高大凈空?qǐng)鏊老到y(tǒng)設(shè)計(jì)分析

何梓翔

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)已然成為世界的第二大經(jīng)濟(jì)體。在我國(guó)的產(chǎn)業(yè)與需求的協(xié)調(diào)發(fā)展與持續(xù)優(yōu)化中，我國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)早已產(chǎn)生了深刻調(diào)整，從建國(guó)初期的農(nóng)業(yè)增加值占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值比重超過50%，到如今第三產(chǎn)業(yè)的增加值比重已超50%。文體、醫(yī)療、商業(yè)等行業(yè)的蓬勃發(fā)展成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要引擎。

而文體、醫(yī)療、商業(yè)等行業(yè)日新月異的態(tài)勢(shì)，帶來(lái)了包含高大凈空?qǐng)鏊墓步ㄖ缬旰蟠汗S般的發(fā)展趨勢(shì)。因此，住房和城建部于2017年5月發(fā)布的《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中，關(guān)于高大凈空?qǐng)鏊膰娏茉O(shè)計(jì)的深化表述以及優(yōu)化調(diào)整，是此版設(shè)計(jì)規(guī)范的重中之重。對(duì)于工程設(shè)計(jì)人員而言，在高大凈空?qǐng)鏊南婪桨负驮O(shè)計(jì)中，如何更好地遵循國(guó)家的有關(guān)方針政策，執(zhí)行國(guó)家規(guī)范，統(tǒng)籌兼顧消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性，以達(dá)成消防設(shè)計(jì)的合理性，一直是高大凈空?qǐng)鏊步ㄖO(shè)計(jì)項(xiàng)目的重難點(diǎn)。本文結(jié)合若干室內(nèi)兒童游樂場(chǎng)所的工程實(shí)例，對(duì)高大凈空?qǐng)鏊南老到y(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 項(xiàng)目概況

1.1 長(zhǎng)沙某大型室內(nèi)兒童樂園項(xiàng)目

該項(xiàng)目坐落于湖南省長(zhǎng)沙市，建設(shè)用地面積44.93萬(wàn)m2，總建筑面積45.70萬(wàn)m2，其中地上面積30萬(wàn)m2，地下15萬(wàn)m2。該項(xiàng)目主要建筑為多個(gè)文化娛樂類的室內(nèi)兒童樂園，并配套綜合服務(wù)樓、能源中心等。

市政水源由附近3條市政道路3根市政自來(lái)水給水管網(wǎng)，分別引入4路DN250給水管，市政給水接入點(diǎn)壓力約為0.20 MPa（絕對(duì)標(biāo)高55.45 m）。給水干管在園區(qū)內(nèi)形成環(huán)狀管網(wǎng)，供園區(qū)的生活用水、應(yīng)急生活水箱和消防水池補(bǔ)水。一號(hào)室內(nèi)消防水池有效容積1000 m3，室內(nèi)消防水池及其泵房位于某單體建筑地下一層。泵房設(shè)有室內(nèi)消火栓系統(tǒng)加壓泵、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)加壓泵（與大空間智能型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)共用）、防火玻璃冷卻系統(tǒng)加壓泵、各系統(tǒng)穩(wěn)壓泵，在另一單體建筑單獨(dú)設(shè)置有效容積360 m3的雨淋消防貯水池以及雨淋消防水泵房。

1.2 六安某大型室內(nèi)兒童樂園項(xiàng)目

該項(xiàng)目位于安徽省六安市，項(xiàng)目總用地面積76.83萬(wàn)m2。主要建筑由多個(gè)文化娛樂類室內(nèi)兒童樂園及其配套設(shè)施所組成。

市政水源由附近3條市政道路規(guī)劃3根市政自來(lái)水給水管網(wǎng)，分別引入4路DN250給水管，市政給水接入點(diǎn)壓力約為0.25 MPa（絕對(duì)標(biāo)高9.0 m）。給水干管在園區(qū)內(nèi)形成DN300的環(huán)狀管網(wǎng)，供園區(qū)的生活用水、室外消火栓、應(yīng)急生活水箱和室內(nèi)消防水池補(bǔ)水。一號(hào)室內(nèi)消防水池有效容積1000 m3，室內(nèi)消防水池及其泵房位于某單體建筑地下一層。泵房設(shè)有室內(nèi)消火栓系統(tǒng)加壓泵、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)加壓泵（與大空間智能型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)共用）、防火玻璃冷卻系統(tǒng)加壓泵、各系統(tǒng)穩(wěn)壓泵，雨淋消防貯水池以及雨淋消防水泵房另外獨(dú)立設(shè)置。

