大型城市商業(yè)綜合體高空水炮設(shè)計(jì)及應(yīng)用

程宏偉 劉德明

(1.福建省建筑設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350000；2.福州大學(xué)土木工程學(xué)院 福建福州 350108)

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大型城市商業(yè)綜合體高空水炮設(shè)計(jì)及應(yīng)用

程宏偉1劉德明2

(1.福建省建筑設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350000；2.福州大學(xué)土木工程學(xué)院 福建福州 350108)

從大空間建筑的消防特點(diǎn)出發(fā)，著重介紹了自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置的技術(shù)要點(diǎn)，并分析了實(shí)際工程應(yīng)用中遇到的一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

大空間建筑；自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；問(wèn)題分析

0 引言

近年來(lái)，各種高大空間建筑在全國(guó)各地不斷興建。傳統(tǒng)的消防滅火設(shè)計(jì)方案難以滿(mǎn)足此類(lèi)建筑的消防要求，于是大空間智能型主動(dòng)噴水滅火裝置應(yīng)運(yùn)而生，自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置便是其中之一。自動(dòng)掃描射水高空水炮(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“高空水炮”)系智能型滅火裝置，具有自動(dòng)探測(cè)、判定火源、啟動(dòng)系統(tǒng)、主動(dòng)滅火的功能，適用于空間高度高、容積大、火場(chǎng)溫度升溫慢、難以設(shè)置傳統(tǒng)閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的場(chǎng)所。高空水炮出現(xiàn)充實(shí)了建筑高大空間消防滅火的技術(shù)手段，在工程中逐步得到了推廣應(yīng)用，但同時(shí)也產(chǎn)生了如何掌握設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)，正確、合理應(yīng)用高空水炮，尤其在大空間建筑消防中應(yīng)用等系列問(wèn)題。本文將針對(duì)應(yīng)用中一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)和分析探討，供工程設(shè)計(jì)參考。

1 大空間建筑消防特點(diǎn)

《大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》[3]中對(duì)大空間場(chǎng)所的解釋是民用和工業(yè)建筑物內(nèi)凈空高度大于8m，倉(cāng)庫(kù)建筑物內(nèi)凈空高度大于12m的場(chǎng)所。此類(lèi)建筑功能多樣，結(jié)構(gòu)不同，但在消防方面也有一些共同的特點(diǎn)。比如大空間建筑通風(fēng)性較好，可燃物往往較多，火災(zāi)蔓延迅速；人員密集，火災(zāi)時(shí)疏散困難；建筑本身多采用鋼結(jié)構(gòu)，隨著火勢(shì)的蔓延，若溫度達(dá)到了鋼的變形極限，建筑易發(fā)生崩塌。因此大空間建筑對(duì)消防安全提出了更加嚴(yán)格的要求，但是傳統(tǒng)消防滅火方式在大空間建筑中進(jìn)行應(yīng)用存在局限。

傳統(tǒng)建筑中，消火栓滅火系統(tǒng)因?yàn)闈M(mǎn)足保護(hù)距離的要求，消火栓一般布設(shè)在樓梯間、走廊以及靠近柱、墻的位置。但是大空間建筑跨度大、占地面積大，消火栓如果僅僅布置在靠墻的位置，場(chǎng)地中心區(qū)域則會(huì)因滿(mǎn)足不了消火栓保護(hù)距離的要求而成為防火盲區(qū)。其次，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范，采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的一般民用建筑的凈空高度不應(yīng)超過(guò)8m，會(huì)展中心等建筑的凈空高度不應(yīng)超過(guò)12m。很顯然，大空間建筑不在此列。若在其頂端安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，相對(duì)于過(guò)高的空間，火苗的煙氣溫度往往難以使其啟動(dòng)。即便能夠啟動(dòng)，噴頭噴出的水滴直徑和流速都比較小，通常還未達(dá)到目標(biāo)就已經(jīng)被煙氣沖散蒸發(fā)，很難起到滅火作用。由此，高空水炮等大空間智能型主動(dòng)滅火系統(tǒng)的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，以保證大空間建筑的消防安全。

2 高空水炮技術(shù)要點(diǎn)

