大型娱乐建筑消防给水设计探讨

大型娱乐建筑消防给水设计探讨

吴静文

香港华艺设计顾问（深圳）有限公司

摘要：随着我国建筑的蓬勃发展，各种大型建筑不断涌现。大型建筑的功能复杂、多样化，导致消防给水系统的多样性。本文根据工程案例，对消防系统用水量及一次消防用水量的确定、设计过程中所需要注意的问题进行分析，供同行借鉴参考。

关键词：大型建筑；一次消防用水量；雨淋系统水幕系统；固定消防炮灭火系统

一、工程概况

某大型娱乐建筑总建筑面积25.8万m2，其中地上建筑面积16.4万m2，地下建筑面积9.4万m2，主要以影视为商业核心，同时包括了一些儿童体验中心、演艺剧场等功能。本工程地下一层为满堂地下室覆盖，满堂地下室上部高低错落地分布14栋单体建筑，其中1#楼为影视楼，建筑高度38.9m；3#楼为儿童体验中心，建筑高度23.9m；4#楼为商业中心，建筑高度19.0m；5#楼为多功能演艺厅，建筑高度18.5m（舞台26m）；7#～14#楼为文化休闲及娱乐功能的单体建筑，体量均较小。

二、消防用水量的确定

根据现行《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》等国家规范的要求，结合本工程不同单体建筑的特性设计了对应的特殊消防设施。本工程设置的消防设施见表1。

表1消防水灭火设施的设置

按照表1所示的消防设施，本工程的1次消防用水量按所有消防给水系统同时作用来计算，显然是不合适的。假设1#楼影视楼发生火灾，该区域可能将会动作的消防给水系统有室外消火栓、室内消火栓、自动喷水灭火系统、大空间智能型主动灭火系统（替代自动喷水灭火系统）自动消防水炮系统。假设5#楼剧场楼发生火灾，该区域可能将会动作的消防给水系统有室外消火栓、室内消火栓、自动喷水灭火系统、雨淋系统、水幕系统。自动消防水炮系统为1#楼的巨幕影厅服务，雨淋系统及水幕系统为5#剧场楼的舞台服务，显然两者是不可能同时作用的。本工程对消防给水系统的设计主要基于以下两点：①工程各个单体建筑同一时间的火灾发生次数为1次；②综合建筑物内可能发生火灾的各种情况，模拟最不利情况下可能发生的最大流量作为建筑物的消防流量。

由此，本工程消防给水系统有3种同时作用的系统组合：①1#影视楼——自动消防水炮系统、自动喷水灭火系统、室外消火栓系统、室内消火栓系统；②5#剧场楼——雨淋系统、水幕系统、自动喷水灭火系统、室外消火栓系统、室内消火栓系统；③其余位置——自动喷水灭火系统、室外消火栓系统、室内消火栓系统。本工程的消防一次灭火用水量按照上述3种组合的最大值确定，水量计算见表2。

表25#楼消防水灭火设施用水量

由表2可知，本工程室内外各系统最大灭火一次水量（按5#楼区域）确定为225L/s，消防储水池的容积确定为1000m3。

三、消防水泵房

消防水泵房设于地下l层，内设消防储水池1座，有效容积1000m3，并分为2格。水池进水管采用浮球阀控制水位，注水时间不大于48h。在消防水池旁设置水消防系统的消防泵，分别有：室内消火栓泵2台（1用1备）；自动喷水灭火系统供水泵3台（2用1备）；雨淋系统供水泵4台（3用1备）；水幕系统供水泵2台（1用1备）；自动消防水炮供水泵2台（1用1备）。各个系统的消防泵出水管上均设有防止系统超压的泄压阀组。

四、闭式自动喷水灭火系统的问题与对策

由于本工程单体众多且建筑功能复杂，合理选择、确定自动喷水灭火系统的类型、水量，使其符合建筑功能要求且经济、合理是系统设计的关键。对各个单体的不同功能区域进行了对比，各区域需要配置的自动喷水灭火系统的参数见表3。

