某大型城市綜合體消防與噴淋的設(shè)計(jì)方案探討

鞏師俞

（北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京100037）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多城市在大力建設(shè)綜合性質(zhì)的公共建筑，這種綜合性的建筑不但滿足了人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钚枰?，而且有些已?jīng)成為了城市的一張亮麗名片。由于大型城市綜合體的復(fù)雜性，在設(shè)計(jì)過程中如何對(duì)消防系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，是一個(gè)值得探討的內(nèi)容。

1 工程概況

本項(xiàng)目為某市的“城市標(biāo)桿性綜合體”，位于市新區(qū)，分南北2個(gè)地塊，地塊之間由市政道路分隔開，總用地面積105.36畝，總建筑面積19萬m2。北地塊內(nèi)主要設(shè)置圖書館、博物美術(shù)館、科技館、商業(yè)及地下停車場(chǎng)，設(shè)計(jì)成以公共文化產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)、文化消費(fèi)為核心，以科技體驗(yàn)為特色的都市文化休閑綜合體；南地塊主要設(shè)置行政審批、公共資源交易、商業(yè)及地下停車場(chǎng)，設(shè)計(jì)成體現(xiàn)服務(wù)型政府特色的新區(qū)綜合文化政務(wù)標(biāo)桿。

2 消火栓設(shè)計(jì)方案分析與探討

2.1 室外消防系統(tǒng)

室外消防水量40 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3 h，地塊周邊市政基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，滿足市政給水直供、兩路水源[1]、水壓等要求。

對(duì)于地塊內(nèi)室外消防管網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，國(guó)內(nèi)目前主要有2種。①室外給水與消防設(shè)計(jì)成2套獨(dú)立的管網(wǎng)，②室外給水與消防設(shè)計(jì)成1套共用的環(huán)狀管網(wǎng)。前者可以將生活和消防2種不同種類的用水單獨(dú)分開，由于2種水水價(jià)不同，可分別設(shè)置水表單獨(dú)計(jì)量，該方案可避免后期使用混亂或“偷水”問題造成的水資源浪費(fèi)，管理和維護(hù)界面也較為清晰，2種水的使用互不影響，但前期需建設(shè)2套管網(wǎng)，投資較高，且對(duì)室外管道敷設(shè)空間要求較高。后者優(yōu)點(diǎn)在于共用1套給水管網(wǎng)，可節(jié)省前期建設(shè)的投資成本，對(duì)室外管道敷設(shè)空間也要求較小，但當(dāng)一路水源發(fā)生故障時(shí)，另一路水源在滿足70%[1]生產(chǎn)生活用水條件下，仍需提供全部消防水量，對(duì)管徑核算要求嚴(yán)格；后期運(yùn)營(yíng)中需對(duì)2種水的使用進(jìn)行嚴(yán)格管理，防止使用混亂造成的計(jì)量困難和水資源的浪費(fèi)。

由于該2種方案均有不可代替的優(yōu)點(diǎn)，使用的地域性也較為突出。在制定方案的同時(shí)，除了考慮建設(shè)方的建議外，一定要遵循當(dāng)?shù)叵啦块T和自來水部門的相關(guān)要求。本項(xiàng)目經(jīng)綜合考慮、溝通與論證之后，采用室外給水系統(tǒng)與消防系統(tǒng)為2套獨(dú)立的管網(wǎng)布置方式，在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，也達(dá)到了當(dāng)?shù)叵琅c自來水部門的相關(guān)要求。

2.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

2.2.1 消火栓系統(tǒng)方案分析

該綜合體功能較為復(fù)雜，在確定設(shè)計(jì)消防水量時(shí)，一定要按最大單體的消防水量進(jìn)行計(jì)算。本項(xiàng)目采用南北地塊共設(shè)1處消防泵房，來代替兩地塊分別設(shè)置消防泵房的方案，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了分別設(shè)置消防泵房的投資，釋放了地下車庫更多的空間來設(shè)置停車位或其他功能房間，同時(shí)管理與維護(hù)也較為簡(jiǎn)單。

本項(xiàng)目的室內(nèi)消火栓消防水量40 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3 h，總消防水量432 m3，采用臨時(shí)高壓系統(tǒng)，由位于南地塊地下2層的消防水泵房及消防水池供水，由屋頂水箱間穩(wěn)壓。

