廈門(mén)海峽收藏品交易中心消防系統(tǒng)應(yīng)用研究

胡宗恒

(廈門(mén)兆翔瀚藏置業(yè)有限公司 福建廈門(mén) 361000)

1 工程概況

海峽收藏品交易中心作為省市重點(diǎn)工程項(xiàng)目，坐落于中國(guó)(廈門(mén))自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)保稅區(qū)域高崎機(jī)場(chǎng)翔云三路129號(hào)。項(xiàng)目建筑總面積約2.3萬(wàn)m2，建筑總高度39.6 m，總投資造價(jià)約2億元，是廈門(mén)建設(shè)面積最大、國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)最高的藝術(shù)品保稅中心，對(duì)標(biāo)上海自貿(mào)區(qū)“國(guó)藝中心”。整體建筑設(shè)計(jì)地上6層、地下1層，其中地下一層為丙類(lèi)海關(guān)重點(diǎn)監(jiān)管保稅藏庫(kù)、設(shè)備用房及少量車(chē)庫(kù)，第一至第四層為大堂、藝術(shù)品展廳、多功能廳及藏品拍賣(mài)交易中心，第五、第六層為文化產(chǎn)業(yè)辦公區(qū)。建筑整體布局呈弧邊三角形狀，建筑所有外墻、建筑中庭共享空間及入口超限拱門(mén)均為清水混凝土。整個(gè)項(xiàng)目為不規(guī)則超限高層鋼筋砼剪力墻結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了超限性能化目標(biāo)設(shè)計(jì)。

2 消防設(shè)計(jì)內(nèi)容

根據(jù)博物館類(lèi)建筑屬性特點(diǎn)及國(guó)際GRASP全球風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估認(rèn)證要求，及地下室海關(guān)監(jiān)管保稅藏庫(kù)內(nèi)物品基本為遇水即損藝術(shù)品文物的高價(jià)值藏品[1]，而氣體滅火的方式能很好保護(hù)藏品不受損，在地下室共8個(gè)防護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)1套IG541分布式全淹沒(méi)管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)，在首層變配電站設(shè)計(jì)1套無(wú)管網(wǎng)預(yù)制柜式噴射七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。

該工程建筑為大體積清水砼項(xiàng)目，內(nèi)、外部建筑美觀度要求較高，造型超限不規(guī)則，空間錯(cuò)落，首層展廳層高達(dá)6 m，特殊時(shí)段高峰期人流量集中，中庭共享空間撲救難度較大，結(jié)合智能型主動(dòng)射水滅火裝置產(chǎn)品特點(diǎn)，在建筑中部第三層中庭共享空間設(shè)計(jì)1套保護(hù)半徑20 m工作壓力0.6 MPa智能主動(dòng)射水滅火裝置，在建筑南側(cè)第六層中庭共享空間，因靠近系統(tǒng)末端且為優(yōu)選消防加壓供給泵揚(yáng)程考慮，設(shè)計(jì)2套保護(hù)半徑5 m工作壓力0.25 MPa智能主動(dòng)射水滅火裝置。

根據(jù)《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ66-2015)[1]和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2018)[2]，收藏品交易中心項(xiàng)目屬于一類(lèi)公共建筑，博物館類(lèi)建筑防火分區(qū)劃分意義較大。本項(xiàng)目首層至第四層除首層約300 m2紀(jì)念品商店獨(dú)立防火分區(qū)1B外均同屬一個(gè)防火分區(qū)，此防火分區(qū)1A貫穿建筑多個(gè)樓層，地下室設(shè)計(jì)4個(gè)防火分區(qū)-1ABCD，其中海關(guān)監(jiān)管保稅藏庫(kù)劃分一個(gè)防火分區(qū)，第五、第六層分別設(shè)計(jì)兩個(gè)防火分區(qū)5A、6A，結(jié)合防火分區(qū)劃分與建筑布局特點(diǎn)及清水砼墻表面盡量少布設(shè)機(jī)電點(diǎn)位與管線(xiàn)來(lái)設(shè)計(jì)自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。根據(jù)噴淋系統(tǒng)與消火栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量按公式計(jì)算得出消防水總量需468 m3。

