面向裝配式建筑的消防系統(tǒng)深度優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用探析

作者簡介：

艾曈（1997- ）女，漢族，江西新余人，碩士研究生，研究方向：建筑消防技術(shù)、消防系統(tǒng)檢測(cè)與維保。

基金項(xiàng)目：

2023年湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目《基于裝配式建筑的消防系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究》（項(xiàng)目編號(hào)：23C0800）；2023年湖南省教育科學(xué)研究工作者協(xié)會(huì)“十四五”規(guī)劃課題《產(chǎn)教融合背景下高職基層消防專業(yè)人才“115”培養(yǎng)模式構(gòu)建研究》（項(xiàng)目編號(hào)：XJKX23B405）。

摘要：

本文以湖南省高職院校課題為依托，針對(duì)裝配式建筑的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用問題進(jìn)行深度探究。研究內(nèi)容涵蓋了消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)測(cè)、智能化消防系統(tǒng)研發(fā)以及滅火劑與滅火裝置的研究；解決的理論問題包括火災(zāi)傳播機(jī)理、滅火技術(shù)與手段、消防安全管理與規(guī)范及人員疏散逃生；實(shí)踐問題則涉及系統(tǒng)集成與適配、檢測(cè)與監(jiān)控技術(shù)、自動(dòng)化與智能化和維護(hù)與管理等方面。通過裝配式建筑火災(zāi)特性研究、消防系統(tǒng)集成與優(yōu)化設(shè)計(jì)、先進(jìn)檢測(cè)與監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用以及自動(dòng)化管理與維護(hù)策略等方案，旨在構(gòu)建高效、智能、適應(yīng)性強(qiáng)的裝配式建筑消防系統(tǒng)，提升其火災(zāi)防控能力。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；消防系統(tǒng)；設(shè)計(jì)優(yōu)化；智能化消防；滅火技術(shù)

隨著裝配式建筑在我國建筑業(yè)的廣泛應(yīng)用，其消防系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)與有效管理愈發(fā)重要。本研究立足于湖南省高職院校課題項(xiàng)目，圍繞裝配式建筑消防系統(tǒng)的深度優(yōu)化設(shè)計(jì)及其應(yīng)用展開全面探討，旨在揭示裝配式建筑火災(zāi)特性和應(yīng)對(duì)策略，優(yōu)化消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)智能化消防技術(shù)，并提出針對(duì)性強(qiáng)、實(shí)施有效的消防管理措施，為我國裝配式建筑的消防安全提供有力保障。

一、消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化：打造適應(yīng)裝配式建筑需求的新型消防體系

（一）消防設(shè)備選型與布局優(yōu)化

1.設(shè)備性能匹配度

針對(duì)裝配式建筑特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料特性，消防設(shè)備選型應(yīng)兼顧高效滅火效能與對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。例如，優(yōu)先選擇對(duì)預(yù)制構(gòu)件無損害或低損害的滅火設(shè)備，并充分考慮設(shè)備的安裝便捷性、維護(hù)簡便性以及與建筑主體的兼容性[1]。

2.布局科學(xué)合理化

基于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，消防設(shè)備應(yīng)按照“早期發(fā)現(xiàn)、快速響應(yīng)”的原則進(jìn)行布局。在關(guān)鍵區(qū)域如疏散通道、電氣設(shè)備集中地、易燃材料儲(chǔ)存區(qū)等設(shè)置適宜的自動(dòng)滅火裝置及探測(cè)報(bào)警設(shè)備，確保火情能在第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)并迅速得到控制。

3.考慮裝配施工工藝

在消防設(shè)備布局時(shí)，還應(yīng)結(jié)合裝配式建筑的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化施工特點(diǎn)，確保消防設(shè)施與建筑結(jié)構(gòu)的完美融合，避免因裝配施工過程中的拆裝而影響消防設(shè)備的穩(wěn)定性與功能實(shí)現(xiàn)[2]。

（二）管道走向設(shè)計(jì)與效能提升

1.管網(wǎng)系統(tǒng)集成化

消防管道的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循一體化、集成化原則，充分考慮預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部預(yù)埋空間和預(yù)留接口，實(shí)現(xiàn)消防管網(wǎng)與建筑主體的有效結(jié)合，提高整體防火效率。