2.2.2 消防干管水平成環(huán)與豎向成環(huán)方案對(duì)比與選擇

豎向成環(huán)的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省管材，適用于類似住宅、塔樓或上下層功能布局較為統(tǒng)一的公建。由于本綜合體功能的多樣性，樓內(nèi)每層布置均不相同，且各大單體使用方入駐較晚、商業(yè)區(qū)域招商后的格局劃分，使得很難找到所有立管上下貫通的位置。因此每層水平成環(huán)[2]，在這種大型且功能復(fù)雜的項(xiàng)目中的優(yōu)勢(shì)凸顯出來。將每層的環(huán)狀管網(wǎng)布置在走道等公共區(qū)域，利用上下貫通的消防立管，將每層管網(wǎng)連接起來，雖然初期造價(jià)略高，但后期對(duì)使用方入駐后的裝修，招商后的布局調(diào)整均影響較小[3]。

基于以上分析，本項(xiàng)目室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用每層水平成環(huán)的方式，有效地解決了綜合體內(nèi)功能區(qū)復(fù)雜且不統(tǒng)一帶來的各種問題。

3 噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析與探討

除不宜用水保護(hù)或滅火的場(chǎng)所外，其余部分均采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。本項(xiàng)目涉及到的噴淋系統(tǒng)有濕式噴淋系統(tǒng)、預(yù)作用噴淋系統(tǒng)、泡沫-預(yù)作用噴淋系統(tǒng)。在規(guī)范規(guī)定[4]嚴(yán)禁誤噴的場(chǎng)所，如美術(shù)博物館、檔案室等位置采用預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)外，其余設(shè)置噴淋的部位采用濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。地下書庫、商場(chǎng)、車庫按中危險(xiǎn)Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)，噴水強(qiáng)度8 L/（min·m2），博物美術(shù)館、圖書館、科技館、公共資源中心、行政審批中心按中危險(xiǎn)Ⅰ級(jí)設(shè)計(jì)，噴水強(qiáng)度6 L/（min·m2）；持續(xù)噴水時(shí)間：1 h；最不利點(diǎn)噴灑頭工作壓力0.1 MPa。系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量取40 L/s。

貯水池與消火栓系統(tǒng)合建，與消火栓系統(tǒng)共用消防泵房。

4 地下車庫泡沫-水噴淋系統(tǒng)的分析與探討

4.1 泡沫-水噴淋系統(tǒng)與參數(shù)的選擇

跟當(dāng)?shù)叵啦块T溝通和相關(guān)規(guī)范[5]要求，本項(xiàng)目在地下車庫區(qū)域內(nèi)需設(shè)置泡沫-水噴淋系統(tǒng)。采用泡沫-預(yù)作用噴淋系統(tǒng)，作用面積為465 m2[6]，供水強(qiáng)度為 8 L/（min.m2），持續(xù)噴泡沫時(shí)間為 10 min，泡沫混合液與水的連續(xù)供給時(shí)間之和不應(yīng)小于60 min。泡沫滅火劑為AFFF/ATC，比例為3%。設(shè)計(jì)流量按100 L/s設(shè)計(jì)。

4.2 泡沫-噴淋系統(tǒng)存在的問題及探討

（1）響應(yīng)時(shí)間對(duì)水流指示器、泡沫罐及泡沫比例混合器位置的影響

規(guī)范[6]規(guī)定：泡沫-濕式噴淋系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)管道充水時(shí)，在8 L/s的流量下，自系統(tǒng)啟動(dòng)至噴泡沫的時(shí)間不應(yīng)大于2 min；泡沫-預(yù)作用噴淋系統(tǒng)中管道充水時(shí)間不宜大于1 min。

由于泡沫-噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量較大，造成報(bào)警閥組后的配水干管較大，通常為DN150或DN200[7]，如采用泡沫-濕式噴淋系統(tǒng)，在DN150的管段，8 L/s的流量下，流速僅為0.26 m/s，從泡沫比例混合器位置算起，混合液在2 min內(nèi)僅能在DN150管道內(nèi)通過的長(zhǎng)度約54 m，若是DN200管道則會(huì)更短，意味著泡沫比例混合器至最末端噴頭的長(zhǎng)度受泡沫噴射時(shí)間的制約較為嚴(yán)重。泡沫-預(yù)作用噴淋系統(tǒng)的管道充水時(shí)間與GB50084-2017《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.0.11條規(guī)定一致，受管道充水時(shí)間的影響，在噴淋泵啟動(dòng)、大設(shè)計(jì)流量下1 min充水時(shí)間所通過的管道長(zhǎng)度相對(duì)較遠(yuǎn)，但也不宜過長(zhǎng)。因此本項(xiàng)目選用的為泡沫-預(yù)作用噴淋系統(tǒng)。

基于以上分析，泡沫-濕式噴淋系統(tǒng)和泡沫-預(yù)作用噴淋系統(tǒng)均受制于所能服務(wù)的“管道長(zhǎng)度”要求，因此，設(shè)計(jì)過程中，盡量將水流指示器、泡沫比例混合器設(shè)置在防火分區(qū)中間處，使得泡沫比例混合器至末端噴頭的長(zhǎng)度不至于過大而超出規(guī)范要求。