3 各消防系統(tǒng)分析

3.1 保稅藏庫(kù)氣體滅火系統(tǒng)

3.1.1 設(shè)置部位

該工程項(xiàng)目在負(fù)一層有8間海關(guān)監(jiān)管藝術(shù)品保稅藏庫(kù)和首層變配電站共9個(gè)防護(hù)分區(qū)，依據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)采用兩套氣體滅火系統(tǒng)相結(jié)合方式保護(hù)，即IG541管網(wǎng)分布式氣體滅火和無(wú)管網(wǎng)預(yù)制柜七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。根據(jù)建筑分布及規(guī)范要求將IG541氣體滅火鋼瓶間設(shè)置在負(fù)一層保稅藏庫(kù)區(qū)中心附近位置。

3.1.2 滅火機(jī)理

因藝術(shù)品的保管要求較高，氣體滅火系統(tǒng)采用全淹沒(méi)式滅火形式，即在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，噴射一定濃度的滅火劑，并使其均勻地充滿(mǎn)防護(hù)區(qū)。該項(xiàng)目共用兩套型式規(guī)格氣體滅火系統(tǒng)，分別是IG541組合管網(wǎng)式分配系統(tǒng)和七氟丙烷無(wú)管網(wǎng)預(yù)制柜噴射系統(tǒng)。其中IG541由52%氮?dú)狻?0%氬氣和8%二氧化碳混合氣體組成，儲(chǔ)存形態(tài)為氣態(tài)，無(wú)毒、綠色環(huán)保，而七氟丙烷滅火劑化學(xué)成分是CF3CHFCF3,儲(chǔ)存形態(tài)是液態(tài)。IG541滅火機(jī)理是在單位時(shí)間內(nèi)迅速將防護(hù)區(qū)內(nèi)的氧氣濃度稀釋降至15%以下，即氧濃度從21%降至12.5%左右，撲滅火災(zāi)，對(duì)人員沒(méi)有傷害。七氟丙烷滅火機(jī)理是物理和化學(xué)反應(yīng)相作用的結(jié)果，滅火效率更高，IG541滅火劑輸送當(dāng)量距離最長(zhǎng)能達(dá)150 m。

3.1.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

氣體滅火系統(tǒng)滅火設(shè)計(jì)濃度不應(yīng)小于滅火濃度的1.3倍。本工程IG541滅火設(shè)計(jì)溫度20°，最小設(shè)計(jì)濃度為37.5%(4°)，最大設(shè)計(jì)濃度為52%(36°)，噴射時(shí)間為48s～60s之間。七氟丙烷預(yù)制柜滅火劑的設(shè)計(jì)濃度9%，噴射時(shí)間小于10s，藥劑量根據(jù)公式W=K×V/S×C1/S(100-C1)計(jì)算需128kg，而IG541系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)防護(hù)區(qū)體積及設(shè)計(jì)濃度等參數(shù)按公式計(jì)算在鋼瓶間內(nèi)需安裝42瓶IG541混合保護(hù)劑。

3.2 自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)

3.2.1 定義

自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)又稱(chēng)為大空間智能型主動(dòng)噴水系統(tǒng)，按出水管口噴射額定流量分界點(diǎn)來(lái)區(qū)分，額定流量大于16L/s為消防水炮，額定流量小于等于16L/s為自動(dòng)射流滅火裝置，而自動(dòng)射流滅火裝置根據(jù)射流方式又可分為噴射型和噴灑型兩種[3]。大空間智能型主動(dòng)噴水系統(tǒng)通常適用于火災(zāi)類(lèi)別為A類(lèi)高大空間、可燃易燃物和人員密集等場(chǎng)所，其特點(diǎn)為全天候主動(dòng)火災(zāi)監(jiān)控、全方位主動(dòng)射水滅火[4]。