2 方案分析

2.1 室外消火栓臨高壓系統(tǒng)與室外消火栓和生活給水共用管網(wǎng)方案對(duì)比

上述長(zhǎng)沙某項(xiàng)目的市政水源壓力偏小，又因場(chǎng)地整平后園區(qū)內(nèi)室外地坪略有高差起伏，再者考慮到沿程水頭損失等不利因素，會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目紅線內(nèi)市政消火栓的工作壓力略顯不足，無(wú)法保障最不利點(diǎn)市政消火栓供水壓力0.10 MPa的下限值。因此，該項(xiàng)目室外消火栓采用臨高壓供水系統(tǒng)，以保證此占地面積頗大的項(xiàng)目園區(qū)室外消火栓管網(wǎng)壓力充足。

而上述六安某項(xiàng)目的市政水源引入園區(qū)后，在園區(qū)內(nèi)形成DN300的環(huán)狀管網(wǎng)，室外消火栓和生活給水共用此套環(huán)網(wǎng)。此做法考慮到各單體建筑高度不高，除了最高一棟單體建筑約42 m高以外，其余單體建筑的高度均為20 m左右。另外該項(xiàng)目水源由3條不同的市政路分別引入4根供水干管，可滿足國(guó)家規(guī)范所要求的當(dāng)市政給水管網(wǎng)連續(xù)供水時(shí)，消防給水系統(tǒng)可采用市政給水管網(wǎng)直接供水[2]，滿足消防給水水源必須安全可靠[3]的相關(guān)要求。因此，該項(xiàng)目采用室外消火栓和生活給水共用管網(wǎng)的方案，以求在已滿足安全適用性的情況下，積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能的號(hào)召，致力于提高項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性，節(jié)約了臨高壓系統(tǒng)的供電，節(jié)省了另設(shè)一套環(huán)狀管網(wǎng)的管材。

2.2 自動(dòng)掃描高空水炮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上述兩個(gè)項(xiàng)目中，水炮設(shè)置的主要目的是補(bǔ)充保護(hù)單體建筑內(nèi)噴頭無(wú)法覆蓋保護(hù)凈高超過18 m的高大凈空區(qū)域，因此，項(xiàng)目中水炮系統(tǒng)的消防給水設(shè)計(jì)流量與自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，無(wú)須疊加計(jì)算到室內(nèi)消防總用水量當(dāng)中。綜上所述，在項(xiàng)目的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，把水炮滅火裝置與自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)合并加壓泵以及管網(wǎng)更為合理。圖1為水炮與噴淋系統(tǒng)共用加壓泵及管網(wǎng)系統(tǒng)原理（局部）。

圖1 水炮與噴淋系統(tǒng)共用加壓泵及管網(wǎng)系統(tǒng)原理（局部）

在敲定水炮與噴淋系統(tǒng)合并后，就需要考慮水炮選用面板控制、遠(yuǎn)程控制的控制方式。結(jié)合《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]經(jīng)過多方多番討論和推敲，筆者認(rèn)為既然項(xiàng)目中該系統(tǒng)的存在是為了保護(hù)普通噴頭無(wú)法覆蓋的區(qū)域，那么就應(yīng)該更多地承擔(dān)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的核心功能——盡量在更早期發(fā)現(xiàn)火情，比人更快更準(zhǔn)確地做出反應(yīng)，在火災(zāi)初期及時(shí)做出動(dòng)作，盡早撲滅火情或抑制火情蔓延。此外，為了更好地體現(xiàn)規(guī)范所倡導(dǎo)的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性，長(zhǎng)沙和六安兩個(gè)大型室內(nèi)兒童樂園項(xiàng)目最終選用了自動(dòng)尋的噴頭[5]。另外由于項(xiàng)目是服務(wù)于兒童的樂園項(xiàng)目，為盡量避免水炮在滅火時(shí)給兒童帶來(lái)意外傷害，應(yīng)盡量挑選水壓較小的智能型噴頭，其工作壓力為0.65 MPa，保護(hù)半徑為20 m，最大安裝高度20 m。

3 工程設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1 六安某樂園項(xiàng)目子項(xiàng)兒童屋自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

該自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)由閉式噴頭、管道、報(bào)警閥組、水流指示器和供水設(shè)施組成。場(chǎng)館內(nèi)部高度并不一致，場(chǎng)館內(nèi)高度在8 m以內(nèi)的采用標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積灑水噴頭，K≥80；場(chǎng)館內(nèi)高度在8~12 m的采用標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積灑水噴頭（快速響應(yīng)噴頭），K≥115；場(chǎng)館內(nèi)部高度在12~18 m的采用非倉(cāng)庫(kù)型特殊響應(yīng)噴頭，K≥161；場(chǎng)館內(nèi)高度大于18 m的采用大空間智能型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

大空間智能型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓系統(tǒng)，在兒童屋地下室設(shè)一組自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)加壓泵（與大空間智能滅火系統(tǒng)合用），每臺(tái)泵流量為80 L/s，一用一備，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間為1 h。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)與消火栓系統(tǒng)共用天面高位消防水箱，保證火災(zāi)初期滅火用水。受到屋面造型影響，高位消防水箱最低水位不能滿足最不利點(diǎn)噴頭的壓力需求，因此，在屋頂消防水箱間設(shè)有自動(dòng)噴水穩(wěn)壓增壓系統(tǒng)，以滿足最不利點(diǎn)的壓力要求。

