会展中心建筑自动消防设计.doc

会展中心建筑自动消防设计1 建筑特点 现代建筑设计随着时代的变化,不但对建筑本身的造型,功能布置,结构坚固、抗震等要求日趋提高,而且对其余相关专业的设计要求亦愈加严格。尤其是大型展馆建筑,其消防系统设计的经济性、合理性、高效性更显得重要。 会展中心建筑特点:面积宏大,人员密集,每层层高大,往往1013m;又为了加强采光,节约能源,有大面积的玻璃幕墙;并且为了减少外界噪声的干扰而采用双层窗户。 20 世纪50 年代绝大部分的家庭、公共场所、办公、商场的装修颇为简单,以水泥、石灰粉为主材,而现在装修选用的材料繁多,有木质墙裙、软包、地毯,另外塑料材料成品的采用也使建筑物内火灾的荷载大量增加。诸如此类的原因,对消防提出了挑战,消防设计作为消防措施的前沿,其合理性、有效性显得至关重要。 2 自动喷水灭火系统的特点 自动喷水灭火系统是全天候的自动跟踪,可围绕着火点依次打开喷头灭火,能在热气流的作用下,敏感地打开系统喷水,有效地灭火。若在重要场所选用快速响应喷头或ESFR 喷头,则灭火效果更佳,一般动作时间小于1min ,自动喷水灭火系统能够克服现代建筑的多种不利因素,有效灭火(见表1) 。 4 上海新国际博览中心自动喷水灭火系统设计 4.1 概况 上海新国际博览中心展厅桁架的最高点为17m,最低点为11m。屋面材料为有聚氯乙烯涂层的纤维玻璃膜,屋面最低部分距离地坪15m,距离夹层地坪10m。膜为阻燃材料,但非不可燃材料。 按建筑设计防火规范要求单层建筑面积大于3 000m2或总面积大于9 000m2的展览设施内应设置闭式自动喷水灭火系统。其目的是控制火势,为人员疏散和建筑物的结构提供进一步的保护。 4.2 设计考虑的附加因素 (1) 展厅大小。每个展厅的大空间意味着人员到达安全出口的距离更远,可靠的自动喷水灭火系统通过限制火情和烟雾的蔓延为人员创造一个可维持的安全环境,也是防火和生命安全的关键因素。 (2) 屋面高度。屋面离地坪面17m的高度要求自动喷水灭火系统进行特别设计,使其在此高度仍可有效地发挥作用。 (3) 暴露的钢结构。暴露的钢屋面桁架必须加以保护,以防止火情引起过热最终导致坍塌,能控制火势大小和强度的自动喷水灭火系统有助于对钢结构的保护(钢结构桁架本身采取了防火漆的自身加强保护) 。 (4) 有效的自动喷水灭火系统同时可对屋面膜结构加以保护。 4.3 最终采用的设计 每个单元展厅内自动喷水灭火给水系统为环路,以保证安全可靠的供水。由于每个展厅规模巨大,平面为180m70m,为能及时发现管道渗漏,供水环管置于环绕建筑周边的沟槽内,带活络盖板,便于检修。 展厅、入口大厅、连接廊、附属区域等处均设有自动喷水灭火系统,每个展厅设有湿式报警阀。由于每个展厅面积大,将展厅划为4 个区域,每个自动喷水灭火区域设置单独的立管,以便及时发觉火情区域。系统由火灾报警系统(探测系统为红外线对射) 监控,并启动人员疏散程序。 由于层高大,为了能有效快速扑灭展厅火灾,自动喷水灭火系统的喷水强度采用8.15 L/ (minm2 ) ,相当于75 L/ s 大于我国规范6 L/ (minm2 ) 。目的是为了能够为展厅大空间提供大量的水,控制展厅内火势,为人员撤离展厅以及消防人员的反应提供时间。展厅的喷水强度和设计区域以美国UL进行的标准展摊位置喷淋试验为依据。试验显示最边远的46415m2区域的8115 L/ (minm2 ) 的喷水强度可以控制屋顶高度至少为15124m的展厅内的典型火情。上海博览中心展厅的588m2的边远区域达到此强度。 喷头布置特点: 展厅内最大的喷淋间距为3m3175m,自动喷水灭火水管沿屋顶桁架构件敷设。为桁架提供适当的保护同时将喷头和管道的可见度降至最低以求美观。喷头的额定动作温度为100 ,以适应屋顶可能的高温。 由于展览中心每个展厅外墙侧因展览需要,建筑设计有条板箱储存区。为了灭火,对此区域亦设置了自动喷水灭火系统。经设计院、上海消防局和VIKIN G公司商讨后,最终喷头选用边墙式干式喷头,以防支管内水被冻结,在雨蓬下面及置于外墙上暖机组下方均设有喷头。此喷头目前在上海未曾应用,其构造特点为喷头带有一短管,内充压缩空气,安装于室外不冻结。火灾时,喷头破裂,压缩空气释放,喷水灭火。 自动喷水灭火系统用水量为75 L/ s ,室内消火栓用水量为15 L/ s。由于此类会展中心在国内并无先例,且我国自动喷水灭火设计规范的不完善性和受到试验条件的限制,系统的选择和设备的选型时常借鉴欧美国家的成熟经验加以改进。在设计过程中,外方的消防工程师专门为上海消防局对本工程进行了电脑模拟试验显示。从火灾的发生,人员的疏散,喷头的灭火效果等方面均进行了详细描述,结果颇为满意。最后经与上海消防局的反复商榷,选用4 台消防泵(喷淋,消火栓泵合用) ,每台流量为25 L/ s ,备用泵1 台(为柴油泵) ,流量为100 L/ s 和2 个3m3 的气压罐。