廈門海峽收藏品交易中心消防系統應用研究

胡宗恒

(廈門兆翔瀚藏置業有限公司 福建廈門 361000)

1 工程概況

海峽收藏品交易中心作為省市重點工程項目，坐落于中國(廈門)自由貿易試驗區保稅區域高崎機場翔云三路129號。項目建筑總面積約2.3萬m2，建筑總高度39.6 m，總投資造價約2億元，是廈門建設面積最大、國際安全標準最高的藝術品保稅中心，對標上海自貿區“國藝中心”。整體建筑設計地上6層、地下1層，其中地下一層為丙類海關重點監管保稅藏庫、設備用房及少量車庫，第一至第四層為大堂、藝術品展廳、多功能廳及藏品拍賣交易中心，第五、第六層為文化產業辦公區。建筑整體布局呈弧邊三角形狀，建筑所有外墻、建筑中庭共享空間及入口超限拱門均為清水混凝土。整個項目為不規則超限高層鋼筋砼剪力墻結構，進行了超限性能化目標設計。

2 消防設計內容

根據博物館類建筑屬性特點及國際GRASP全球風險評估認證要求，及地下室海關監管保稅藏庫內物品基本為遇水即損藝術品文物的高價值藏品[1]，而氣體滅火的方式能很好保護藏品不受損，在地下室共8個防護區設計1套IG541分布式全淹沒管網氣體滅火系統，在首層變配電站設計1套無管網預制柜式噴射七氟丙烷氣體滅火系統。

該工程建筑為大體積清水砼項目，內、外部建筑美觀度要求較高，造型超限不規則，空間錯落，首層展廳層高達6 m，特殊時段高峰期人流量集中，中庭共享空間撲救難度較大，結合智能型主動射水滅火裝置產品特點，在建筑中部第三層中庭共享空間設計1套保護半徑20 m工作壓力0.6 MPa智能主動射水滅火裝置，在建筑南側第六層中庭共享空間，因靠近系統末端且為優選消防加壓供給泵揚程考慮，設計2套保護半徑5 m工作壓力0.25 MPa智能主動射水滅火裝置。

根據《博物館建筑設計規范》(JGJ66-2015)[1]和《建筑設計防火規范》(GB50016-2018)[2]，收藏品交易中心項目屬于一類公共建筑，博物館類建筑防火分區劃分意義較大。本項目首層至第四層除首層約300 m2紀念品商店獨立防火分區1B外均同屬一個防火分區，此防火分區1A貫穿建筑多個樓層，地下室設計4個防火分區-1ABCD，其中海關監管保稅藏庫劃分一個防火分區，第五、第六層分別設計兩個防火分區5A、6A，結合防火分區劃分與建筑布局特點及清水砼墻表面盡量少布設機電點位與管線來設計自動噴淋滅火系統、室內消火栓系統。根據噴淋系統與消火栓系統的設計流量按公式計算得出消防水總量需468 m3。

3 各消防系統分析

3.1 保稅藏庫氣體滅火系統

3.1.1 設置部位

該工程項目在負一層有8間海關監管藝術品保稅藏庫和首層變配電站共9個防護分區，依據規范設計采用兩套氣體滅火系統相結合方式保護，即IG541管網分布式氣體滅火和無管網預制柜七氟丙烷氣體滅火系統。根據建筑分布及規范要求將IG541氣體滅火鋼瓶間設置在負一層保稅藏庫區中心附近位置。