2.1 高空水炮設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高空水炮裝置由智能型探測(cè)組件、自動(dòng)掃描射水高空水炮、機(jī)械傳動(dòng)裝置、電磁閥組四大部分組成。其中，智能型紅外探測(cè)組件、自動(dòng)掃描射水高空水炮和機(jī)械傳動(dòng)裝置為一體化設(shè)置。裝置的安裝高度為6m～20m，單門(mén)水炮的標(biāo)準(zhǔn)噴水流量為5L/s，標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)半徑為20m，標(biāo)準(zhǔn)圓保護(hù)面積為1 256m2，標(biāo)準(zhǔn)工作壓力為0.6MPa，在大型城市商業(yè)綜合體中多應(yīng)用于諸如步行街內(nèi)的中庭，百貨、KTV、影院內(nèi)垂直交通的自動(dòng)扶梯旁的豎向貫穿空間、影院的巨幕廳(Imax)和層高大于12m的影廳及其他設(shè)有共享空間的區(qū)域等超過(guò)規(guī)定凈空高度的場(chǎng)所。

高空水炮作為主動(dòng)型滅火裝置，滅火動(dòng)作由配套的智能型探測(cè)組件感應(yīng)火點(diǎn)和啟動(dòng)滅火，其啟動(dòng)方式和系統(tǒng)用水量與消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)不同，因此在水炮動(dòng)作和系統(tǒng)用水量的確定上，高空水炮系統(tǒng)應(yīng)按探測(cè)組件的探測(cè)工況和保護(hù)區(qū)域高空水炮布設(shè)的具體情況判定。在高大空間中，它替代的是閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，而非消火栓系統(tǒng)，故不應(yīng)按消火栓的滅火思路考慮[4]。那么在考慮系統(tǒng)用水量時(shí)，可將高空水炮系統(tǒng)計(jì)入濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，按兩系統(tǒng)中最大一個(gè)的設(shè)計(jì)水量、水壓及一次滅火用水量進(jìn)行確定。當(dāng)高空水炮的管網(wǎng)與濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)合并設(shè)置時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)系統(tǒng)的其他要求，并能獨(dú)立運(yùn)行。

若高空水炮系統(tǒng)為非常高壓系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置高位水箱或氣壓供水裝置穩(wěn)壓。高位水箱的安裝高度應(yīng)大于最高一個(gè)滅火裝置的安裝高度1m(僅穩(wěn)壓作用)，水箱容積不應(yīng)小于1m3，出水管徑不小于50mm。高位水箱可與消防水箱合用，水量及高度符合高空水炮供水條件的要求即可。當(dāng)無(wú)條件設(shè)置水箱或水箱高度不符合要求時(shí)，應(yīng)設(shè)隔膜式氣壓供水穩(wěn)壓裝置。氣壓罐的有效調(diào)節(jié)容積不應(yīng)小于150L，壓力應(yīng)保證最不利一個(gè)滅火裝置處的最低工作壓力要求(較僅設(shè)消防水箱穩(wěn)壓的要求高)，穩(wěn)壓泵的流量宜為1個(gè)高空水炮的標(biāo)準(zhǔn)噴水流量。此外，當(dāng)水箱高度無(wú)法提高且與水炮高度間距相差不大時(shí)，可適當(dāng)降低高空水炮的安裝高度。

2.2 高空水炮布置要點(diǎn)

(1)步行街中庭高空水炮設(shè)置點(diǎn)

步行街中庭凈高度8m～12m時(shí)，如按非倉(cāng)庫(kù)類(lèi)高大凈空?qǐng)鏊紤]，其閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)套用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)計(jì)參數(shù)，噴水強(qiáng)度應(yīng)為6L/min·m2，作用面積應(yīng)為260m2。若采用高空水炮，其噴水強(qiáng)度和噴頭啟動(dòng)時(shí)間便不同于閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)(噴水強(qiáng)度大，啟動(dòng)時(shí)間相對(duì)快)。故對(duì)于步行街中庭的噴水強(qiáng)度和保護(hù)面積可不按空間影響因素(探測(cè)、噴水要求等)確定，而是根據(jù)周邊場(chǎng)地的業(yè)態(tài)及商場(chǎng)性質(zhì)，即中危險(xiǎn)Ⅱ級(jí)噴水強(qiáng)度8L/min·m2、作用面積160m2確定較為合理。

