民用建筑中12～18 m高大空間場所自動滅火系統設計

權向科

（山東省濟南市消防救援支隊，山東 濟南 250000）

近些年隨著城鎮人口大量聚集，建筑行業迎來更大發展空間，為了滿足日常需求，高層建筑等成為首選。但與此同時，高層建筑火災事故頻發，成為威脅財產安全、健康安全的重要因素。高層建筑中電纜井分布廣泛，且電纜井火災是常見類型，該類型火災在高層建筑呈現特殊性，由于結構的復雜性，一旦電纜井發生火災，很容易形成“煙囪”效應，在很短時間內火勢會迅速蔓延向各層級，撲救難度較大，如果未及時采取正確、完善、規范的救援措施，很容易導致嚴重后果。因此，文章在探究民用建筑中12～18 m高大空間場所自動滅火系統設計時，需要關注電纜井火災特點和發生源頭。同時結合《自動噴水滅火系統設計規范》（GB 50084—2017)分析，該文件的實施對高大空間自動滅火系統設計和建設提供更多參考。因此，文章結合實際，以具體工程項目為例進行思考，并提出建議對促進民用建筑高大空間場所消防安全防護能力有積極作用。

1 工程案例闡述

文章研究探討的工程案例是一所大型商業綜合體建筑，屬于xx市的標志性建筑，建筑主體為兩棟單體建筑，其中包含多層超高層辦公樓，單層樓高為4.2 m，總體建筑高度為150.3 m。剩余部分以商業輔樓為主，總共分為五層，其中包含一個三層通高達到17.5 m的商業中庭，該區域作為交通空間，同時商業輔樓每層高度在6 m左右，第四層作為公共影院層，樓高9 m左右，該層中部分區域作為IMAX影廳，高度達到15 m。

基于工程建設特點、結構設計、主要職能來看，一旦電纜井出現火災事故，會造成嚴重的傷亡事故和財產損失。結合《建筑設計防火規范（2018年版）》（GB50016-2014)文件分析，電纜井、排煙井等為保證安全性，均采用單獨設置方式進行建設。同時電纜井與其他通道、走道之間的空隙需要用防火材料進行封堵，日常管理中應加強安全管控，對于發現的安全隱患督促整改，且持續監督后續，跟蹤整改結果。另外，想要實現及時救援，借助現代化技術、自動化技術，圍繞消防安全、建筑結構設計等構建自動滅火系統具有實用價值，在此以闡述的項目案例為對象，探究自動滅火系統設計要點和建設關鍵內容，進而為提升民用建筑消防安全防護水平提供支持。

2 高大空間場所自動滅火系統分析

結合國家提出的相關規范性文件要求分析，民用建筑12～18 m的高大空間場所自動消防滅火系統設計過程中可以采用兩種設計思路進行分析：第一，以自動噴水滅火系統為主；第二，以大空間智能型主動噴水滅火系統為主。結合上文闡述的工程案例項目結構特點和實用功能進行分析，從理論角度來看，兩大高層建筑采用上述兩種方法均可。為了提升工程的安全性、穩定性和降低成本支出，以上述案例中的商業中庭（17.50 m）和IMAX 影廳（15.00 m）為研究主體，結合具體結構等思考自動消防滅火系統最佳方案。

2.1 自動滅火系統設計方案比較分析

結合工程施工特點來看，該工程室內的消防系統依靠壓力觸發報警閥，進而發揮滅火系統優勢。商業中庭和 IMAX 影廳位于輔樓區域，整體高度相較而言，位于整體工程系統中低區噴淋加壓泵加壓供水區域，因此在設計自動消防滅火方案時，著重關注低區消防系統。為了保證得出最優設計方案，以自動噴水滅火系統和大空間智能型主動噴水滅火系統為基礎，提出三種設計方案假設思路，并對三種方案進行比較，從中選出最優方案。