3.1.2 滅火機理

因藝術品的保管要求較高，氣體滅火系統采用全淹沒式滅火形式，即在規定時間內，噴射一定濃度的滅火劑，并使其均勻地充滿防護區。該項目共用兩套型式規格氣體滅火系統，分別是IG541組合管網式分配系統和七氟丙烷無管網預制柜噴射系統。其中IG541由52%氮氣、40%氬氣和8%二氧化碳混合氣體組成，儲存形態為氣態，無毒、綠色環保，而七氟丙烷滅火劑化學成分是CF3CHFCF3,儲存形態是液態。IG541滅火機理是在單位時間內迅速將防護區內的氧氣濃度稀釋降至15%以下，即氧濃度從21%降至12.5%左右，撲滅火災，對人員沒有傷害。七氟丙烷滅火機理是物理和化學反應相作用的結果，滅火效率更高，IG541滅火劑輸送當量距離最長能達150 m。

3.1.3 設計參數

氣體滅火系統滅火設計濃度不應小于滅火濃度的1.3倍。本工程IG541滅火設計溫度20°，最小設計濃度為37.5%(4°)，最大設計濃度為52%(36°)，噴射時間為48s～60s之間。七氟丙烷預制柜滅火劑的設計濃度9%，噴射時間小于10s，藥劑量根據公式W=K×V/S×C1/S(100-C1)計算需128kg，而IG541系統根據各個防護區體積及設計濃度等參數按公式計算在鋼瓶間內需安裝42瓶IG541混合保護劑。

3.2 自動跟蹤定位射流滅火系統

3.2.1 定義

自動跟蹤定位射流滅火系統又稱為大空間智能型主動噴水系統，按出水管口噴射額定流量分界點來區分，額定流量大于16L/s為消防水炮，額定流量小于等于16L/s為自動射流滅火裝置，而自動射流滅火裝置根據射流方式又可分為噴射型和噴灑型兩種[3]。大空間智能型主動噴水系統通常適用于火災類別為A類高大空間、可燃易燃物和人員密集等場所，其特點為全天候主動火災監控、全方位主動射水滅火[4]。

3.2.2 系統設計流量

該工程中庭第三層共享空間采用大空間智能型主動射水滅火裝置1套，保護半徑20 m，工作壓力0.6 MPa，火災延續時間1 h，系統設計流量5 L/s，在三角形(邊長17.5 m×15.5 m×13 m)共享空間東側底邊廊道側面布設，如圖1所示；建筑南側主樓第六層共享空間采用大空間智能型主動噴水滅火裝置2套，保護半徑6 m，工作壓力0.25 MPa，火災延續時間1 h，系統設計流量5 L/s，在“口”型(邊長7.6 m×5.2 m)共享空間最高處側墻呈對角線布設，如圖2所示。3套智能型主動噴水滅火裝置均與樓內自動噴淋系統管網連接，由消防泵房內自動噴淋加壓供給泵供水，在濕式噴淋系統報警閥組裝置前分開。

圖1 第三層共享空間智能主動噴水滅火裝置

圖2 第六層共享空間智能主動噴水滅火裝置

3.3 自動噴淋滅火系統

3.3.1 消防用水量

該工程地下車庫除藏庫外均按中危2級設計，設計噴水強度為8 L/min·m2，作用面積為160 m2，火災延續時間1 h ,而地上凈空高度大于8 m小于12 m的中庭按非倉庫類高大凈空場所設計及建筑項目屬性，設計噴水強度15 L/min·m2，作用面積為160 m2，火災延續時間1 h[5]。智能型主動射水系統設計流量5 L/s從自動噴淋滅火系統接引。綜上，按最不利情況系統設計用水量40 L/s，結合水力曲線等參數選用噴淋供給加壓泵型號為：Q=40 L/s，H=90 m，N=55 kW。

3.3.2 系統布設

自動噴淋系統在建筑物內除地下保稅藏庫、消防水池及一層配電間外，均布設滅火噴頭，采用濕式閉式報警系統。系統加壓用水由負一層消防泵房內2臺噴淋加壓泵供給，并配置1套專用穩壓裝置。系統管道布設按0.26% 坡度順向末端試水裝置，便于后期管網維保泄空。噴淋系統除第六層以外管道內壓力均大于0.4 MPa，故在樓層配水支管入口裝設板厚6 mm不銹鋼減壓孔板。噴頭選用流量系統K80的直立型和隱蔽型，其動作溫度除第二層操作間采用93°外，其余場所均采用68°型式。

