某大型兒童游樂場典型室內(nèi)大型場館不同火災(zāi)場景控火效果的研究

鄭宗柱 王珺

摘 要：室內(nèi)大型兒童游樂場館是近年來興起的產(chǎn)業(yè)，將傳統(tǒng)的室外游樂項(xiàng)目搬進(jìn)了室內(nèi)場館，提升了客人的游樂體驗(yàn)水平，同時(shí)也帶來了一定的消防難題和安全挑戰(zhàn)，業(yè)態(tài)多元化，人員高度聚集，火災(zāi)荷載大，這些因素極大增加了人員安全疏散和火災(zāi)撲救難度。現(xiàn)有國家規(guī)范對(duì)大型兒童室內(nèi)游樂場的防火分區(qū)劃分無明確規(guī)定，為了保證建筑的使用且保證消防安全，需要針對(duì)消防設(shè)計(jì)中的疑點(diǎn)提出相應(yīng)解決方案，并從消防安全的視角對(duì)整套設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性分析，確證其達(dá)到消防安全規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：大型兒童游樂場;室內(nèi)大空間場館;火災(zāi)場景;控火效果

中圖分類號(hào)：TU998.1??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? 文章編號(hào)：2096-6903（2021）08-0000-00

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，建筑設(shè)施中融入了更多的功能，強(qiáng)化了建筑設(shè)施的休閑娛樂功能，大型兒童室內(nèi)場館的出現(xiàn)成了時(shí)代發(fā)展的潮流代表。由于建筑的造型設(shè)計(jì)和使用功能的獨(dú)特需求，如何準(zhǔn)確劃分防火分區(qū)成為對(duì)此類建筑完成消防設(shè)計(jì)的難點(diǎn)問題。本文針對(duì)某一大型室內(nèi)游樂場中的典型大空間場館為研究對(duì)象，在場館的典型位置設(shè)置火源，設(shè)置不同的火災(zāi)場景，通過模擬計(jì)算得出不同火災(zāi)場景的控火效果，從而為此大空間室內(nèi)兒童場館的防火分區(qū)面積的劃分、建筑消防設(shè)施的設(shè)置等提供依據(jù)。

1 工程概況

某大型兒童游樂場情景激流勇進(jìn)場館，屬于室內(nèi)軌道類項(xiàng)目，建筑高度42.5m，地下一層，地上1層，局部2層夾層，二類高層建筑，總建筑面積17427㎡，地上建筑面積為16365.11㎡，地下建筑面積為1061.89㎡。首層功能包括：主演區(qū)、排隊(duì)區(qū)、主力餐廳、廚房、出口商店、員工休息、VIP通道、通廊、上客下客區(qū)、柴油發(fā)電機(jī)房、排煙機(jī)房、空調(diào)機(jī)房等，局部夾層為設(shè)備用房，地下一層為設(shè)備用房和避難區(qū)。情景激流勇進(jìn)場館示意如圖1所示。

情景激流勇進(jìn)場館內(nèi)的游樂設(shè)施均為特種設(shè)備，體積大、高度高，其在運(yùn)行、維護(hù)和結(jié)構(gòu)上均對(duì)空間、面積有特殊要求。游樂區(qū)由于設(shè)備設(shè)施需要，空間大，無法采用實(shí)體防火墻進(jìn)行分隔，同時(shí)由于空間巨大，也無法采用防火卷簾進(jìn)行分隔，首層場館面積9970m。如圖2所示。建筑消防設(shè)施按照規(guī)范配備齊全。

2研究內(nèi)容

情景激流勇進(jìn)場館作為大型兒童游樂場典型室內(nèi)大空間場館，游樂區(qū)由于設(shè)備設(shè)施需要，空間高、體積大、設(shè)備功能連貫，無法采用實(shí)體防火墻和防火卷簾進(jìn)行分隔，現(xiàn)有國家規(guī)范對(duì)此類大空間室內(nèi)游樂設(shè)施部分防火分區(qū)面積劃分暫無明確規(guī)定，防火分區(qū)面積劃分就成為該區(qū)域消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)。本研究從建筑實(shí)用功能、建筑布局、火災(zāi)危害等視角，分析并研究了針對(duì)大型兒童游樂場典型室內(nèi)大型場館的消防設(shè)計(jì)方案，在確保項(xiàng)目消防水準(zhǔn)得到規(guī)范要求的同時(shí)兼顧建筑設(shè)計(jì)和使用需求。

