探讨大空间建筑的消防灭火设施设计

1、探讨大空间建筑的消防灭火设施设计        对以大空间为主、小空间为辅的高层建筑进行消防设计时，应考虑如何兼顾大空间消防系统的有效性和经济性，如何保证建筑物整体美观性和消防设施的安装维护，所以应该在现行规范的基础上，比较各系统的优缺点，结合消防性能化的意见选出合适的系统。在此将建筑内的大空间定义为：民用和工业建筑物内净空高度超过8m、仓库建筑物内净空高度超过12m、建筑面积超过4000m 的场所。     1 消防灭火设施的选择   

2、;  1.1 自动消防水炮系统     受大空间建筑空间高度的影响，一般自动喷水灭火系统的灭火效果受高度影响大，而且安装维护困难，在可燃物不很集中或者被水作用后损失较大的大空间场所，大面积安装自动喷水系统则结构布置不合理，而且灭火带来的二次损失较大。因此，近年来自动消防水炮被越来越多地运用在大空间场所。自动消防炮系统的特点是火灾早期阶段即可实现自动报警，并自动控制消防炮扫描着火点，进行空间定位、定点灭火。由于仅对火灾区域喷洒灭火，减少了对无火灾区域的影响，很大程度上减少了火灾造成的损失。另外消防炮的射程远(可达50m，甚至更

3、远)，所以控制的范围大，适合于大空间灭火要求。 自动消防炮系统由两部分组成：数控消防炮和控制系统，常用的消防水炮的流量为20L/s，射程为50m。     广州市某国际会议中心工程是典型的大空间建筑，其中底层有一个近1×10m的无柱大空间展厅，净高为28m，采用消防水炮系统，设计共设2台中规模消防水炮(进口产品)，每台水炮的保护半径65m。该系统具有360°范围内自动旋转、自动对焦功能并可和报警系统联动，后决定采用国产水炮，共设置4台，按2台水炮同时工作设计，设计流为120L/s。     1.

4、2 大空间智能型主动喷水灭火系统     2003年广东省颁布了大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范，2004年4月1日实施。该系统的采用为大空间消防提供了更为有效的手段。智能型主动喷水灭火系统包括：智能型灭火装置(大空间智能灭火装置、自动扫描射水灭火装置、自动扫描射水高空水炮灭火装置)； 信号阀组； 水流指示器；供水管道及供水设备。智能型灭火装置包括：智能型红外探测组件；大空间大流量喷头； 电磁阀。不同类型智能型自动灭火装置的性能见表1。     相对于消防水炮而言，智能型

5、自动灭火装置就好比缩小的和分散的微型水炮，流量、水压较小，因此灭火装置容易结合建筑要求布置，管路也较小，便于铺设；相对于喷淋系统而言，智能型自动灭火装置就好比可以转动的喷头，直接面对火源喷水，因此使用的水量较小，针对性强，缩短了灭火时间。     武汉某大剧院工程，其中观众厅有观众席1600座，空间高度为18m，原设计采用快速响应早期抑制喷头系统，按仓库I级危险等级设计，设计水量为75 L/s，后来国内出现了智能型主动喷水灭火装置，经当地消防部门同意，决定改为自动扫描射水高空水炮灭火装置，观众厅内吊顶下设置二组，设计水量为10L/s。 

6、0;   2 消防性能化设计     性能化防火设计是在对某一特定的建筑进行综合防火性能评估的基础上，设计出特定的符合该建筑的防火安全模式。     性能化消防设计包括：确立消防安全目标，建立可量化的性能要求，分析建筑物及内部情况，设定性能设计指标，建立火灾场景和设计火灾，选择工程分析计算方法和工具，对设计方案进行安全评估，制定设计方案并编写设计报告等8个步骤。在设计过程中，需要对建筑物可能发生的火灾进行量化分析，并对典型火灾场景下火灾及烟气的发展蔓延过程进行模拟计算，因此计

7、算的工作量以及各类基础数据的需要量非常大，往往需要采用大型CFD(计算流体力学)软件等分析和计算工具。     在性能化设计体系中，应将水灭火系统与其他灭火系统以及建筑防火体系联系起来综合考虑，相辅相成。水灭火系统应能够及时灭火，控制火源蔓延，并能减小烟气流动对人员疏散的影响，保证足够的疏散时间。     3 消防灭火设施性能化设计体会     3.1 室内消火栓系统     在大空间建筑平面上布置消火栓时，大空间中