3.3.3 報警閥組設置

根據計算工程自動噴水系統共設置3套濕式報警閥組，分別命名ZPF1、ZPF2和ZPF3，其中ZPF1負責供給地下一層，ZPF2負責供給地上第一～第三層，ZPF3負責供給地上第四～第六層。地上各層在管道井主干DN150管上設置流量指示與電動信號閥組，而地下室根據防火分區的劃分，共設置4組流量指示與電動信號閥組。每個濕式報警閥組所負責噴頭數量均不超過800個，項目共設噴頭2250個。

3.4 消火栓系統

3.4.1 消防用水量

該工程室外消火栓系統為低壓系統，用水量按40L/S，環狀DN200管道沿四周消防車道布設，共設計5處保護半徑為120 m室外消火栓。室內消火栓為臨高壓系統，用水量按30 L/s、火災延續時間3 h，根據公式按一次滅火用水量計算得出消防水池容積468 m3。根據建筑高度、各水頭損耗等數值計算所需流量、揚程結合水泵水力曲線最優段選用型號為：Q=30 L/s，H=80 m，N=45 kW。

3.4.2 系統布設

室內消火栓系統在建筑物內每層均布設消火栓箱，系統加壓供水由地下室消防泵房內2臺消火栓加壓泵供給，并配置1套專用穩壓裝置。消火栓系統地下室主干橫向管道連接成兩個環狀管網，縱向通過10根DN100立管布向樓頂，在每側樓最高層通過橫向管道將所有立管連成環狀。地下室藏庫與車庫消火栓箱分別從兩個地下室環狀DN150管網上接引，地上樓層消火栓箱從本層就近DN100立管接引。每根立管首、末端均安裝蝶閥，來保證如立管維護關閉而周邊立管不受影響。根據計算地下第一層～第二層消火栓栓口出水壓力大于0.5 MPa，使用減壓穩壓消火栓口。

3.5 滅火器配置

為避免火災時藝術藏品受到滅火器內干粉二次污染，如造成二次極大污染，清理污染費用極高，根據國際GRASP認證要求將地下藏庫、地上展廳和拍賣廳按重危險A類配置二氧化碳滅火器。地下車庫按中危險B類，配電間按中危險E類配置MF/ABC5磷酸銨干粉滅火器。滅火器放置在消火栓箱或專用滅火器箱內，每個箱內配置不少于2具，定期檢查如過壓應及時更換或補壓。

4 結語

該工程為大體積清水鋼筋混凝土建筑，結構造型超限、大空間又極不規則，且建筑設計大師也要求項目需作為藝術品一樣高品質呈現，要求做到廈門乃至全國清水混凝土精品樣板工程，對建筑整體內外觀要求較高，對穿墻與梁等部位管道及消火栓箱暗裝需求在設計時相關點位定位準確，施工時孔洞預留、管件預埋準確到位。建筑空間層高錯落，主干管道設計施工接引注意銜接，在展廳、功能廳等房間上空盡量避免水系統管道，無法避免時應錯開房間展位且做好管道試壓保壓工作。考慮項目屋頂機電相關設備較多，且建筑高度因素，消防水系統設計2套專用穩壓裝置放置在地下室消防泵房內，現市場上智能型主動射水滅火技術已非常成熟可靠，對中庭共享空間消防設計采用此系統較為妥當。作為消防給排水專業應主動配合主體建筑結構專業，深入思考建筑布局特性及功能需求屬性，分析各種消防系統優劣勢及適用性，在施工階段處處注意細節要求，保證整體消防系統保持最佳狀態并與整體建筑完美匹配。在今后建筑投入運營時能使其完美體現收藏品項目“藝術品”屬性，真正做到內外兼修、為高品位的收藏藝術品交易中心。