3研究方案

3.1模型建立

本文采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）開發(fā)的火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件 FDS（Fire Dynamics Simulator），通過數(shù)值方法求解湍流方程來分析燃燒過程中的煙氣擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)，構(gòu)建模型實(shí)現(xiàn)數(shù)值模擬。本文采用復(fù)合網(wǎng)格劃分方法，設(shè)定網(wǎng)格尺寸為：0.2m×0.2m×0.2m。

3.2火源設(shè)置和火災(zāi)場景

結(jié)合工程實(shí)際，設(shè)定兩處火源位置，火源位置分別設(shè)置在該場館大空間主演區(qū)和該場館首層游樂區(qū)創(chuàng)意平臺(tái)，該兩個(gè)區(qū)域與主要設(shè)備用房相連通，一旦發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)和高溫?zé)煔獾臒彷椛淇赡芤枷噜弲^(qū)域內(nèi)的可燃物，導(dǎo)致火災(zāi)的蔓延。同時(shí)，考慮火源位置設(shè)在該場館大空間主演區(qū)內(nèi)時(shí)，滅火系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(tǒng)均有效和均失效兩種最有利和最不利狀態(tài)，共確定3種火災(zāi)場景，如圖3所示。

本研究參考《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《Guide for Smoke Management Systems in Malls， Atria， and Large Areas》（NFPA92B）等現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合已有相關(guān)研究，從最不利安全角度出發(fā)，設(shè)定火災(zāi)場景B1-B3火源為 t 快速增長火，火災(zāi)發(fā)展速率為0.0469kW/s，滅火系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)均有效時(shí)，火災(zāi)最大規(guī)模為 2.5MW;火源位置位于主演區(qū)，滅火系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)均失效時(shí)，火災(zāi)最大規(guī)模為 8.0MW，如表1所示。

3.3 判定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國際上普遍采用的人員生命安全判定標(biāo)準(zhǔn)，考慮熱煙層的輻射、對(duì)流熱、人員在煙氣中的能見度、煙氣毒性等特性，設(shè)定人員生命安全標(biāo)準(zhǔn)如表2：

4 計(jì)算結(jié)果與分析

4.1火災(zāi)場景B1

整個(gè)模擬過程（1800s），上層煙氣溫度在32℃左右，下層煙氣溫度在26℃左右;首層地面上方6.0m處CO濃度較小，平臺(tái)上方4.0m處CO濃度達(dá)到0.08%;首層地面上方6.0m處CO濃度達(dá)到1ppm，平臺(tái)上方4.0m處CO濃度達(dá)到60ppm;首層地面上方6.0m處的能見度在10m以上，平臺(tái)上方4.0m處的能見度在10m以上。

4.2火災(zāi)場景B2

整個(gè)模擬過程（1800s），上層煙氣溫度在35℃左右，下層煙氣溫度在26℃左右;首層地面上方6.0m處CO濃度較小，平臺(tái)上方4.0m處CO濃度達(dá)到0.1%;首層地面上方6.0m處CO濃度達(dá)到1ppm，平臺(tái)上方4.0m處CO濃度達(dá)到70ppm;首層地面上方6.0m處的能見度在10m以上，平臺(tái)上方4.0m處的能見度在10m以上。

4.3火災(zāi)場景B3

整個(gè)模擬過程（1800s），上層煙氣溫度在39℃左右，下層煙氣溫度在26℃左右;首層地面上方6.0m處CO濃度較小，平臺(tái)上方4.0m處CO濃度較小;首層地面上方6.0m處CO濃度達(dá)到0.1ppm，平臺(tái)上方4.0m處CO濃度達(dá)到0.5ppm;首層地面上方6.0m處的能見度在10m以上，平臺(tái)上方4.0m處的能見度在10m以上。

