民用建筑中12～18 m高大空間場所自動滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

權(quán)向科

（山東省濟(jì)南市消防救援支隊(duì)，山東 濟(jì)南 250000）

近些年隨著城鎮(zhèn)人口大量聚集，建筑行業(yè)迎來更大發(fā)展空間，為了滿足日常需求，高層建筑等成為首選。但與此同時(shí)，高層建筑火災(zāi)事故頻發(fā)，成為威脅財(cái)產(chǎn)安全、健康安全的重要因素。高層建筑中電纜井分布廣泛，且電纜井火災(zāi)是常見類型，該類型火災(zāi)在高層建筑呈現(xiàn)特殊性，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，一旦電纜井發(fā)生火災(zāi)，很容易形成“煙囪”效應(yīng)，在很短時(shí)間內(nèi)火勢會迅速蔓延向各層級，撲救難度較大，如果未及時(shí)采取正確、完善、規(guī)范的救援措施，很容易導(dǎo)致嚴(yán)重后果。因此，文章在探究民用建筑中12～18 m高大空間場所自動滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要關(guān)注電纜井火災(zāi)特點(diǎn)和發(fā)生源頭。同時(shí)結(jié)合《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50084—2017)分析，該文件的實(shí)施對高大空間自動滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)提供更多參考。因此，文章結(jié)合實(shí)際，以具體工程項(xiàng)目為例進(jìn)行思考，并提出建議對促進(jìn)民用建筑高大空間場所消防安全防護(hù)能力有積極作用。

1 工程案例闡述

文章研究探討的工程案例是一所大型商業(yè)綜合體建筑，屬于xx市的標(biāo)志性建筑，建筑主體為兩棟單體建筑，其中包含多層超高層辦公樓，單層樓高為4.2 m，總體建筑高度為150.3 m。剩余部分以商業(yè)輔樓為主，總共分為五層，其中包含一個(gè)三層通高達(dá)到17.5 m的商業(yè)中庭，該區(qū)域作為交通空間，同時(shí)商業(yè)輔樓每層高度在6 m左右，第四層作為公共影院層，樓高9 m左右，該層中部分區(qū)域作為IMAX影廳，高度達(dá)到15 m。

基于工程建設(shè)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要職能來看，一旦電纜井出現(xiàn)火災(zāi)事故，會造成嚴(yán)重的傷亡事故和財(cái)產(chǎn)損失。結(jié)合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（2018年版）》（GB50016-2014)文件分析，電纜井、排煙井等為保證安全性，均采用單獨(dú)設(shè)置方式進(jìn)行建設(shè)。同時(shí)電纜井與其他通道、走道之間的空隙需要用防火材料進(jìn)行封堵，日常管理中應(yīng)加強(qiáng)安全管控，對于發(fā)現(xiàn)的安全隱患督促整改，且持續(xù)監(jiān)督后續(xù)，跟蹤整改結(jié)果。另外，想要實(shí)現(xiàn)及時(shí)救援，借助現(xiàn)代化技術(shù)、自動化技術(shù)，圍繞消防安全、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等構(gòu)建自動滅火系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值，在此以闡述的項(xiàng)目案例為對象，探究自動滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和建設(shè)關(guān)鍵內(nèi)容，進(jìn)而為提升民用建筑消防安全防護(hù)水平提供支持。

2 高大空間場所自動滅火系統(tǒng)分析

結(jié)合國家提出的相關(guān)規(guī)范性文件要求分析，民用建筑12～18 m的高大空間場所自動消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中可以采用兩種設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析：第一，以自動噴水滅火系統(tǒng)為主；第二，以大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)為主。結(jié)合上文闡述的工程案例項(xiàng)目結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)用功能進(jìn)行分析，從理論角度來看，兩大高層建筑采用上述兩種方法均可。為了提升工程的安全性、穩(wěn)定性和降低成本支出，以上述案例中的商業(yè)中庭（17.50 m）和IMAX 影廳（15.00 m）為研究主體，結(jié)合具體結(jié)構(gòu)等思考自動消防滅火系統(tǒng)最佳方案。