方案1：考慮商業中庭的主要結構和IMAX影廳結構特點，以自動噴水滅火系統為主，設計當該系統被激活后，可以持續噴水1 h，且可以自動識別判斷火災發生時消防用水量，從而科學分配水資源給低區噴淋消防泵。

方案2：文章研究項目中商業中庭和IMAX影廳高大空間場所室內高度均超過12 m，危險等級達到中等，已經滿足大空間智能型主動噴水滅火系統設置要求，所以可以設置該系統實現消防安全，基于現有的規范文件要求分析，在實踐應用過程中，需要規范要求，設置標準型滅火裝置并保證系統在火災發生時，可以持續噴淋1 h以上，為了節約成本，可以與低區噴淋消防泵合用，不單獨設置大空間滅火消防泵，但需要注意，兩種滅火消防系統警報網絡、管線等存在差異，需要在報警閥之前實現分類，如此才能充分發揮作用。

方案3：商業中庭及IMAX影廳空間較大，結合相關文件要求，需要設計持續時間在1 h以上的大空間智能型主動噴水滅火系統，同時為了保證應用效果，需要設置單獨的滅火消防泵和管網系統。

綜合來看，三種設計思路各有優缺點，對比來看如下表1所示。綜合成本、技術能力、實用價值和設計可行性等因素進行分析，單獨設計大空間智能型主動噴水滅火系統或者自動噴水滅火系統還需要進行其他設置，需要在滅火系統上增添火災自動報警系統，實現雙方有效聯動，且一旦報警系統失靈，會導致滅火系統無法及時發揮作用。同時此種方案無形中增強施工難度，商業中庭和IMAX 影廳高度較大，人流量較為密集，因此需要保證自動滅火系統安全可靠，具有較高的成功率和及時響應能力，綜合來看，以自動噴水滅火系統為主進行設計最為有利。

表1 自動滅火系統設計方案優缺點比較總結表

2.2 自動噴水滅火系統設計

2.2.1 設計思路

結合上文對商業中庭（17.50 m）和IMAX影廳（15.00 m）滅火系統設計方案比較分析，確定以設計自動噴水滅火系統為主要思路。設計工程中，基于建筑特點，需要保證快速、高效響應能力，以及持續噴水能力。綜合來看，在電梯井和易發生火災區域采用早期抑制快速響應噴頭，持續噴水時間為1 h，噴頭間距為2.4～3 m，系統設計流量為10 L/S。IMAX影廳采用標注面積覆蓋噴頭系統，頂板噴頭噴水強度熒幕區域達到20 L/min·m2，持續噴水時間為2 h。觀眾區域設置10層噴頭，內置噴頭同頂板噴頭，系統設計流量100 L/S。頂噴和內置噴頭選擇大水滴、大流量系統普通灑水噴頭K=115，噴淋系統設計壓力為0.98 MPa。

2.2.2 噴頭布置

在進行自動滅火系統設計過程中，合理設置噴頭分布位置，直接關乎火災發生時，消防噴頭能否及時發揮作用及噴頭強度是否符合要求，關乎滅火效果。基于此，在設置噴頭位置時，科學、合理設計是基本原則，需要確保噴頭位置貼近火災容易發生區域，例如電纜井附近，同時需要在容易接觸火災熱煙氣流位置設置噴頭，從而確保報警裝置可以及時發揮作用，迅速識別火情激活滅火系統。另外，需要關注噴頭之間的距離，噴頭間距是決定噴頭保護面積的前提，如果噴頭保護面積過大或者過小，均會影響噴頭發揮作用時的效果和控火滅火作用。

基于現有規定分析，高大空間場所的噴頭間距應在1.8≤S（m）≤3.0范圍內，經過計算，最大噴頭保護面積為9 m2，最小保護面積需要結合壓力和最小間距進行計算。對于IMAX影廳而言，自動噴水滅火系統設計各項參數如下表2所示。