單體建筑內(nèi)大空間智能型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的消防給水從報(bào)警閥前的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)總管引入，該系統(tǒng)與自動(dòng)噴水系統(tǒng)合用消防水泵接合器?；馂?zāi)初期的消防用水由天面消防水箱及其穩(wěn)壓設(shè)備供給。滅火時(shí)由本棟地下一層消防水池及自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)加壓泵供給。上述消防水池有效容積共1000 m3，其中大空間智能型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)滅火用水量為162 m3。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)與大空間智能型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的平面布置（局部）分別如圖2、圖3所示。

圖2 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)平面布置（局部）

圖3 大空間智能型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)平面布置（局部）

設(shè)置大空間智能型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的高大凈空區(qū)域一旦發(fā)生火情，火災(zāi)產(chǎn)生的紅外信號(hào)會(huì)被裝置上的啟動(dòng)傳感感知。經(jīng)控制器組件分析處理后，啟動(dòng)裝置在水平方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，一旦水平傳感接收到火源信號(hào)，裝置立即停止水平旋轉(zhuǎn)，同時(shí)啟動(dòng)垂直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)射水嘴和垂直傳感器沿垂直方向掃描，一旦垂直傳感器接收到火源信號(hào)，裝置立即停止垂直掃描。此時(shí)裝置完成了對(duì)火源的定位，打開電磁閥，啟動(dòng)水泵進(jìn)行射水滅火，直至將火撲滅，裝置發(fā)出信號(hào)關(guān)閉電磁閥。

3.2 長(zhǎng)沙某樂園項(xiàng)目子項(xiàng)特技劇場(chǎng)雨淋系統(tǒng)

該項(xiàng)目所在地湖南省長(zhǎng)沙市的室內(nèi)最冷月均溫高于0℃，因此，該項(xiàng)目的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)擇優(yōu)采用濕式閉式系統(tǒng)。本子項(xiàng)劇場(chǎng)在普通區(qū)域和舞臺(tái)及觀眾席上空的檢修馬道中，按中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)布置標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積灑水噴頭。此外，子項(xiàng)內(nèi)高度超過18 m的高大凈空觀眾席，還設(shè)有自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置系統(tǒng)。另外，本子項(xiàng)作為一個(gè)超過1500個(gè)座位的劇場(chǎng)，嚴(yán)格按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[6]8.3.7條規(guī)定，在主舞臺(tái)和測(cè)舞臺(tái)的棚頂設(shè)置雨淋自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。雨淋系統(tǒng)所保護(hù)的舞臺(tái)共劃分為8個(gè)區(qū)域，分別設(shè)置雨淋閥控制區(qū)域內(nèi)的雨淋自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。雨淋自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)原理（局部）如圖4所示。

圖4 雨淋自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)原理（局部）

由于該地塊僅本子項(xiàng)需要設(shè)置雨淋自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，若加壓泵組與其他消防加壓泵組一并設(shè)在遠(yuǎn)處地下室的一號(hào)室內(nèi)消防泵房，則需要拉設(shè)很長(zhǎng)的室外埋地管道至該子項(xiàng)。所以本子項(xiàng)單體在負(fù)一層單獨(dú)設(shè)置3格有效容積共360 m3的雨淋消防水池及消防泵房，并在天面設(shè)有18 m3的高位消防水箱以及穩(wěn)壓泵。雨淋自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)流量為100 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1 h。雨淋泵組參數(shù)如表1所示。

表1 雨淋泵組參數(shù)

4 結(jié)語(yǔ)

本文列舉兩個(gè)大型室內(nèi)兒童樂園的工程實(shí)例，結(jié)合不同的前置條件與項(xiàng)目概況，進(jìn)行生活給水與室外消火栓合并管網(wǎng)的方案分析，以及自動(dòng)掃描高空水炮與自動(dòng)噴水滅火合并系統(tǒng)和水炮選型的方案分析，并分享了代表性子項(xiàng)單體的部分設(shè)計(jì)成果。上述兩個(gè)項(xiàng)目的方案與設(shè)計(jì)廣受施工方的好評(píng)和業(yè)主方的認(rèn)可，因此可為此后類似工程的方案和設(shè)計(jì)提供可靠參考與依據(jù)。

在高大凈空?qǐng)鏊步ㄖ南涝O(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目前置條件和土建實(shí)際情況，參考本文工程方案和實(shí)例，通過合理的分析，厘清各消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量和系統(tǒng)工作壓力需求等，做出合適的選擇與設(shè)計(jì)，更好地規(guī)劃消防系統(tǒng)的方案，合理地布置消防設(shè)施，統(tǒng)籌兼顧消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性。