談數字北京大廈大空間智能滅火系統的設計

◎ 中國建筑標準設計研究院 孫穎慧

一、現狀與問題

隨著我國經濟建設的飛速發展，全國各省市都在大量興建一些功能明確、人員和財物相對集中的大空間建筑。如：大劇院、音樂廳、會展中心、體育館、圖書館、科技館等。這些大空間建筑早期火災煙氣運動具有煙氣彌散、沉降，煙氣層高度很不均衡的特點。由于彌散、沉降使得早期火災產生的煙氣不能上升到樓層的頂棚，從而使煙感探測器難以探測到火災；即使少量煙上升至頂棚，但由于溫度過低，溫感火災探測器難以啟動，從而延誤了早期發現火災、滅火的最有利時機。

現行的消防規范對大空間場所的噴淋系統設置無明確規定?！蹲詣訃娝疁缁鹣到y設計規范》（GB 50084-2001）規定民用建筑的閉式噴淋系統設置高度不超過8米，傳統閉式自動噴灑系統的工作原理是噴頭的熱敏元件處于“易于接觸熱氣流”的最佳位置，隨著溫度上升，熱敏元件及時受熱，噴頭的玻璃泡破碎，打開噴頭。顯然無論是規范規定還是傳統閉式噴頭的產品性能都不能夠滿足大空間滅火的要求。而大空間建筑火災一旦發生往往造成大量的人員傷亡和財產損失，已引起國家有關方面的極大關注，成為迫切需要解決的重大問題之一。

二、設置大空間智能型主動噴水滅火系統的優勢

大空間智能型主動噴水滅火系統是近年來研制開發的一種全新的噴水滅火系統。該系統采用的是自動探測及判定火源，啟動系統，定點定位主動噴水滅火的滅火方式。尤其適合于空間高、容積大、火場溫度升溫較慢，難以設置傳統閉式自動噴水滅火系統的場所，解決了民用建筑物內凈空高度大于8米，倉庫建筑物內凈空高度大于12米的場所主動噴水滅火系統的設計問題。

大空間智能型主動噴水滅火系統由智能型滅火裝置（大空間智能滅火裝置；自動掃描射水滅火裝置；自動掃描射水高空水炮滅火裝置）、信號閥組、水流指示器等組件以及管道、供水設施等組成。與采用由感溫元件控制的被動滅火方式的閉式自動噴水滅火系統以及手動或人工噴水滅火系統相比，具有以下優點：

圖1 玻璃頂大廳、首層棧橋、e字卷

1.具有人工智能、可主動探測尋找并在早期發現判定火源；

2.可對火源的位置進行定點定位并報警；

3.可主動開啟系統定點定位噴水滅火；

4.可迅速撲滅早期火災；

5.可持續噴水、主動停止噴水并可多次重復啟閉；

6.適用空間高度范圍廣（滅火裝置安裝高度最高可達25米）；

7.安裝方式靈活，不需貼頂安裝，不需集熱裝置；

8.射水型滅火裝置（自動掃描滅火裝置及自動掃描射水高空水炮滅火裝置） 的射水水柱水量集中，撲滅早期火災效果好；

9.灑水型滅火裝置（大空間智能滅火裝置）的噴頭灑水水滴顆粒大、對火場穿透能力強，不易霧化等；

10.對保護區域實施全方位連續監視。

三、數字北京大廈大空間智能滅火系統的設計

本設計的保護部位為首層棧橋下、一層大空間大廳、南北兩側大空間門廳等處，這些部位內部空間構造復雜（如圖1），下面列舉了根據具體空間特點相應設計不同類型的大空間智能型主動噴水滅火裝置，保證了建筑的安全性。

區域一：首層棧橋下設置自動掃描射水滅火裝置

1.建筑空間描述及設置適用性：

首層棧橋下為地下一層的營業廳，棧橋之上為共享大廳，高達四層的共享大廳與地下一層營業廳上下貫通，多個架空棧橋從期間縱橫穿過。火災發生時，火災產生的熱氣流將上升，而傳統閉式自動噴灑系統的工作原理是噴頭的熱敏元件處于“易于接觸熱氣流”的最佳位置，隨著溫度上升，熱敏元件及時受熱，噴頭的玻璃泡破碎，打開噴頭。而棧橋所處位置的空間結構，一旦發生火災，熱氣流會沿著縱橫交錯的棧橋間空間向上升，棧橋下升溫較慢，甚至不能接觸到熱煙氣流。使得普通噴灑系統的噴頭不能及時開放，早期火災得不到及時的發現和撲救。鑒于營業大廳的重要性及人員活動密集的特殊性，設計采用27個自動掃描射水滅火裝置作為該部分的消防保護措施。

