濟南先行區創新中心項目高大空間自噴系統設計探究

于 雷 原康舉

（中建八局第一建設有限公司，山東 濟南 250100）

近年來，民用建筑中的高大空間越來越多，諸如會展中心、影劇院、大會堂等建筑都有高大空間出現。高大空間一般具有人流量較大、火災時火勢蔓延快、消防撲救困難等特點，因此保證高大空間的消防安全成為設計中的一項關鍵任務。傳統的消火栓滅火系統因為充實水柱的高度限制，無法保護高大空間的上部空間，而近年來興起的大空間智能射流滅火系統，因其點對點滅火的特性，滅火性能受其安裝位置、保護半徑的影響較大。自動噴水滅火系統作為自動滅火領域應用范圍最廣、滅火效果最顯著的系統，其在高大空間的應用受到國內外的重視。高大空間采用自動噴水滅火系統，不僅解決了大空間智能射流滅火系統盲區的問題，而且滅火控火效果好，造價低廉。

1 項目工程概況

創新中心項目位于規劃中的濟南市新舊動能轉換先行區的都市陽臺片區。南側、北側、東側、西側均為規劃道路。都市陽臺二組團C-4地塊（創新中心）項目整個場地為規整矩形，地勢平坦。主樓層數為15層，東西裙房為3層。

項目基地用地面積23827.75平方米。基地為不規則長方形，長邊朝向南偏東約48°。基地四周均為城市規劃道路。本項目建筑面積共100000平方米，其中地上60000平方米，地下40000平方米。容積率為2.52。地上主樓15層，建筑高度72.05米。地下停車場以及設備用房2層，地下車庫埋深9.9米。本工程建筑類別為一類高層公共建筑，抗震設防烈度為7度。

功能分區及平面布局：本項目西側裙房一層至三層主要功能用途為市民服務大廳。東側裙房一層為員工餐廳，二層三層為會議中心。主樓四層以及裙房屋頂為員工活動中心。主樓五層至十四層為新區政務部門辦公層。十五層為都市陽臺層與設備層。陽臺層可作為指揮與決策會議區遠眺黃河以及新區建設。

2 高大空間自噴系統設計探究

2.1 大空間主動滅火裝置的取舍

本工程行政辦公入口大廳凈高16m，按照《大空間智能型主動噴水滅火系統技術規程》，的規定，該大廳可采用2臺自動掃描滅火裝置（每臺流量5L/s，保護半徑30m）保護。2臺自動掃描滅火裝置需要安裝在大廳吊頂下方，兩根柱子處，如下圖所示。

圖1 大廳上空全自動掃描定位滅火裝置位置

根據大廳的裝修方案，大廳上空進行吊頂后，柱子整體包裹后再明裝兩套自動掃描滅火裝置會嚴重影響大廳的整體裝修效果，而且自動掃描滅火裝置的控制柜需要明裝在一層大廳，更加影響大廳的整潔和美觀。因此大廳采用全自動掃描滅火裝置的方案被否定了。

2.2 選用非倉庫型特殊應用噴頭

自動噴水滅火系統在一般場所采用的標準流量灑水噴頭，只適用于凈空高度小于等于8m的場所。《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2017更新后（以下簡稱《噴規》），將自動噴水滅火系統所能保護的最大凈空高度為從12m增加到18m，增加了非倉庫型特殊應用噴頭保護高大空間場所（8m＜h≤12m），從而為高大空間的消防保護增加了一個可選項。根據《噴規》第5.0.2條的規定，本行政辦公樓的大廳按照中庭功能，設計噴水強度為15L/（min·m2），選擇流量系數K=161的非倉庫型特殊應用噴頭。按照1.8m≤大空間噴頭間距≤3.0m布置噴頭，大廳上空噴頭布置如下圖所示。

圖2 大廳上空非倉庫型特殊應用噴頭布置

2.3 噴淋管網布置方式的影響

通過探究噴淋干管接入位置對系統流量及噴水強度的影響，選擇合適的噴淋管網布置方式。方案一：噴淋干管沿大廳側墻從大廳上空東側接入噴淋管網，支管沿干管兩側對稱布置。方案二：噴淋干管沿大廳側墻從大廳上空東側接入噴淋管網，支管沿干管兩側不對稱布置。方案三：噴淋干管沿展廳上空接入大廳噴淋管網，支管沿干管兩側對稱布置。方案四：噴淋干管沿展廳上空接入大廳噴淋管網，支管沿干管兩側不對稱布置。

針對上述四種管網布置方案，進行水力計算，計算條件如下：噴頭流量系統K=161，管內水流速度控制在5m/s以下，最不利噴頭末端壓力為0.07MPa。計算結果如表1所示。其中方案一的管網布置形式，所需的設計流量及水頭損失最小。可見在高大空間噴淋管網布置時，應盡量選擇干管居中，支管兩側對稱布置的形式。

表2 不同的管網布置方式的水力計算結果

2.4 支管管徑的影響

在進行管網布置方案比選時，支管管徑均隨著噴頭水量的增加進行變徑，設計流量均在70L/s左右。為了減小設計流量，兼顧噴淋系統的經濟性與安全性，探究支管管徑對于設計流量的影響，選擇支管變徑、支管DN50、支管DN80進行水力計算，計算結果如表2所示。

表3 支管管徑變化的水力計算結果

通過計算可見，支管不變徑能夠有效減小系統設計流量，但繼續放大支管管徑對系統流量的減少有限，因此，考慮安全性以及經濟合理性，本工程選取DN50作為末端支管管徑，本工程自動噴淋系統設計流量取60L/s。大廳上空噴淋管網最終布置圖如圖3所示。

圖3 大廳上空噴淋管網最終布置圖

3 結語

1）凈空高度在12-18m的高大空間，不僅可以選擇大空間掃描射流滅火裝置，而且還可以應用非倉庫型特殊應用噴頭進行設計，相對于大空間滅火裝置的點對點滅火，噴淋系統的作用面積更大，滅火效果更好，且有利于裝修。

2）進行高大空間噴淋管網布置時，選擇干管居中、支管對稱的布局有利于減小水損，從而減小設計流量。

3）應用非倉庫特殊應用噴頭布置管網時，選擇支管不變徑的方式，有利于減小系統設計流量。通過本次探究，在進行初步設計估算高大空間設計流量，選擇消防水池自動噴水滅火系統的容積時，選擇噴淋流量60L/s較為合理。