3.2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量

該工程中庭第三層共享空間采用大空間智能型主動(dòng)射水滅火裝置1套，保護(hù)半徑20 m，工作壓力0.6 MPa，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1 h，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量5 L/s，在三角形(邊長(zhǎng)17.5 m×15.5 m×13 m)共享空間東側(cè)底邊廊道側(cè)面布設(shè)，如圖1所示；建筑南側(cè)主樓第六層共享空間采用大空間智能型主動(dòng)噴水滅火裝置2套，保護(hù)半徑6 m，工作壓力0.25 MPa，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1 h，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量5 L/s，在“口”型(邊長(zhǎng)7.6 m×5.2 m)共享空間最高處側(cè)墻呈對(duì)角線(xiàn)布設(shè)，如圖2所示。3套智能型主動(dòng)噴水滅火裝置均與樓內(nèi)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)管網(wǎng)連接，由消防泵房?jī)?nèi)自動(dòng)噴淋加壓供給泵供水，在濕式噴淋系統(tǒng)報(bào)警閥組裝置前分開(kāi)。

圖1 第三層共享空間智能主動(dòng)噴水滅火裝置

圖2 第六層共享空間智能主動(dòng)噴水滅火裝置

3.3 自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)

3.3.1 消防用水量

該工程地下車(chē)庫(kù)除藏庫(kù)外均按中危2級(jí)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度為8 L/min·m2，作用面積為160 m2，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1 h ,而地上凈空高度大于8 m小于12 m的中庭按非倉(cāng)庫(kù)類(lèi)高大凈空?qǐng)鏊O(shè)計(jì)及建筑項(xiàng)目屬性，設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度15 L/min·m2，作用面積為160 m2，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1 h[5]。智能型主動(dòng)射水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量5 L/s從自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)接引。綜上，按最不利情況系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量40 L/s，結(jié)合水力曲線(xiàn)等參數(shù)選用噴淋供給加壓泵型號(hào)為：Q=40 L/s，H=90 m，N=55 kW。

3.3.2 系統(tǒng)布設(shè)

自動(dòng)噴淋系統(tǒng)在建筑物內(nèi)除地下保稅藏庫(kù)、消防水池及一層配電間外，均布設(shè)滅火噴頭，采用濕式閉式報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)加壓用水由負(fù)一層消防泵房?jī)?nèi)2臺(tái)噴淋加壓泵供給，并配置1套專(zhuān)用穩(wěn)壓裝置。系統(tǒng)管道布設(shè)按0.26% 坡度順向末端試水裝置，便于后期管網(wǎng)維保泄空。噴淋系統(tǒng)除第六層以外管道內(nèi)壓力均大于0.4 MPa，故在樓層配水支管入口裝設(shè)板厚6 mm不銹鋼減壓孔板。噴頭選用流量系統(tǒng)K80的直立型和隱蔽型，其動(dòng)作溫度除第二層操作間采用93°外，其余場(chǎng)所均采用68°型式。

3.3.3 報(bào)警閥組設(shè)置

根據(jù)計(jì)算工程自動(dòng)噴水系統(tǒng)共設(shè)置3套濕式報(bào)警閥組，分別命名ZPF1、ZPF2和ZPF3，其中ZPF1負(fù)責(zé)供給地下一層，ZPF2負(fù)責(zé)供給地上第一～第三層，ZPF3負(fù)責(zé)供給地上第四～第六層。地上各層在管道井主干DN150管上設(shè)置流量指示與電動(dòng)信號(hào)閥組，而地下室根據(jù)防火分區(qū)的劃分，共設(shè)置4組流量指示與電動(dòng)信號(hào)閥組。每個(gè)濕式報(bào)警閥組所負(fù)責(zé)噴頭數(shù)量均不超過(guò)800個(gè)，項(xiàng)目共設(shè)噴頭2250個(gè)。

3.4 消火栓系統(tǒng)

3.4.1 消防用水量

該工程室外消火栓系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，用水量按40L/S，環(huán)狀DN200管道沿四周消防車(chē)道布設(shè)，共設(shè)計(jì)5處保護(hù)半徑為120 m室外消火栓。室內(nèi)消火栓為臨高壓系統(tǒng)，用水量按30 L/s、火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3 h，根據(jù)公式按一次滅火用水量計(jì)算得出消防水池容積468 m3。根據(jù)建筑高度、各水頭損耗等數(shù)值計(jì)算所需流量、揚(yáng)程結(jié)合水泵水力曲線(xiàn)最優(yōu)段選用型號(hào)為：Q=30 L/s，H=80 m，N=45 kW。