實(shí)際上，高空水炮的滅火工況已完全能夠達(dá)到自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的各項(xiàng)保護(hù)要求。根據(jù)相關(guān)資料介紹，高空水炮為集束水流，5L/s集束水流的最遠(yuǎn)點(diǎn)覆蓋面約2.67m2，其噴水強(qiáng)度達(dá)到112.35L/min·m2，已超過(guò)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)要求的最大噴水強(qiáng)度。在保護(hù)面積方面，高空水炮為旋轉(zhuǎn)噴射，保護(hù)半徑為20m，相應(yīng)的保護(hù)面積為1 256m2，同樣遠(yuǎn)大于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的保護(hù)面積。同時(shí)，高空水炮的開(kāi)啟由探測(cè)件啟動(dòng)，其保護(hù)區(qū)域內(nèi)所能探測(cè)火點(diǎn)的探測(cè)組件均能開(kāi)啟高空水炮噴水滅火，噴水覆蓋區(qū)域較大，因此對(duì)于步行街中所對(duì)應(yīng)的保護(hù)區(qū)域均是全覆蓋。因此，高空水炮適用于輕、中危險(xiǎn)級(jí)的各種場(chǎng)所，滿(mǎn)足其噴水強(qiáng)度和保護(hù)面積的要求。

(2)百貨、KTV、影院自動(dòng)扶梯中庭高空水炮設(shè)置點(diǎn)

百貨、KTV、影院場(chǎng)所所處區(qū)域的空間形式及場(chǎng)地危險(xiǎn)等級(jí)、噴水強(qiáng)度、作用面積等設(shè)計(jì)參數(shù)和噴水滅火保護(hù)思路與步行街中庭的滅火工況有雷同之處，故此類(lèi)場(chǎng)地的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)可按上述分析確定。

(3)影院的巨幕廳和層高大于12m的影廳

影院的巨幕廳(層高約為15m～17m)和層高大于12m的部分影廳，由于其高度已大于非倉(cāng)庫(kù)類(lèi)高大凈空?qǐng)鏊姆秶氏鄳?yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)已不適用。設(shè)計(jì)中通常按《性能化報(bào)告》中的要求，以噴水強(qiáng)度8L/min·m2、作用面積不小于260m2確定(相對(duì)《噴水規(guī)》的設(shè)計(jì)參數(shù)值，其噴水強(qiáng)度有所增加)。當(dāng)這些場(chǎng)所采用高空水炮替代閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，與上述高空水炮的滅火工況相同，其保護(hù)能力均已超過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，滿(mǎn)足火場(chǎng)滅火需要。

3 高空水炮設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

3.1 高空水炮系統(tǒng)用水量的問(wèn)題

城市商業(yè)綜合體中應(yīng)用高空水炮的場(chǎng)所，如何確定系統(tǒng)用水量，在部分工程設(shè)計(jì)案例中尚存在概念不夠明確、選用錯(cuò)誤的情況。在筆者遇到的部分項(xiàng)目中，系統(tǒng)用水量采用5L/s 、10L/s、20L/s甚至40L/s，隨意性較大，而不是根據(jù)相關(guān)規(guī)范和高空水炮布設(shè)情況確定。高空水炮用水量按10L/s選用的主要原因是概念上受消火栓給水系統(tǒng)兩股充實(shí)水柱同時(shí)達(dá)到要求的影響，認(rèn)為同一位置應(yīng)按開(kāi)啟兩門(mén)高空水炮進(jìn)行滅火。而用水量按40L/s選用的主要原因是未完全了解高空水炮啟用的原理，認(rèn)為在區(qū)域內(nèi)的高空水炮均應(yīng)全部開(kāi)啟滅火，未按相關(guān)規(guī)范來(lái)確定系統(tǒng)用水量。

根據(jù)自動(dòng)掃描射水高空水炮的動(dòng)作原理和組件型式，高空水炮的滅火動(dòng)作由其配置的探測(cè)件探測(cè)信號(hào)控制，在火災(zāi)發(fā)生位置周邊能夠探測(cè)到火險(xiǎn)影像的探測(cè)件均可控制歸屬的高空水炮實(shí)行開(kāi)啟動(dòng)作，而每個(gè)探測(cè)件所控制的高空水炮臺(tái)數(shù)由設(shè)計(jì)配置時(shí)確定。因此，高空水炮開(kāi)啟數(shù)量和系統(tǒng)用水量由探測(cè)件探測(cè)工況所確定。在現(xiàn)行的協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》中有明確的規(guī)定：要求按高空水炮探測(cè)件的行列布置方式和探測(cè)件控制水炮臺(tái)數(shù)確定，由高空水炮和探測(cè)件的工況確定高空水炮在同一火點(diǎn)的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，從而計(jì)算系統(tǒng)用水量。只有按規(guī)范要求和場(chǎng)地高空水炮行列的布設(shè)形式，才能確定高空水炮的運(yùn)行情況，準(zhǔn)確選定系統(tǒng)用水量。

