消防炮系統(tǒng)在望江體育館項(xiàng)目中的應(yīng)用

朱蓓麗 （合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

1 工程概況

安慶市望江縣體育中心體育館總建筑面積96157.57m2，建筑高度28m，負(fù)一層為普通地下室，一～三層為體育館建筑。該建筑在形體上是圓形升起的墻面，與橢圓形屋面相接形成的大體積室內(nèi)空間。以室內(nèi)比賽場(chǎng)地為中心，所有建筑設(shè)施及功能區(qū)環(huán)繞布置，并從一層起層層后退以形成環(huán)繞賽場(chǎng)的各層平臺(tái)，中心賽場(chǎng)與三層看臺(tái)的整個(gè)上空形成一個(gè)大空間。考慮建筑內(nèi)部采光，平屋頂正中位置設(shè)計(jì)了一個(gè)橢圓形玻璃穹頂，最高點(diǎn)凈空高度達(dá)28m（見(jiàn)圖1、2）。

2 滅火系統(tǒng)的選擇

大空間場(chǎng)所在工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到，而現(xiàn)行《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)大空間場(chǎng)所噴淋系統(tǒng)設(shè)置未作出明確規(guī)定，本建筑人員密集、可燃物多，火災(zāi)危險(xiǎn)性大，沒(méi)有可靠的自動(dòng)滅火系統(tǒng)顯然是不安全的。因此結(jié)合工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，筆者對(duì)在大空間場(chǎng)所可能采用的水消防自動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行分析和比較。

①本工程中庭大空間凈空高度遠(yuǎn)超閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的有效撲救高度，閉式噴頭已無(wú)法發(fā)揮有效作用，故本工程不能采用閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

②采用雨淋系統(tǒng)。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范未對(duì)設(shè)置雨淋系統(tǒng)的場(chǎng)所室內(nèi)凈空高度的上限值和保護(hù)面積作出規(guī)定，但是采用雨淋系統(tǒng)由于一個(gè)防護(hù)區(qū)保護(hù)面積太大，又無(wú)法進(jìn)行防火分隔，存在著設(shè)計(jì)流量太大、噴頭數(shù)量太多、管路系統(tǒng)復(fù)雜、消防水池儲(chǔ)水量大、不利于節(jié)省建筑空間和建筑美觀、不便于施工安裝等缺點(diǎn)。

③采用大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)非常適合空間高度高、容積大、難以設(shè)置閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的場(chǎng)所，在工程實(shí)踐中已被證明是大空間場(chǎng)所行之有效的自動(dòng)滅火設(shè)施。但大空間智能型主動(dòng)噴水系統(tǒng)包含的三種智能型滅火裝置設(shè)置的最大凈空高度均不能適用于本工程體育館中心大空間28m的凈空高度，也不能適用于保護(hù)半徑大于20m的圓形空間，因此從能否全覆蓋本工程大跨度形式的大空間的角度來(lái)看，該系統(tǒng)也不適用。

圖1 望江體育館

圖2 望江體育館平面圖

④采用自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)。自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)在保留固定消防炮滅火系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有人工啟動(dòng)情況下自動(dòng)完成火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警、火源瞄準(zhǔn)、噴射滅火劑滅火等一系列滅火動(dòng)作。自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)不僅具有大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，而且保護(hù)距離更遠(yuǎn)。該系統(tǒng)適用于凈空高度大于8m，保護(hù)范圍內(nèi)無(wú)柱、墻等實(shí)體遮擋的大空間場(chǎng)所；定位時(shí)間短，可以在短時(shí)間內(nèi)有效滅火或控制火勢(shì)蔓延；最遠(yuǎn)射程可達(dá)70m，合理選用和設(shè)置完全可以滿足中庭大空間區(qū)域任何一個(gè)消防保護(hù)點(diǎn)都有2門消防炮的水流能夠同時(shí)到達(dá)的保護(hù)要求，完全可以替代其他形式的自動(dòng)滅火系統(tǒng)。

圖4 比賽場(chǎng)消防水炮平面布置

綜合上述分析，本工程看臺(tái)和中心賽場(chǎng)大空間區(qū)域采用自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)。

3 自動(dòng)消防炮給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 一般設(shè)計(jì)

①根據(jù)《自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（下稱《規(guī)程》）要求，自動(dòng)消防炮給水系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)。室內(nèi)體育館自動(dòng)消防炮穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)原理示意圖見(jiàn)圖3。