2.1 自動滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較分析

結(jié)合工程施工特點(diǎn)來看，該工程室內(nèi)的消防系統(tǒng)依靠壓力觸發(fā)報(bào)警閥，進(jìn)而發(fā)揮滅火系統(tǒng)優(yōu)勢。商業(yè)中庭和 IMAX 影廳位于輔樓區(qū)域，整體高度相較而言，位于整體工程系統(tǒng)中低區(qū)噴淋加壓泵加壓供水區(qū)域，因此在設(shè)計(jì)自動消防滅火方案時(shí)，著重關(guān)注低區(qū)消防系統(tǒng)。為了保證得出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，以自動噴水滅火系統(tǒng)和大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提出三種設(shè)計(jì)方案假設(shè)思路，并對三種方案進(jìn)行比較，從中選出最優(yōu)方案。

方案1：考慮商業(yè)中庭的主要結(jié)構(gòu)和IMAX影廳結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以自動噴水滅火系統(tǒng)為主，設(shè)計(jì)當(dāng)該系統(tǒng)被激活后，可以持續(xù)噴水1 h，且可以自動識別判斷火災(zāi)發(fā)生時(shí)消防用水量，從而科學(xué)分配水資源給低區(qū)噴淋消防泵。

方案2：文章研究項(xiàng)目中商業(yè)中庭和IMAX影廳高大空間場所室內(nèi)高度均超過12 m，危險(xiǎn)等級達(dá)到中等，已經(jīng)滿足大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置要求，所以可以設(shè)置該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)消防安全，基于現(xiàn)有的規(guī)范文件要求分析，在實(shí)踐應(yīng)用過程中，需要規(guī)范要求，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)型滅火裝置并保證系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，可以持續(xù)噴淋1 h以上，為了節(jié)約成本，可以與低區(qū)噴淋消防泵合用，不單獨(dú)設(shè)置大空間滅火消防泵，但需要注意，兩種滅火消防系統(tǒng)警報(bào)網(wǎng)絡(luò)、管線等存在差異，需要在報(bào)警閥之前實(shí)現(xiàn)分類，如此才能充分發(fā)揮作用。

方案3：商業(yè)中庭及IMAX影廳空間較大，結(jié)合相關(guān)文件要求，需要設(shè)計(jì)持續(xù)時(shí)間在1 h以上的大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)，同時(shí)為了保證應(yīng)用效果，需要設(shè)置單獨(dú)的滅火消防泵和管網(wǎng)系統(tǒng)。

綜合來看，三種設(shè)計(jì)思路各有優(yōu)缺點(diǎn)，對比來看如下表1所示。綜合成本、技術(shù)能力、實(shí)用價(jià)值和設(shè)計(jì)可行性等因素進(jìn)行分析，單獨(dú)設(shè)計(jì)大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)或者自動噴水滅火系統(tǒng)還需要進(jìn)行其他設(shè)置，需要在滅火系統(tǒng)上增添火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雙方有效聯(lián)動，且一旦報(bào)警系統(tǒng)失靈，會導(dǎo)致滅火系統(tǒng)無法及時(shí)發(fā)揮作用。同時(shí)此種方案無形中增強(qiáng)施工難度，商業(yè)中庭和IMAX 影廳高度較大，人流量較為密集，因此需要保證自動滅火系統(tǒng)安全可靠，具有較高的成功率和及時(shí)響應(yīng)能力，綜合來看，以自動噴水滅火系統(tǒng)為主進(jìn)行設(shè)計(jì)最為有利。

