，研究方向：火災煙氣流動與控制。

Study on the Fire Control Effect of Different Fire Scenes in the Drop-off Area of the Main Castle of a Large Children's playground

SONG Yuhua， WANG Jun

（1.Yantai Fire Rescue Detachment， Yantai Shandong? 264000;

2.Ludong University， Yantai Shandong? 264000）

Abstract：Large scale children's playground is a new type of business in recent years. There are a large number of amusement units and complex functions， and all kinds of indoor amusement parks are large in scale， there are various business forms， it's crowded， these factors greatly increase the difficulty of evacuation and fire fighting. Based on this， this paper puts forward the corresponding solutions to the problems in the fire protection design， the fire safety of the design scheme is analyzed and studied， verify whether its fire safety function meets the standard requirements.

Keywords： large children's playground; The main castle; Fire compartment; Separation measures; Fire control effect