3.4.2 系統(tǒng)布設(shè)

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)在建筑物內(nèi)每層均布設(shè)消火栓箱，系統(tǒng)加壓供水由地下室消防泵房?jī)?nèi)2臺(tái)消火栓加壓泵供給，并配置1套專(zhuān)用穩(wěn)壓裝置。消火栓系統(tǒng)地下室主干橫向管道連接成兩個(gè)環(huán)狀管網(wǎng)，縱向通過(guò)10根DN100立管布向樓頂，在每側(cè)樓最高層通過(guò)橫向管道將所有立管連成環(huán)狀。地下室藏庫(kù)與車(chē)庫(kù)消火栓箱分別從兩個(gè)地下室環(huán)狀DN150管網(wǎng)上接引，地上樓層消火栓箱從本層就近DN100立管接引。每根立管首、末端均安裝蝶閥，來(lái)保證如立管維護(hù)關(guān)閉而周邊立管不受影響。根據(jù)計(jì)算地下第一層～第二層消火栓栓口出水壓力大于0.5 MPa，使用減壓穩(wěn)壓消火栓口。

3.5 滅火器配置

為避免火災(zāi)時(shí)藝術(shù)藏品受到滅火器內(nèi)干粉二次污染，如造成二次極大污染，清理污染費(fèi)用極高，根據(jù)國(guó)際GRASP認(rèn)證要求將地下藏庫(kù)、地上展廳和拍賣(mài)廳按重危險(xiǎn)A類(lèi)配置二氧化碳滅火器。地下車(chē)庫(kù)按中危險(xiǎn)B類(lèi)，配電間按中危險(xiǎn)E類(lèi)配置MF/ABC5磷酸銨干粉滅火器。滅火器放置在消火栓箱或?qū)Ｓ脺缁鹌飨鋬?nèi)，每個(gè)箱內(nèi)配置不少于2具，定期檢查如過(guò)壓應(yīng)及時(shí)更換或補(bǔ)壓。

4 結(jié)語(yǔ)

該工程為大體積清水鋼筋混凝土建筑，結(jié)構(gòu)造型超限、大空間又極不規(guī)則，且建筑設(shè)計(jì)大師也要求項(xiàng)目需作為藝術(shù)品一樣高品質(zhì)呈現(xiàn)，要求做到廈門(mén)乃至全國(guó)清水混凝土精品樣板工程，對(duì)建筑整體內(nèi)外觀要求較高，對(duì)穿墻與梁等部位管道及消火栓箱暗裝需求在設(shè)計(jì)時(shí)相關(guān)點(diǎn)位定位準(zhǔn)確，施工時(shí)孔洞預(yù)留、管件預(yù)埋準(zhǔn)確到位。建筑空間層高錯(cuò)落，主干管道設(shè)計(jì)施工接引注意銜接，在展廳、功能廳等房間上空盡量避免水系統(tǒng)管道，無(wú)法避免時(shí)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)房間展位且做好管道試壓保壓工作?？紤]項(xiàng)目屋頂機(jī)電相關(guān)設(shè)備較多，且建筑高度因素，消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)2套專(zhuān)用穩(wěn)壓裝置放置在地下室消防泵房?jī)?nèi)，現(xiàn)市場(chǎng)上智能型主動(dòng)射水滅火技術(shù)已非常成熟可靠，對(duì)中庭共享空間消防設(shè)計(jì)采用此系統(tǒng)較為妥當(dāng)。作為消防給排水專(zhuān)業(yè)應(yīng)主動(dòng)配合主體建筑結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)，深入思考建筑布局特性及功能需求屬性，分析各種消防系統(tǒng)優(yōu)劣勢(shì)及適用性，在施工階段處處注意細(xì)節(jié)要求，保證整體消防系統(tǒng)保持最佳狀態(tài)并與整體建筑完美匹配。在今后建筑投入運(yùn)營(yíng)時(shí)能使其完美體現(xiàn)收藏品項(xiàng)目“藝術(shù)品”屬性，真正做到內(nèi)外兼修、為高品位的收藏藝術(shù)品交易中心。