表2 IMAX影廳自動噴水滅火系統設計相關參數總結表

2.2.3 配水管道設計

想要保證滅火系統充分發揮作用，保證配水管道的強度和安全性是關鍵，而噴水強度與噴頭工作壓力、流量系數等有關，所以噴頭類型、噴頭設置分布等情況均會影響，而在上述因素確定情況下，如何設置分配管網，確定管路路徑、設置形式等也是思考重點，會對最終滅火效果產生干擾。

通常基于滅火系統流量確定管網布置形式，流量越大，需要保證管網配水管徑更大，反之亦然。從成本角度來看，分散設置報警閥，并在公共走廊和電纜井、樓梯、疏散通道等位置，分散設置管道，確保管線距離長度合理可有效保證消防安全。

2.2.4 自動噴水滅火系統消防流量設計

文章設計的消防系統方案噴頭間距不超過3 m，采用分倉庫型特殊應用噴頭。由于噴頭安裝方式的差異，出于安全考慮需要確保系統流量大于設計噴頭強度和作用面積的乘積。以研究案例為基礎進行分析，商業中庭區域共布置26個噴頭，IMAX影廳布置22個噴頭。與此同時，在實際應用過程中，消防系統噴水流量會受到室內設計的影響，進而影響系統實際效用發揮，所以在設計流量時需要考慮這一問題。

最終易于發生火災區域和電梯井附近需要確保系統流量達到10 L/S。IMAX影廳頂板噴頭噴水強度熒幕區域達到20 L/min·m2，持續噴水時間為2 h。觀眾區域內置噴頭同頂板噴頭，系統設計流量100 L/S。

2.2.5 自動噴水滅火系統水力計算相關問題分析

在計算過程中，如果將一個最高點或者最遠點作為最不利點進行計算，很容易導致計算出現失誤，例如影廳內部結構復雜，管道線路為了滿足消防滅火系統，呈現出2個“豐”字形結構，此時按照作用面積最高點或者最遠點作為最不利點進行計算必然無法保證結果精確，此時需要針對實際情況，針對性進行分析。同時實際設計過程中，消防系統還包括輔助設置，例如防火分區、每個樓層設置流水指示牌等，為了保證安全，需要科學設置水流指示器，尤其是中庭的防火分區與其他區域存在差異，所以需要更為嚴格分析，設置水流指示器。另外，對于研究案例工程而言，中庭和IMAX影廳為了保證安全，自動噴水滅火和大空間滅火兩個系統會同時發揮作用，此時消防水池的儲量需要保證兩個系統的需求，且新版《自動噴水滅火系統設計規范》（GB 50084—2017）實施不久，雖然對民用建筑的噴頭設計等提出相關要求，但市場上相關行業發展相對緩慢，很多噴頭產品購買難度較大且成本較高，為了解決這一問題，施工方會建議相關方修改設計方案，這對于推動自動噴水滅火設計推廣帶來阻礙，雖然已經提出解決對策，但實際效果并不理想，仍為承包方或者供應商帶來壓力，此時需要在設計時做好三方信息交互，確保相關方提前做好準備，這對于嚴格按照設計方案施工、防止后續出現問題極為有利。

3 結語

綜上所述，結合當前《自動噴水滅火系統設計規范》（GB 50084—2017）中對高大空間場所自動滅火系統的要求，結合常見的火災事故類型和事故發生特點，例如電纜井火災事故等，探究現有的自動滅火系統設計思路可信性和實用價值，總結設計方案的優缺點，選擇最佳設計思路，然后探究設計方案實踐過程中面臨的問題，提出應對策略，從而為同類型工程項目建設自動滅火系統提供借鑒。與此同時，由于工程結構和主要職能等存在差異，需要明確以往的設計經驗和建設經驗只具備參考價值，無法完全照搬，在實踐應用過程中，仍需要基于具體工程項目的特點，在計算結果和具體要求指引下，確定最終的消防滅火設計方案，如此才能真正保證系統充分發揮價值，提升建筑消防安全。