②中心賽場(chǎng)大空間區(qū)域共設(shè)置4門帶霧化裝置的PSDZ20W-LA552型自動(dòng)消防炮，側(cè)裝于三層觀眾席后柱子上，沿三層頂梁底敷設(shè)，安裝高度大約為14.8m。

③消防炮的噴射流量為20L/s，額定射程50m，額定工作壓力0.8 MPa。按《規(guī)程》5.3.1條的規(guī)定，系統(tǒng)應(yīng)保證2門消防炮的水流能夠同時(shí)到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任一部位，故消防炮系統(tǒng)流量為40L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為1h。

④為了保證給水管網(wǎng)供水的可靠性，將比賽場(chǎng)的消防水炮系統(tǒng)布置成環(huán)狀管網(wǎng)，該水平環(huán)網(wǎng)管徑DN150，長(zhǎng)約380m。每門消防炮給水管均通過(guò)沿柱子敷設(shè)的給水立管從環(huán)狀管網(wǎng)接出。消防炮和供水管網(wǎng)具體布置情況見(jiàn)圖4。

3.2 水力計(jì)算及水泵選型

水力計(jì)算中，水頭損失為沿程損失與局部損失之和，其中沿程水頭損失按hs=iL(i 為沿程比阻，L 為管長(zhǎng))計(jì)算，局部水頭損失取沿程水頭損失的20%或者按當(dāng)量長(zhǎng)度法計(jì)算。

管段的沿程比阻按《規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)采用鍍鋅鋼管時(shí)，每米管道的水頭損失應(yīng)按下式計(jì)算：

配水管的管道流速應(yīng)按下式計(jì)算：

其中，Q=40L/s，dj=150mm，所以v=2.26m/s。代入（1）式，計(jì)算出i=6.44×10-4MPa/m，

所以，最不利點(diǎn)至消防泵出口沿程水頭損失：

hs=6.44×10-4×320=0.21MPa

局部水頭損失按沿程水頭損失的20%來(lái)計(jì)算：

hj=0.21×0.2=0.042MPa

水泵揚(yáng)程或者系統(tǒng)入口的供水壓力為：

所以，自動(dòng)消防炮給水系統(tǒng)的供水壓力H=1.29MPa，消防炮加壓水泵選XBD40-130-HY可滿足要求，單臺(tái)流量40L/s，揚(yáng)程130m。

3.3 設(shè)計(jì)射程及射流初速度計(jì)算

根據(jù)《規(guī)程》要求，在設(shè)計(jì)工作壓力下，消防水炮的射程可按下式確定：

式中,Ds——消防水炮設(shè)計(jì)射程（m）

De——消防水炮在額定工作壓力時(shí)的射程（m）

Ps——消防水炮的設(shè)計(jì)工作壓力（MPa）

Pe——消防水炮的額定工作壓力（MPa）

將Ps=1.29MPa、Pe=0.8MPa、De=50m代入上式計(jì)算，得消防水炮設(shè)計(jì)射程為：

射流初速度是決定消防炮射程的重要參數(shù)，它是由工作壓力、流量及消防炮座內(nèi)流道通徑確定。假設(shè)水從炮座進(jìn)入，到從炮頭射出，壓力能完全轉(zhuǎn)化為速度能，根據(jù)伯努力方程，可得：

式中：ν1、ν0分別為消防炮座和炮頭出口處的流速（m/s）；ρw為水的密度，取1000kg/m3。

炮座處水流速度為：

代入PSDZ20-LA552型消防炮的工作參數(shù)Q=20L/s、d=50mm，所以ν1=10m/s。

炮頭出口流速：

代入數(shù)值，計(jì)算得：ν0=41.2m/s。

4 總 結(jié)

消防炮系統(tǒng)作為撲救大型火災(zāi)的重要工具，已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到各種大空間場(chǎng)所的消防系統(tǒng)中。消防炮的保護(hù)半徑大，管路布置簡(jiǎn)單，容易隱藏，且噴出的水柱密度高、穿透力強(qiáng)，能有效地?fù)錅缦喈?dāng)距離的火災(zāi)。智能消防炮還可以準(zhǔn)確的找到起火點(diǎn)，定點(diǎn)撲救，將火災(zāi)抑制在初期階段，大大提高了滅火效率。目前，許多廠家都致力于提高消防炮性能的研究，大射程，定位精度高的智能消防炮有著廣闊的市場(chǎng)前景。

[1] GB50084-2001,自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2005.

[2] CECS 263：2009，大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2009.

[3] CECS 245：2008,自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2008.

[4] 吳健斌.大空間水消防技術(shù)在上海東方體育中心綜合館的應(yīng)用[J].給排水,2011(6).