表1 自動滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)比較總結(jié)表

2.2 自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 設(shè)計(jì)思路

結(jié)合上文對商業(yè)中庭（17.50 m）和IMAX影廳（15.00 m）滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較分析，確定以設(shè)計(jì)自動噴水滅火系統(tǒng)為主要思路。設(shè)計(jì)工程中，基于建筑特點(diǎn)，需要保證快速、高效響應(yīng)能力，以及持續(xù)噴水能力。綜合來看，在電梯井和易發(fā)生火災(zāi)區(qū)域采用早期抑制快速響應(yīng)噴頭，持續(xù)噴水時(shí)間為1 h，噴頭間距為2.4～3 m，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為10 L/S。IMAX影廳采用標(biāo)注面積覆蓋噴頭系統(tǒng)，頂板噴頭噴水強(qiáng)度熒幕區(qū)域達(dá)到20 L/min·m2，持續(xù)噴水時(shí)間為2 h。觀眾區(qū)域設(shè)置10層噴頭，內(nèi)置噴頭同頂板噴頭，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量100 L/S。頂噴和內(nèi)置噴頭選擇大水滴、大流量系統(tǒng)普通灑水噴頭K=115，噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為0.98 MPa。

2.2.2 噴頭布置

在進(jìn)行自動滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，合理設(shè)置噴頭分布位置，直接關(guān)乎火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防噴頭能否及時(shí)發(fā)揮作用及噴頭強(qiáng)度是否符合要求，關(guān)乎滅火效果。基于此，在設(shè)置噴頭位置時(shí)，科學(xué)、合理設(shè)計(jì)是基本原則，需要確保噴頭位置貼近火災(zāi)容易發(fā)生區(qū)域，例如電纜井附近，同時(shí)需要在容易接觸火災(zāi)熱煙氣流位置設(shè)置噴頭，從而確保報(bào)警裝置可以及時(shí)發(fā)揮作用，迅速識別火情激活滅火系統(tǒng)。另外，需要關(guān)注噴頭之間的距離，噴頭間距是決定噴頭保護(hù)面積的前提，如果噴頭保護(hù)面積過大或者過小，均會影響噴頭發(fā)揮作用時(shí)的效果和控火滅火作用。

基于現(xiàn)有規(guī)定分析，高大空間場所的噴頭間距應(yīng)在1.8≤S（m）≤3.0范圍內(nèi)，經(jīng)過計(jì)算，最大噴頭保護(hù)面積為9 m2，最小保護(hù)面積需要結(jié)合壓力和最小間距進(jìn)行計(jì)算。對于IMAX影廳而言，自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)如下表2所示。

表2 IMAX影廳自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)總結(jié)表

2.2.3 配水管道設(shè)計(jì)

想要保證滅火系統(tǒng)充分發(fā)揮作用，保證配水管道的強(qiáng)度和安全性是關(guān)鍵，而噴水強(qiáng)度與噴頭工作壓力、流量系數(shù)等有關(guān)，所以噴頭類型、噴頭設(shè)置分布等情況均會影響，而在上述因素確定情況下，如何設(shè)置分配管網(wǎng)，確定管路路徑、設(shè)置形式等也是思考重點(diǎn)，會對最終滅火效果產(chǎn)生干擾。

通常基于滅火系統(tǒng)流量確定管網(wǎng)布置形式，流量越大，需要保證管網(wǎng)配水管徑更大，反之亦然。從成本角度來看，分散設(shè)置報(bào)警閥，并在公共走廊和電纜井、樓梯、疏散通道等位置，分散設(shè)置管道，確保管線距離長度合理可有效保證消防安全。

2.2.4 自動噴水滅火系統(tǒng)消防流量設(shè)計(jì)

文章設(shè)計(jì)的消防系統(tǒng)方案噴頭間距不超過3 m，采用分倉庫型特殊應(yīng)用噴頭。由于噴頭安裝方式的差異，出于安全考慮需要確保系統(tǒng)流量大于設(shè)計(jì)噴頭強(qiáng)度和作用面積的乘積。以研究案例為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，商業(yè)中庭區(qū)域共布置26個(gè)噴頭，IMAX影廳布置22個(gè)噴頭。與此同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，消防系統(tǒng)噴水流量會受到室內(nèi)設(shè)計(jì)的影響，進(jìn)而影響系統(tǒng)實(shí)際效用發(fā)揮，所以在設(shè)計(jì)流量時(shí)需要考慮這一問題。

