某會堂和展覽及辦公集合性建筑消防給水設計

朱廣科

某會堂、展覽和辦公樓為一集合性建筑，地下1層，會堂部分地上4層，展覽館和辦公地上5層，總高24 m，建筑面積31 200 m2。其中會堂部分為1 600座的大型劇場類建筑。本項目主要為會議、演出、展覽、辦公、停車等功能。該建筑在消防給水方面嚴格按照國家規(guī)范設計了室外消火栓、室內(nèi)消火栓、自動噴水滅火系統(tǒng)、消防水炮、消防水箱、地下消防水池等消防給水設計。本文筆者以該會堂集合性建筑為例，對該建筑的消防設計做一探討，拋磚引玉。

1 室外消火栓系統(tǒng)設計

該工程根據(jù)《建筑消防設計防火規(guī)范》室外消火栓用水量25 L/s，明顯不足，該單體體積遠遠大于50 000 m3，室外消防用水量應為30 L/s。設計室外消火栓2具，室外消火栓是供消防車取水對著火對象實施滅火的設施，根據(jù)GB 50016-2006建筑設計防火規(guī)范第8.2.8條規(guī)定，室外消火栓的數(shù)量應按室外消火栓用水量經(jīng)計算確定，每個室外消火栓的設計用水量應為10 L/s～15 L/s?！督ㄒ?guī)》第8.4.2條規(guī)定水泵接合器根據(jù)室內(nèi)消防用水量確定，每個水泵接合器設計用水量應為10 L/s～15 L/s，本工程根據(jù)需要共設計了16具水泵接合器，《建規(guī)》第8.4.2條同時又規(guī)定消防水泵接合器應設置在室外便于消防車使用的地點，與室外消火栓的距離宜為15 m～40 m。這充分說明在特殊的情況下，部分或全部室內(nèi)消防用水也由室外消火栓提供，所以室外消火栓除提供室外消防用水外還要提供部分或全部的室內(nèi)消防用水。因此室外消火栓數(shù)量應為:室外消火栓數(shù)量+消防水池(存有室外消防用水時)取水口數(shù)量=室外消防用水/15+水泵接合器數(shù)量。

2 室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)

該建筑室內(nèi)消火栓用水量設計為15 L/s，消防栓給水泵房設在地下室，消防栓泵兩臺，一用一備;消防栓泵由消火栓處的啟動按鈕直接啟動，同時報警至消防中心。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設計為環(huán)狀管網(wǎng)。消火栓箱采用帶滅火器箱的組合式消防柜，柜內(nèi)附設DN25消防卷盤及手提式移動滅火器，水槍口徑19 mm。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設置有2只地下式室外水泵接合器。

室內(nèi)消火栓用水量設計量明顯不足，根據(jù)《建規(guī)》第8.4.1條規(guī)定，該建筑應歸類為體積大于50 000 m3的展覽建筑，室內(nèi)消火栓的用水量不應低于20 L/s。未設計室內(nèi)消火栓的水槍充實水柱，消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定，體積大于25 000 m3的商店、體育館、影劇院、會堂、展覽建筑、車站、碼頭、機場建筑等不應小于13 m。該建筑為臨時高壓給水系統(tǒng)，為達到最不利點消火栓靜水壓力不應低于0.15 MPa(參照《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中13 m水柱要求的靜水壓)的要求，現(xiàn)在通常的做法是在屋頂水箱間內(nèi)設置增壓穩(wěn)壓泵和壓力罐的裝置來滿足壓力要求，穩(wěn)壓泵的流量為5 L/s。

3 自動噴水系統(tǒng)

3.1 濕式噴水滅火系統(tǒng)

本工程舞臺、觀眾廳的部分部位、走廊、會議室、辦公室等處設濕式噴頭。系統(tǒng)按照中危險Ⅱ級設計，噴水強度8 L/(min·m2)，作用面積160 m2，設計流量27.7 L/s，火災延續(xù)時間按1 h，用水量為99.7 m3。自動噴水加壓泵設兩臺，一用一備。室外設有自動噴水系統(tǒng)水泵接合器2只。

該設計未設計在屋頂水箱處設置保證不利點噴頭壓力的穩(wěn)壓設施。對于濕式系統(tǒng)而言，消防水箱的功能是維持平時管網(wǎng)的壓力，當發(fā)生火災時迅速啟動自動噴水滅火系統(tǒng)。如果要達到最不利處噴頭的工作壓力，消防水箱的設置高度較高，達5 m左右，結(jié)構(gòu)上無法滿足這一要求。為達到0.05 MPa系統(tǒng)最不利點處噴頭工作壓力的要求，現(xiàn)在通常的做法是在屋頂水箱間內(nèi)設置增壓穩(wěn)壓泵和壓力罐的裝置來滿足壓力要求，穩(wěn)壓泵的流量為1 L/s。在火災初期的10 min內(nèi)，由屋頂水箱及增壓穩(wěn)壓裝置來滿足系統(tǒng)的水量及水壓要求。