2.流量與壓力平衡設(shè)計(jì)

通過精確計(jì)算和模擬分析，優(yōu)化消防管道走向與管徑，保證在火災(zāi)發(fā)生時(shí)各噴頭和滅火設(shè)備處有足夠的水壓和流量供應(yīng)，以滿足快速滅火需求。

3.防火分區(qū)靈活配置

根據(jù)裝配式建筑設(shè)計(jì)的靈活性特點(diǎn)，管道走向設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足不同防火分區(qū)的獨(dú)立供給和聯(lián)動(dòng)控制要求，既能實(shí)現(xiàn)局部火源的快速撲滅，又能防止火勢(shì)蔓延至其他區(qū)域[3]。

二、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)測(cè)：識(shí)別隱患，制定精準(zhǔn)防控策略

在裝配式建筑的消防設(shè)計(jì)中，深入理解和準(zhǔn)確評(píng)估火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。通過對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)、材料的火災(zāi)特性進(jìn)行細(xì)致分析，并構(gòu)建科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，可以有效識(shí)別潛在隱患，進(jìn)而為防火設(shè)計(jì)改進(jìn)提供精確指引[4]。

（一）裝配式建筑結(jié)構(gòu)與材料的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

裝配式建筑采用預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)組裝的方式，其連接節(jié)點(diǎn)的密封性、耐火性能以及結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性對(duì)火災(zāi)蔓延速度和強(qiáng)度有直接影響。因此，需研究分析不同連接方式（如機(jī)械連接、膠接等）在火災(zāi)條件下的熱傳導(dǎo)特性、力學(xué)性能變化規(guī)律以及可能引發(fā)的次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)[5]。

預(yù)制構(gòu)件所使用的新型建筑材料，如保溫隔熱材料、裝飾裝修材料等，其燃燒性能、發(fā)煙量、毒性釋放等特性均是影響火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素。對(duì)此，需通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)據(jù)比對(duì)，全面了解各類材料在火災(zāi)中的行為特征，以便采取針對(duì)性的防火措施。

（二）火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型構(gòu)建與驗(yàn)證

結(jié)合火災(zāi)動(dòng)力學(xué)原理、材料燃燒理論以及建筑結(jié)構(gòu)熱響應(yīng)模型，建立適用于裝配式建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。該模型應(yīng)能模擬預(yù)測(cè)火災(zāi)的發(fā)生概率、發(fā)展過程、火勢(shì)蔓延路徑及危害程度等關(guān)鍵指標(biāo)，以量化評(píng)價(jià)整個(gè)建筑或特定區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

在模型構(gòu)建過程中，需采集大量實(shí)際工程案例數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果作為模型輸入，包括建筑結(jié)構(gòu)信息、材料性能參數(shù)、電氣設(shè)備分布、人員活動(dòng)模式等多元數(shù)據(jù)源。同時(shí)，通過對(duì)比模型預(yù)測(cè)結(jié)果與歷史火災(zāi)案例實(shí)況，不斷調(diào)整優(yōu)化模型參數(shù)，確保模型預(yù)測(cè)精度和可靠性。

運(yùn)用已建模型對(duì)不同類型、規(guī)模和使用功能的裝配式建筑進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果與實(shí)際情況對(duì)比驗(yàn)證，從而檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠行院瓦m應(yīng)性。根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果反饋，持續(xù)完善模型算法，使其更加貼近實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指導(dǎo)價(jià)值。

（三）基于風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的防火設(shè)計(jì)改進(jìn)措施

針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估揭示的裝配式建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，可在建筑設(shè)計(jì)階段提出相應(yīng)的防火設(shè)計(jì)方案，如改進(jìn)連接節(jié)點(diǎn)的耐火構(gòu)造、增設(shè)防火分隔設(shè)施、強(qiáng)化結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性能等，從源頭降低火災(zāi)發(fā)生和蔓延的可能性。依據(jù)材料火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，優(yōu)先選擇具有優(yōu)異阻燃性能、低煙無毒的環(huán)保建材，并對(duì)易燃部位實(shí)施必要的防火保護(hù)措施，如噴涂阻燃涂料、包裹防火包覆層等，減輕火災(zāi)對(duì)建筑物主體及其內(nèi)部環(huán)境的影響。