设置气压罐较好地解决了因屋顶为钢网架膜结构,而无法设置消防水箱的问题,同时又不影响建筑的构造美。柴油泵的采用则提高了消防系统的可靠性。 5 台州会展中心雨淋系统的设计实例 5.1 建筑空间对自动喷水灭火的影响 空间环境是自动喷水灭火系统灭火效果受到影响的重要因素。当空间大于一定高度时,灭火效果明显降低,甚至无法灭火。我国自动喷水灭火系统规范规定高于8m的民用建筑和工业建筑所设置的自动喷水灭火系统对地面大火的扑救已经无意义。 NFPA850 规定扑救地面大火有效高度为12m。德国规范规定保护地面火灾的喷头安装高度为15m。故对于空间高度的不同,选用自动喷水灭火系统的类型相当重要。 雨淋系统采用开式洒水喷头,由雨淋阀控制喷水范围。由配套的火灾自动报警(两个独立信号) 或传动管系统监测启动雨淋阀。适用于火灾蔓延快,闭式喷头开启后喷水不能有效覆盖起火范围的场所,以及净空超高闭式喷头不能及时动作的场所。 5.2 雨淋系统的设计特点 “会展中心”由三部分组成:一区为多功能会议厅区(一层有部分为展示用房) ;二区为展示区,分上下两层,每层局部有夹层;三区为餐饮办公区。 二区地下室总面积约为15 700m2,用砖砌墙体和甲级防火门封闭。库房、设备用房面积约为5 750m2。其余面积为9 950m2,分为两个防火分区,一个面积约为6 500m2 ; 另一个面积约为3 450m2。用防火卷帘分隔,端部设900mm宽甲级防火门通行。 一层加夹层面积约16 400m2,分为两个防火分区, 用防火卷帘分隔。二层加夹层面积约为16 400m2,亦分为两个防火分区,用防火卷帘分隔。 台州会展中心分区二的2 层层高平均15m,且面积达16 000m2,结合工程的具体情况,经与当地消防部门的协商,最终设计了雨淋系统。 按规范要求, 每个雨淋阀的作用面积为260m2 ,将整个二层区域划分为42 个作用区域。由于面积大,从设计合理性和经济性角度出发,不宜随意简单划分,目的是使最不利点发生的火灾所涉及的相邻区域越少为佳,以便减少雨淋泵的设计流量。 雨淋阀室的设置:按规范要求,雨淋系统的配水管道充水时间,不宜大于2min。雨淋阀室结合建筑平面,相对集中,共设有7 个雨淋阀室,尽可能靠近所作用的区域,以缩短充水时间,快速灭火。 雨淋系统要求喷头的压力较大,以便使水滴更有力穿透烟雾到达火灾燃烧表面,设计时最不利点的喷头压力约0.10.15mPa ,较普通闭式喷头压力大。 由于雨淋系统易误动作,管网在任何时候压力波动变化不宜太大。一般不应大于设计工作压力的10 %20 %。为防止产生误动作,在成组的雨淋阀前(沿水流方向) 均设计有止回阀,以尽可能避免因某个雨淋阀开启引起压力变化波及相邻雨淋阀。 会展中心屋顶为钢网架结构,消防水箱的设置高度受到结构的限制。由于18m3 消防贮水箱设置高度不能满足规范要求,故雨淋系统增设了增压泵,为了使增压泵有效作用。增压泵的扬程为工作主泵的111 倍,且带有气压罐,以免频繁启停。 整个系统设有3 个压力开关,其中2 个用于控制增压泵的启停,1 个用于控制增压泵切换开启主泵灭火。用压力开关控制,与普通的电接点压力表相比可靠性大为加强。 由于区域数量多,火灾最不利的场所是发生在三个区域的相邻处。则水泵的供水量满足三区域同时灭火。在管理上则应有专业人员对各阀室及各阀相对应的区域作标记,以便在非常时期应急手动启动。 5.3 自动控制 雨淋系统有三种自动控制方式:易熔锁封传动系统;闭式喷头传动系统;感温、感光、感烟的火灾探测系统。由于建筑空间巨大,电气消防控测系统最终采用了红外线对射和烟感两个独立系统。整个区域设有13 套各自独立的红外线对射系统,最终每个雨淋单元均有两个独立信号报警。 雨淋系统灭火流程:红外线对射和烟感两个独立信号-开启火灾区域所对应的雨淋阀的电磁阀-雨淋阀开启-喷水灭火。自动控制对雨淋系统的正常运行有至关重要的作用,合理的控制,保证雨淋的灭火。 5.4 管道参数 雨淋阀前的供水干管为环状,每个雨淋单元的供水管沿屋顶金属网架敷设,高度与建筑设计专业协调,以便管道的隐蔽,改善屋顶的美观。经平面设计的反复推敲,最不利灭火区域为3 个区域同时喷水灭火, Q = 207 L/ s , H = 72m, DN300 ,水泵6 台(4 用2 备) ,带气压罐,稳压泵2 台, Q = 1 L/ s , H =80m。出水管上设有泄压阀,以防止系统超压而引起系统管路和管配件的损坏。 5.5 雨淋系统的必要性 工业和民用建筑单层净空高度大于8m,火灾燃烧产生的烟雾运动因受高度影响,传递给喷头的热量慢于火灾水平蔓延的速度,导致闭式喷头无法扑灭地面火灾。同时由于普通闭式喷头安装高度过高,喷头喷水时,水的损失较大,到达燃烧表面的水量大为减少,无法使水冷却导致燃烧释放的热量低于继续燃烧所必需的热量。因此,应采用雨淋系统。目前如广交会新馆、南京会展中心等均采用了雨淋系统。 6 小结 (1) 自动喷水灭火系统的喷头选型,管道布置,喷