3.2 智能型消防水炮

本工程觀眾廳、休息廳及展覽廳等室內(nèi)空間高度大于12 m，根據(jù)GB 50338-2003固定消防炮滅火系統(tǒng)設計規(guī)范和參照DBJ 15-34-2004大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范，設置自動掃描高空水炮滅火系統(tǒng)，設計流量40 L/s，室內(nèi)每個滅火區(qū)域內(nèi)消防炮的布置數(shù)量不應少于兩門，其布置高度應保證消防炮的射流不受上部建筑構(gòu)件的影響，并應能使兩門水炮的水射流同時到達被保護區(qū)域的任一部位。消防水炮用水量144 m3，消防水炮加壓水泵設兩臺，一用一備，室外設有消防水炮系統(tǒng)水泵接合器3只。

水炮的射程與其炮口的壓力和流量成正比關系，水炮系統(tǒng)合理的流量和射程與其要保護的空間大小密切相關，水炮位置的設置既要考慮對建筑平面的影響，又不能使水炮射程太大。射程大，炮口壓力和流量就大，勢必增加基建投資。水炮的最遠射程S計算為55 m，從產(chǎn)品樣本中可根據(jù)水炮的射程選定額定壓力和流量。因此選定的水炮參數(shù)為:射程55 m，額定壓力0.8 MPa，流量20 L/s。消防水炮的水量應按同時使用的水炮及供水管網(wǎng)的充水量之和計算。GB 50338-2003固定消防炮滅火系統(tǒng)設計規(guī)范第4.2.1條“室內(nèi)消防炮的布置數(shù)量不應少于兩門，其布置高度應保證消防炮的射流不受上部建筑構(gòu)件的影響，并應能使兩門水炮的水射流同時到達被保護區(qū)域的任一部位”。所以，水炮系統(tǒng)的用水量為兩門水炮1 h的水量與水炮管網(wǎng)容積之和，每個滅火區(qū)域設計為兩門水炮，因此設計消防水炮設計流量40 L/s是合理的。

GB 50338-2003固定消防炮滅火系統(tǒng)設計規(guī)范中沒有明確規(guī)定室內(nèi)消防炮應安裝水泵接合器，該設計設置為消防車接口的水泵接合器，筆者認為也是必要的。關于消防水泵的設計沒有明確為規(guī)范規(guī)定的特性曲線平緩的離心泵。

該設計同時未對水炮的控制系統(tǒng)進行詳細說明。

3.3 雨淋系統(tǒng)

該會堂舞臺面積256 m2，葡萄架按照嚴重危險Ⅱ級設計，設雨淋系統(tǒng)。雨淋系統(tǒng)噴水強度16 L/(min·m2)，作用面積260 m2，火災延續(xù)時間按1 h，設計流量90 L/s，用水量324 m3。雨淋泵的啟動由對應的雨淋閥組的壓力開關啟動，同時還應設置手動啟動方式，雨淋加壓水泵設兩臺，一用一備。室外設有雨淋系統(tǒng)水泵接合器6只。筆者認為，根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》第4.2.8條，該雨淋系統(tǒng)可以和濕式滅火系統(tǒng)配水干管共用消防水泵，水泵流量和揚程按較大者選擇。

3.4 水幕系統(tǒng)

舞臺口、側(cè)臺口設配合防火幕防火冷卻的水幕，水幕系統(tǒng)噴水強度1 L/(s·m)，舞臺寬18 m，水幕消防用水量為18 L/s，火災延續(xù)時間按3 h，需用水194.4 m3。水幕泵的啟動由對應的雨淋閥組的壓力開關啟動，同時還在舞臺下側(cè)安全出口處設置手動啟動方式，防火冷卻水幕應與防火幕聯(lián)動，水幕加壓水泵設兩臺，一用一備，室外設有水幕系統(tǒng)水泵接合器3只。

4 消防水池和消防水箱

該綜合體設計室內(nèi)消火栓按15 L/s(滅火延續(xù)時間2 h)，自動噴水滅火系統(tǒng)按27.7 L/s(滅火延續(xù)時間1 h)，消防水炮按40 L/s(滅火延續(xù)時間1 h)，雨淋系統(tǒng)按90 L/s(滅火延續(xù)時間1 h)，水幕系統(tǒng)按18 L/s(滅火延續(xù)時間3 h)，共需消防水量為771 m3，分設兩個能獨立使用的消防水池。該設計的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設計用水量不足，應按20 L/s進行設計，消防用水量即消防水池的容積應為807 m3。

該工程的高位消防水箱設于辦公樓頂部，容積為18 m3，穩(wěn)壓裝置采用水泵加氣壓罐穩(wěn)定。消防水箱是指在滅火救援中消防水箱貯水，一方面，使消防給水管道充滿水，節(jié)省消防水泵開啟后充滿管道的時間，為撲滅火災贏得了時間。另一個方面，屋頂設置的增壓、穩(wěn)壓系統(tǒng)和水箱能保證消防水槍的充實水柱，對于撲滅初期火災的成敗有決定性作用。

5 結(jié)語

通過該起消防設計案例的剖析，得出在消防給水系統(tǒng)設計中，設計者應建立現(xiàn)代消防設計理念，即以系統(tǒng)為主線的整體消防給水設計，在把握規(guī)范的同時，從消防給水的特點出發(fā)，強調(diào)“系統(tǒng)”和“功能”的新概念，從而使水滅火系統(tǒng)更具可靠性、實用性和操作性。

[1]易家松，周 欣.建筑室內(nèi)消防系統(tǒng)增壓穩(wěn)壓設備的若干問題[J］.山西建筑，2010，36(19):179-180.