根據(jù)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型預(yù)測(cè)的火勢(shì)蔓延趨勢(shì)，合理布置消防設(shè)施與疏散通道，實(shí)現(xiàn)滅火資源的有效配置和快速響應(yīng)。同時(shí)，為消防人員提供清晰的火場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖和應(yīng)急救援預(yù)案，提高滅火救援效率，減少火災(zāi)損失。總之，通過開展火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)測(cè)，能夠深度挖掘裝配式建筑在火災(zāi)安全方面的短板和隱患，進(jìn)而推動(dòng)防火設(shè)計(jì)的精細(xì)化和精準(zhǔn)化改革，全面提升此類建筑的消防安全水平。

三、智能化消防系統(tǒng)研發(fā)：科技賦能，提升火災(zāi)應(yīng)急處置效率

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，將這些先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于消防領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)消防系統(tǒng)的智能化已成為提高火災(zāi)應(yīng)急處置效率的重要途徑。在裝配式建筑中，研發(fā)并應(yīng)用智能化消防系統(tǒng)對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)火情、精準(zhǔn)定位火源以及高效滅火具有重大意義。

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能化消防系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與信息采集

通過部署各類智能傳感器（如煙霧探測(cè)器、溫度感應(yīng)器、火焰探測(cè)器等），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑內(nèi)各區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)，并借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至云端服務(wù)器，形成全方位、立體化的火災(zāi)隱患感知網(wǎng)絡(luò)。

2.數(shù)據(jù)融合與分析決策

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)海量的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、清洗和深度分析，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識(shí)別潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模式，為預(yù)警系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)消防設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、維護(hù)保養(yǎng)提醒等功能，確保消防設(shè)施始終保持良好運(yùn)行狀態(tài)[6]。

3.遠(yuǎn)程控制與聯(lián)動(dòng)響應(yīng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使消防指揮中心可以遠(yuǎn)程監(jiān)控各個(gè)建筑內(nèi)的消防設(shè)備狀態(tài)，并在接收到火警信號(hào)后迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，實(shí)現(xiàn)消防資源的優(yōu)化調(diào)度和多系統(tǒng)間的協(xié)同作戰(zhàn)，有效提升火災(zāi)應(yīng)急處置速度和效果[7]。

（二）智能感知與預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建與優(yōu)化

根據(jù)裝配式建筑的特點(diǎn)及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，合理布局各類智能感知節(jié)點(diǎn)，確保全時(shí)段、無死角覆蓋建筑內(nèi)部各個(gè)角落，提高火災(zāi)預(yù)警的靈敏度和準(zhǔn)確性。

利用歷史火災(zāi)案例數(shù)據(jù)訓(xùn)練和優(yōu)化火災(zāi)預(yù)警模型，使其能夠快速準(zhǔn)確判斷火情發(fā)生的可能性及其發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，為疏散人員爭取寶貴時(shí)間，同時(shí)提前激活自動(dòng)滅火裝置或調(diào)動(dòng)消防力量。

構(gòu)建多級(jí)預(yù)警體系，依據(jù)火情嚴(yán)重程度逐級(jí)升級(jí)預(yù)警級(jí)別，確保在火勢(shì)擴(kuò)大前及時(shí)通知相關(guān)人員。同時(shí)，聯(lián)動(dòng)建筑內(nèi)的其他智能系統(tǒng)，如安防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等，以最大程度減少火災(zāi)損失[8]。

（三）自動(dòng)化滅火裝置的研發(fā)與效果評(píng)價(jià)

針對(duì)裝配式建筑特點(diǎn)，研發(fā)適合其結(jié)構(gòu)特征的自動(dòng)化滅火裝置，如智能噴淋系統(tǒng)、定向滅火機(jī)器人等，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、自主觸發(fā)與精準(zhǔn)滅火功能。通過實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)地測(cè)試，對(duì)自動(dòng)化滅火裝置的滅火效能、響應(yīng)速度、可靠性等方面進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方案和技術(shù)參數(shù)，確保滅火裝置在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮最大效能。收集自動(dòng)化滅火裝置在裝配式建筑中的應(yīng)用實(shí)例，對(duì)其成功撲滅火情的情況進(jìn)行深入剖析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)一步優(yōu)化滅火裝置的功能配置與操作流程，不斷提升智能化消防系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)能力。