4.4 分析

整個(gè)模擬過程（1800s），各場景上層煙氣溫度均未達(dá)到180℃，下層煙氣溫度均未達(dá)到60℃;地面上方2m處的CO濃度未達(dá)到1%，地面上方2m處的CO濃度均達(dá)到500ppm;地面上方2m均未出現(xiàn)沉降到10m的情形。各場景火災(zāi)時(shí)人員能及時(shí)逃離建筑。具體模擬結(jié)果，詳見表3。

5 結(jié)語

從以上3個(gè)場景的模擬結(jié)果來看，本項(xiàng)目火災(zāi)時(shí)人員能及時(shí)逃離建筑，在排煙系統(tǒng)及自動(dòng)滅火系統(tǒng)失效時(shí)，人員疏散安全余量將明顯下降，但建筑內(nèi)人員仍能安全疏散，消防設(shè)計(jì)可行。為了有效控制此區(qū)域內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展，降低人員疏散的危險(xiǎn)性和火災(zāi)撲救的難度，應(yīng)做好自動(dòng)滅火系統(tǒng)與機(jī)械排煙系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)工作，防止火災(zāi)時(shí)消防設(shè)施不動(dòng)作造成系統(tǒng)失效的情況出現(xiàn)。

通過定性分析及定量模擬計(jì)算，本項(xiàng)目單體游樂區(qū)域按照防火分區(qū)面積不大于10000㎡進(jìn)行控制，為進(jìn)一步確保單體游樂區(qū)域消防設(shè)計(jì)安全性，還應(yīng)考慮加強(qiáng)幾點(diǎn)措施：（1）防火分區(qū)內(nèi)功能房間面積不大于300㎡，應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)探測、報(bào)警系統(tǒng)及自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng);面積大于50㎡的功能房間，設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施;（2）防火分區(qū)內(nèi)功能房間內(nèi)任意一點(diǎn)至房間門的疏散距離不應(yīng)大于25m，防火分區(qū)內(nèi)功能房間采用耐火極限不低于2.00h的防火隔墻、1.50h的樓板及甲級(jí)防火門。（3）裝修應(yīng)采用不然或難燃材料。（4）采用火災(zāi)探測采取紅外光束感煙探測和光截面火焰探測等多種大空間火災(zāi)探測方式加強(qiáng)火災(zāi)預(yù)警;（5）消防應(yīng)急照明的應(yīng)急工作時(shí)間不小于1.5h，設(shè)置連續(xù)可視的燈光疏散指示標(biāo)志，間距不大于5.0m，在走道轉(zhuǎn)角區(qū)不大于0.5m。

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收稿日期：2021-05-26

*基金項(xiàng)目：山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（軟科學(xué)項(xiàng)目）（2020RKB01772）。

作者簡介：鄭宗柱（1975—），男，山東泰安人，本科，研究方向：大空間火災(zāi)煙氣流動(dòng)與控制。

Research on the Fire Control Effect of Different Fire Scenes in a Typical Indoor Large Stadium in a Large Children's Playground

ZHENG Zongzhu， WANG Jun

（1.Yantai fire rescue detachment，Yantai Shandong? 264000;

2.Ludong University， Yantai Shandong? 264000）

Abstract：Indoor large-scale children's playground is a rising industry in recent years， which has moved the traditional outdoor amusement projects into indoor venues， it not only improves the entertainment experience level of guests， but also brings some fire problems and safety challenges， diversified business forms， high concentration of personnel， large fire load， these factors greatly increase the difficulty of personnel safety evacuation and fire fighting. The existing national codes have no clear provisions on the division of fire compartments of large children's indoor amusement parks， in order to ensure the use of buildings and fire safety， it is necessary to propose corresponding solutions to the doubts in the fire protection design， the feasibility of the whole design scheme is analyzed from the perspective of fire safety， confirm that it meets the requirements of fire safety specifications.

Keywords：Large children's playground; Indoor large space venues; Fire scene; Fire control effect