8、间部分的室内消火栓无法靠墙或靠柱布置，故应采用落地式消火栓箱，消火栓给水管可埋地或在吊顶内铺设。     由于大空间建筑内部空间大、分隔复杂，上下层的防火分区往往错位，故消火栓的布置会上下对不齐，造成消防立管多或者消防横支管偏长，为此可采用分层横向成环的管网布置系统，各层和各防火分区内的消火栓可就近接自本层消防横干管，这可大大减少支管数量及长度，而各层消防横干管上需间隔设置检修阀门以保证系统的安全性。     大空间大厅一般为大跨度柱网的无柱空间，沿大厅四壁布置室内消火栓，大厅中部区域得不到两股水柱的同时保护。因此

9、，应在大厅中部适当位置布置地上“冰箱式”消火栓或地下式消火栓，其布点不应被展位或其他的固定家具等所遮挡，并在地面设置醒目的灯光显示标记，以便在火灾时方便取用。这样处理，既满足了消火栓的布局要求，又不影响使用过程中展位、固定家具的布置及大型集装厢拖车的通行。     3.2 自动喷水灭火系统     由于建筑内各分割空间的大小、高度、用途等各不相同，故分别采用各种形式喷头的灭火系统。在通常的设计中，一组消防泵对应一种系统，而有时一组消防泵会对应两种或更多的系统，如普通闭式喷头和快速响应早期抑制喷头系统合用一

10、组消防泵。在计算水泵设计扬程及水量时，则应该分别计算系统最不利点的设计水压和系统的最大流量，通过对不同系统的水力计算得出各个系统的设计参数，从而选出合适的水泵参数。同时，由于大空间高层建筑内防火分区的落差较大，同一个系统在不同层数的水压要求不同，会使较低层的出水量大，不到设定的时间消防储水就会用完，这就需要设置减压阀，合理分区供水，另外宜使用恒压切线泵以减小系统中的水压波动。     当前，大空间建筑中的展览楼、候机楼的大厅的层高基本上都大于8m，不适合采用普通喷头的闭式自动喷水灭火系统。国内新建的这类建筑的自动喷水灭火系统的设计形式一般有两种：一是采用

11、从国外进口的大水滴快速反应闭式喷头组成闭式自动喷水灭火系统，如厦门会展和深圳高交会展馆；二是采用开式的雨淋灭火系统，由电动阀和雨淋阀按200m2左右进行分区控制，如南京会展。笔者认为，这两种做法都是可行的，但对于一个大空间建筑，雨淋系统分成了近百个控制区，其联动控制相对比较复杂。因此，根据系统特性层高812米的区域以选用大水滴快速反应闭式自动喷水灭火系统为宜；层高12米以上，以选用雨淋系统为宜。此外，展览楼一般都配套建设了地下车库，其自动灭火系统最好选用灭火效果较好的自动喷水饱沫联用系统，以确保地下车库火灾不致蔓延到展厅等人员、物资集中的重要区域。    

12、0;3.3 消防水炮系统     根据固定消防灭火系统设计规范的要求，室内消防炮的布置数量不应少于两门，布置高度应保证炮的射流不受上部建筑构件的影响，并应能使两门水炮的水射流同时到达被保护区域的任一部位，相当于消火栓的布置要求。实际设计中，如果只设置二门水炮且为水柱射流，考虑到水炮的喷射角度，一门水炮下方区域将只能有另一门水炮扑救，不能满足规范要求，故常常在区域内设置二门水炮。如果炮口采用雾化装置，则在水炮的喷射角度内本门水炮也能扑救自身下方区域的火灾，这时也能采用二门水炮区域保护的方式。 3.4 消防设计用水量 由于大窄间建筑空间的划分复杂，每个防火分区内所包含的消防系统，特别是自动喷水灭火系统会不只一个，因此在计算建筑物一次最大灭火水量时，要逐一计算每个防火分区内的消防水量，得出一个最大值来作为消防水池的储水量。以某国际会议中心为例，各消防设施设计用水量见表2。 由于市政给水管网能够保证二路供水，且供水能力能满足室外消火栓系统用水量，故室外消火栓系