綜上所述，通過深度融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能感知技術(shù)和自動(dòng)化滅火技術(shù)，研發(fā)適用于裝配式建筑的智能化消防系統(tǒng)，可顯著提升火災(zāi)應(yīng)急處置效率，降低火災(zāi)損失，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，推動(dòng)我國建筑業(yè)高質(zhì)量、高水平發(fā)展。

四、滅火劑與滅火裝置創(chuàng)新研究：探索高效、環(huán)保的滅火新路徑

在裝配式建筑消防領(lǐng)域，滅火劑與滅火裝置的選擇和研發(fā)是決定火災(zāi)撲滅效率及環(huán)境保護(hù)效果的關(guān)鍵因素。因此，針對(duì)裝配式建筑的特殊性，開展新型滅火劑的研發(fā)以及創(chuàng)新滅火裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用成為提升消防安全水平的重要任務(wù)。

（一）適用于裝配式建筑的新型滅火劑研發(fā)

鑒于裝配式建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用材料的多樣性，新型滅火劑的研發(fā)應(yīng)充分考慮其對(duì)建筑構(gòu)件的無損或低損滅火特性。例如，開發(fā)具有優(yōu)異冷卻性能、能快速抑制火焰燃燒鏈反應(yīng)且對(duì)預(yù)制構(gòu)件無腐蝕作用的潔凈氣體滅火劑，或者研制能在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)下均具有良好滅火效能，并能夠滲入到復(fù)雜構(gòu)造縫隙中的新型固體微粉滅火劑。同時(shí)，兼顧滅火劑在實(shí)際使用中的安全性和環(huán)境友好性，降低對(duì)人員健康和生態(tài)環(huán)境的影響。

（二）新型滅火裝置的設(shè)計(jì)原理與功能實(shí)現(xiàn)

根據(jù)裝配式建筑空間布局和安裝條件特點(diǎn)，新型滅火裝置應(yīng)具備結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成的優(yōu)點(diǎn)，如采用模塊化設(shè)計(jì)，方便在預(yù)制構(gòu)件中預(yù)埋安裝或靈活適應(yīng)不同建筑單元的空間需求。通過技術(shù)創(chuàng)新，確保滅火劑能夠在火源點(diǎn)精確釋放并迅速擴(kuò)散，以達(dá)到最佳滅火效果。例如，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)智能化感應(yīng)與控制系統(tǒng)，使滅火裝置能夠在接收到火警信號(hào)后自動(dòng)激活，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位噴射。

深入研究各類新型滅火劑與火源物質(zhì)之間的化學(xué)和物理作用機(jī)制，優(yōu)化滅火裝置的設(shè)計(jì)與工作原理，使其能夠有效利用滅火劑特性，在短時(shí)間內(nèi)切斷火源能量供應(yīng)，阻止火勢(shì)蔓延。

（三）滅火技術(shù)和裝置在裝配式建筑中的實(shí)際應(yīng)用與效果評(píng)估

通過對(duì)已投入使用的含有新型滅火劑和裝置的裝配式建筑工程案例進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，收集其在實(shí)際火情下的應(yīng)用數(shù)據(jù)，包括滅火響應(yīng)時(shí)間、滅火效能、對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響等關(guān)鍵指標(biāo)。基于工程實(shí)踐數(shù)據(jù)，運(yùn)用科學(xué)的方法和技術(shù)手段對(duì)新型滅火劑和裝置的效果進(jìn)行全面評(píng)估，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)與存在問題，為后續(xù)產(chǎn)品的迭代升級(jí)提供依據(jù)。在積累豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和理論研究成果基礎(chǔ)上，推動(dòng)制定適用于裝配式建筑的新型滅火劑和裝置相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，促進(jìn)其在全行業(yè)的廣泛推廣應(yīng)用，從而提高我國裝配式建筑的整體消防安全水平。

結(jié)語

總之，滅火劑與滅火裝置的創(chuàng)新研究對(duì)于滿足裝配式建筑獨(dú)特防火需求至關(guān)重要。通過不斷探索和發(fā)展高效、環(huán)保的滅火新技術(shù)與新產(chǎn)品，有助于構(gòu)建更加完善、先進(jìn)的裝配式建筑消防體系，為人民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)防線。

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