最終易于發(fā)生火災(zāi)區(qū)域和電梯井附近需要確保系統(tǒng)流量達(dá)到10 L/S。IMAX影廳頂板噴頭噴水強(qiáng)度熒幕區(qū)域達(dá)到20 L/min·m2，持續(xù)噴水時(shí)間為2 h。觀眾區(qū)域內(nèi)置噴頭同頂板噴頭，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量100 L/S。

2.2.5 自動噴水滅火系統(tǒng)水力計(jì)算相關(guān)問題分析

在計(jì)算過程中，如果將一個(gè)最高點(diǎn)或者最遠(yuǎn)點(diǎn)作為最不利點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，很容易導(dǎo)致計(jì)算出現(xiàn)失誤，例如影廳內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管道線路為了滿足消防滅火系統(tǒng)，呈現(xiàn)出2個(gè)“豐”字形結(jié)構(gòu)，此時(shí)按照作用面積最高點(diǎn)或者最遠(yuǎn)點(diǎn)作為最不利點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算必然無法保證結(jié)果精確，此時(shí)需要針對實(shí)際情況，針對性進(jìn)行分析。同時(shí)實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，消防系統(tǒng)還包括輔助設(shè)置，例如防火分區(qū)、每個(gè)樓層設(shè)置流水指示牌等，為了保證安全，需要科學(xué)設(shè)置水流指示器，尤其是中庭的防火分區(qū)與其他區(qū)域存在差異，所以需要更為嚴(yán)格分析，設(shè)置水流指示器。另外，對于研究案例工程而言，中庭和IMAX影廳為了保證安全，自動噴水滅火和大空間滅火兩個(gè)系統(tǒng)會同時(shí)發(fā)揮作用，此時(shí)消防水池的儲量需要保證兩個(gè)系統(tǒng)的需求，且新版《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50084—2017）實(shí)施不久，雖然對民用建筑的噴頭設(shè)計(jì)等提出相關(guān)要求，但市場上相關(guān)行業(yè)發(fā)展相對緩慢，很多噴頭產(chǎn)品購買難度較大且成本較高，為了解決這一問題，施工方會建議相關(guān)方修改設(shè)計(jì)方案，這對于推動自動噴水滅火設(shè)計(jì)推廣帶來阻礙，雖然已經(jīng)提出解決對策，但實(shí)際效果并不理想，仍為承包方或者供應(yīng)商帶來壓力，此時(shí)需要在設(shè)計(jì)時(shí)做好三方信息交互，確保相關(guān)方提前做好準(zhǔn)備，這對于嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案施工、防止后續(xù)出現(xiàn)問題極為有利。

3 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合當(dāng)前《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50084—2017）中對高大空間場所自動滅火系統(tǒng)的要求，結(jié)合常見的火災(zāi)事故類型和事故發(fā)生特點(diǎn)，例如電纜井火災(zāi)事故等，探究現(xiàn)有的自動滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路可信性和實(shí)用價(jià)值，總結(jié)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最佳設(shè)計(jì)思路，然后探究設(shè)計(jì)方案實(shí)踐過程中面臨的問題，提出應(yīng)對策略，從而為同類型工程項(xiàng)目建設(shè)自動滅火系統(tǒng)提供借鑒。與此同時(shí)，由于工程結(jié)構(gòu)和主要職能等存在差異，需要明確以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)只具備參考價(jià)值，無法完全照搬，在實(shí)踐應(yīng)用過程中，仍需要基于具體工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，在計(jì)算結(jié)果和具體要求指引下，確定最終的消防滅火設(shè)計(jì)方案，如此才能真正保證系統(tǒng)充分發(fā)揮價(jià)值，提升建筑消防安全。