3.2 高空水炮布設(shè)距離的問(wèn)題

在部分工程設(shè)計(jì)中，相鄰的兩個(gè)保護(hù)區(qū)域距離較近，使各高空水炮布置的距離也較短。從滅火角度分析，這似乎增加了滅火強(qiáng)度和可靠性，但在高空水炮的開(kāi)啟和系統(tǒng)用水量判定上會(huì)帶來(lái)不確定因素。高空水炮的開(kāi)啟數(shù)和系統(tǒng)用水量系根據(jù)同一區(qū)域布置的行列數(shù)確定，并未考慮相鄰滅火區(qū)域。如果兩區(qū)域火點(diǎn)在相鄰高空水炮探測(cè)件探測(cè)范圍，則有可能引發(fā)相鄰區(qū)域的高空水炮動(dòng)作，使高空水炮開(kāi)啟數(shù)和系統(tǒng)用水量上有所增加。所以項(xiàng)目設(shè)計(jì)中應(yīng)認(rèn)真分析高空水炮布置的具體情況，合理考慮特殊因素的存在，準(zhǔn)確確定開(kāi)啟數(shù)和系統(tǒng)用水量，保證系統(tǒng)安全、可靠的正常運(yùn)行。

3.3 高空水炮布設(shè)位置的問(wèn)題

高空水炮的動(dòng)作有一定的仰俯角，因此在掃描射水滅火中存有一定的盲區(qū)，特別是高空水炮設(shè)置點(diǎn)的下方和后側(cè)均為自身射水的盲區(qū)，故需采用一定的方式予以彌補(bǔ)。部分工程項(xiàng)目在商業(yè)綜合體步行街中庭設(shè)有兩門(mén)以上的高空水炮，但其在布置上采用一字型布置方式。這樣在各自的位置下方和后側(cè)就可能存在射水盲區(qū)，未能達(dá)到完全覆蓋的要求。如果在設(shè)計(jì)中能夠采用相對(duì)布置的方式，則能既滿(mǎn)足保護(hù)區(qū)域內(nèi)射水覆蓋的要求，又可相互保護(hù)相鄰高空水炮的下方和后側(cè)，減少盲區(qū)產(chǎn)生，達(dá)到更好的保護(hù)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)掃描射水高空水炮由于其自身的特點(diǎn)和主動(dòng)型滅火因素，在城市綜合商業(yè)建筑中的部分場(chǎng)所已得到普遍的應(yīng)用，也形成了定式。但是由于高空水炮為新型滅火技術(shù)和裝置，在設(shè)置上仍應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范，因此，唯有準(zhǔn)確、合理地布置高空水炮和確定探測(cè)組件的控制，方可達(dá)到完美的效果和預(yù)期的滅火目的。

[1] 李永強(qiáng).大空間建筑消防設(shè)計(jì)[J].科技信息，2012(5): 571-572.

[2] 陳寶瓏.大空間建筑消防設(shè)計(jì)探析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012(Z2): 24-26.

[3] CECS 236:2009 大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2009.

[4] 程宏偉，劉德明，黃文忠.淺析消防炮滅火系統(tǒng)的應(yīng)用[J].福建建設(shè)科技， 2011(01): 5-7.

Discussion on design and application of large scale city commercial complex elevated fire monitor

CHENGHongwei1LIUDeming2

(1.Fujian Provincial Institute of Architectural Design & Research,Fuzhou 35000;2.College of Civil Engineering of Fuzhou University,Fuzhou 350108)

Starting from the fire characteristic of large space building, this paper highlights the key technology of automatic-scanning elevated fire monitor extinguishing device, and analyze some technical problems encountered in the practical application.

Large space building; Automatic-scanning elevated fire monitor extinguishing device; Design points; Problem Analysis

程宏偉(1955.9- )，男，教授級(jí)高級(jí)工程師。

E-mail:392902229@qq.com

2016-04-01

TU998.1

A

1004-6135(2016)10-0001-03