（2）泡沫比例混合器規(guī)格的選擇

現(xiàn)階段仍在使用2004年實(shí)施的04 S206《自動(dòng)噴水與水噴霧滅火設(shè)施安裝》，該圖集中的泡沫比例混合器規(guī)格較小，已無法滿足GB50151-2010《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)施后的規(guī)格要求。目前國(guó)內(nèi)能提供大流量泡沫比例混合器的生產(chǎn)廠家也較少，勢(shì)必在設(shè)計(jì)和采購階段造成一定的困難。

5 高大空間消防設(shè)計(jì)方案分析與探討

根據(jù)規(guī)范《噴規(guī)》[4]規(guī)定，凈空高度8 m≤h≤18 m的民用建筑高大空間，均可采用濕式噴淋系統(tǒng)，高度在8 m≤h≤12 m內(nèi)，采用快速響應(yīng)噴頭（K＞115），高度在12 m≤h≤18 m內(nèi)，采用非倉庫型特殊應(yīng)用噴頭。

本項(xiàng)目在8 m≤h≤18 m的高大空間采用濕式噴淋系統(tǒng)，h≥18 m的高大空間采用標(biāo)準(zhǔn)型自動(dòng)掃描射水高空水炮[8]，標(biāo)準(zhǔn)噴水流量5 L/s，標(biāo)準(zhǔn)工作壓力0.6 MPa。

6 南北地塊消防系統(tǒng)連通方案研究

南北地塊之間由某東西走向的市政路隔開，造成南北塊地下車庫無法連通、也切斷了水、暖、電等專業(yè)的系統(tǒng)。本項(xiàng)目在地下2層（車庫層）設(shè)置跨市政路的下穿通道，使南北地塊地下車庫相互連通，同時(shí)也成為各專業(yè)系統(tǒng)的連接通道，從而保證了消防系統(tǒng)的整體性與可行性。

7 結(jié)論

（1）項(xiàng)目采用室外給水系統(tǒng)與消防系統(tǒng)為2套獨(dú)立的管網(wǎng)布置方式，在滿足規(guī)范規(guī)定的基礎(chǔ)上，也達(dá)到了當(dāng)?shù)叵琅c自來水部門的相關(guān)要求。

（2）由于該綜合體功能的多樣性，每層布置的差異性，部分使用要求與后期招商格局的不確定性，使得很難找到所有立管上下貫通的位置。因此每層水平成環(huán)的消防管道布置方案，在這種大型且功能復(fù)雜的項(xiàng)目中的優(yōu)勢(shì)較為明顯。

（3）除不宜用水保護(hù)或滅火的場(chǎng)所外，其余部分均采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。在地下車庫區(qū)域采用泡沫-預(yù)作用噴淋系統(tǒng)，在美術(shù)博物館、檔案室等嚴(yán)禁誤噴的場(chǎng)所，采用預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)，其余設(shè)置噴淋的部位采用濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

（4）泡沫-濕式噴淋系統(tǒng)中，在小流量條件和2 min的規(guī)定時(shí)間下，泡沫比例混合器至噴頭末端的有效距離較小；泡沫-預(yù)作用噴淋系統(tǒng)中，泡沫比例混合器至噴頭末端的有效距離受管道充水時(shí)間的影響，在噴淋泵啟動(dòng)、設(shè)計(jì)流量下1 min充水時(shí)間所通過的管道長(zhǎng)度相對(duì)較遠(yuǎn)，但也不宜過長(zhǎng)，因此，設(shè)計(jì)過程中，盡量將水流指示器、泡沫罐及其泡沫比例混合器設(shè)置在防火分區(qū)中間處，可使泡沫比例混合器至末端噴頭的長(zhǎng)度不至于過大而超出規(guī)范要求。圖集（04 S206）中的泡沫比例混合器已無法滿足GB50151-2010《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)施后的規(guī)格要求，且目前國(guó)內(nèi)能提供大流量泡沫比例混合器的生產(chǎn)廠家也較少，會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)和采購階段的工作造成一定困難。

（5）在8 m≤h≤18 m的高大空間采用濕式噴淋系統(tǒng)，h≥18 m的高大空間采用標(biāo)準(zhǔn)型自動(dòng)掃描射水高空水炮，標(biāo)準(zhǔn)噴水流量5 L/s，標(biāo)準(zhǔn)工作壓力0.6 MPa。

（6）在地下2層（車庫層）設(shè)置跨市政路的下穿通道，使南北地塊地下車庫相互連通，同時(shí)也成為各專業(yè)系統(tǒng)的連接通道，從而保證了消防系統(tǒng)的整體性與可行性。