2.自動掃描射水滅火裝置技術參數及工作原理：

采用自動掃描射水滅火裝置：

工作電壓 220V

射水流量 2L/S

工作壓力 0.15MPa

保護半徑 6M

安裝高度 小于6M

系統工作原理:射水滅火裝置為探測器及噴頭一體化設置。當裝置探測到火災后發出指令聯動打開相應的電磁閥，啟動水泵使噴頭滅火，進行聲光報警，并將火災信號送到火災報警控制器。撲滅火源后，探測器再發出信號關閉電磁閥，噴頭停止噴水。若有新火源系統重復上述動作。

區域二：e字卷下設置自動掃描射水高空水炮裝置

1.建筑空間描述及設置適用性：

e字卷和門廳之間的共享大廳通高五層18.50米，頂面采用玻璃頂，為共享大廳帶來充足的陽光。（如圖2）由于其凈高超出了民用建筑設置閉式自動噴水滅火系統凈空高度小于等于8米的要求，設置閉式自動噴水滅火系統是不能滿足消防要求的。如果在玻璃頂下采用區域二所設置的大空間智能滅火裝置，則會對玻璃頂有遮擋，破壞建筑的美觀性。ZSD控制器與噴頭相配套，當控制器發現火警，打開相應的閥門后，與該控制器相對應的噴頭將噴水，撲滅火災的效能非常高。（如圖3）該方式非常適合于敞開式高大空間建筑的防火。該大廳是一個重要的產品發布場所，人員活動密集。從其重要性及保證建筑美觀的要求出發，設計在e字卷下設置了自動掃描射水高空水炮裝置4套。

2.自動掃描射水高空水炮裝置技術參數及工作原理：

自動掃描射水高空水炮裝置采用ZSS-25滅火裝置：

工作電壓 220V

射水流量 5L/S

工作壓力 0.6MPa

保護半徑 20M

安裝高度 小于20M大于6M

系統工作原理:ZSS-25水炮為探測器及噴頭一體化設置。當ZSS-20裝置探測到火災后發出指令聯動打開相應的電磁閥，啟動水泵使噴頭進行滅火，并進行聲光報警，并將火災信號送到火災報警控制器。撲滅火源后，探測器再發出信號關閉電磁閥，噴頭停止噴水。若有新火源系統重復上述動作。

區域三：大空間門廳設置大空間智能滅火裝置

1.建筑空間描述及設置適用性：

大空間門廳為建筑的主入口，三層通高14.0米，已經超出了民用建筑設置閉式自動噴水滅火系統凈空高度小于等于8米的要求。但該處為建筑的住入口，人員活動密集，鑒于其重要性，該處設置了大空間智能滅火裝置37個。

2.大空間智能滅火裝置技術參數及工作原理：

采用ZSD探測器及ZSD40A噴頭。

技術參數及工作原理：

工作電壓 24V

射水流量 5L/S

工作壓力 0.25MPa

保護半徑 6M

安裝高度 小于25M

四、大空間智能主動滅火裝置的系統及控制

系統工作原理:ZSD探測器全天候檢測保護范圍內的一切火情。一旦發生火災，探測器立即啟動探測火源，在確定火源后探測器打開電磁閥并輸出信號給聯動柜，同時啟動水泵使噴頭進行滅火。撲滅火源后，探測器再發出信號關閉電磁閥，噴頭停止噴水。若有新火源系統重復上述動作。

1.系統設計流量Q=60L/S，火災延續時間1小時。系統與水噴霧系統共用一套消防泵，但獨立設置水流指示器及信號閥，并在雨淋閥前將管道分開。在各分區管網末端最不利點處設置模擬末端試水裝置。

2.系統平時由高位水箱穩壓。該系統與消火栓、自動噴灑系統共用高位消防水箱，出水管單獨接出，并設止回閥和檢修閥門。

3.每個噴頭前設有電磁閥，電磁閥應水平安裝。

4.系統在室外設置4套水泵接合器。

5.大空間智能型主動噴水滅火系統在開啟一個噴頭的同時自動啟動并報警。

系統電磁閥的控制方式：

a.由紅外探測組件自動控制

b.消防控制室手動強制控制并設有防誤操做的設施

c.現場人工控制。

系統消防泵的控制方式：

a.自動控制

b.消防控制室手動控制

c.水泵房現場手動啟泵。

6.消防控制室應能顯示智能型紅外探測組件的報警信號。顯示信號閥、水流指示器、電磁閥、消防水泵的狀態。

五、小結

圖3 e字卷下消防驗收工作中的的自動掃描射水高空水炮

大空間智能滅火系統有利于提高大空間安全，并且覆蓋面廣、噴水效率高、精準度高；體積小布置靈活，不影響建筑裝飾效果。針對大空間場所的火災特性以及危險性，依據保護區域的空間特點選擇合適的滅火系統，充分優化，以達到火災早期探測和提高性價比的目的?？朔雀邭饬?、大空間、探測難的問題，達到火災超早期報警，火災損失最小化的目的。