表3自动喷水灭火系统消防用水量

注：综合考虑各部位的自动喷水灭火系统水量要求。自动喷水灭火系统的设计流量按80L/s考虑。

本工程由于地下室面积较大，为了避免自动喷水灭火系统湿式报警阀后的管道布置过于密集，湿式报警阀按照相对集中的原则来布置。系统在报警阀前成环状管网布置，并按集中、就近原则分区块，共设置了8处报警阀问。每个报警阀控制的喷头数不大于800只，每个防火分区、楼层均设有信号蝶阀、水流指示器、末段试水装置等。

五、特殊消防灭火系统的设计问题

本工程建筑功能较为复杂，有剧场、影视楼、商业区域等功能，以下笔者对舞台开式自动喷水灭火系统、几个大空间区域的消防设施的设置进行介绍。

（一）舞台雨淋系统

在5#楼剧院舞台的葡萄架下部设置雨淋系统，系统按《自动喷水灭火系统设计规范》严重危险级Ⅱ级设计。雨淋系统采用开式喷头，系统一旦动作，保护区内全面喷水，遏制和扑救火灾的效果较闭式系统更好。雨淋系统的开启采用火灾自动报警系统或传动管控制，自动开启雨淋阀和水泵后系统向开式洒水喷头供水、灭火。

需要雨淋系统保护的舞台面积为1215m2，采用8组雨淋阀并联供水，各组雨淋阀按舞台平面竖向均分，当两个喷水控制区的交界位置出现着火点时，两组雨淋阀同时动作。为保证喷头喷水有足够的穿透力到达着火点，雨淋系统选用流量系数K一115开式洒水喷头。雨淋系统平面布置见图1。

图1舞台雨淋系统平面布置示意

雨淋系统开启由电动（火灾自动报警系统）控制。当保护区内的火灾自动报警系统探测到火灾发生后发出信号，打开雨淋阀组的电磁阀，雨淋阀控制膜室的压力下降，雨淋阀开启雨淋泵自动开启，系统管网立即充满水，开式喷头喷水灭火。为了防止雨淋系统的误动作，当采用电动控制雨淋系统时，应由两个独立设置的火灾探测器同时动作后方可启动雨淋系统。雨淋系统准工作状态时，阀前管网压力由屋顶消防水箱（设于1#影视楼）稳压。舞台雨淋系统见图2。

（二）舞台水幕系统

5#楼剧院舞台与观众厅之间的舞台口设有金属防火幕。根据建筑专业的要求，其设于舞台口的金属防火幕耐火极限不能满足背火面温升大于3h，所以需设置防护冷却水幕系统向防火幕喷水。防火幕有效隔断了发生火灾的舞台与观众，并且阻挡了观众的视线，减少了可能出现的观众恐慌情况。水幕系统的控制方式与雨淋系统相同。

图2雨淋系统示意

（三）自动消防水炮系统

《高层民用建筑设计防火规范》要求，高层建筑除不宜用水扑救的部位外，均需设置自动喷水灭火系统保护。1#影视楼空间高度达到29.3m，见图3。超出了《自动喷水灭火系统设计规范》5.0.1A条规定的自动喷水灭火系统8～12m的适用高度。为满足该处的防火要求，笔者查阅了现行的大空间消防设计的规范、规程，归纳如下：

图31#楼5#巨幕影厅剖面示意

（1）根据相关规定，室内最大净空高度超过12m时，可设置大空间智能主动灭火装置或自动消防水炮灭火系统。

（2）自动消防水炮系统适用于高度超过8rn且火灾危险性较大的场所。其水量应按两门水炮同时射流到达防护区任意部位的要求考虑。

（3）《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》（DBJl5—34—2004）规定，大空间智能型主动喷水灭火系统采用顶部安装的喷洒型时设置场所的最大高度为25m，当采用侧墙或架空安装的喷射型时设置场所的最大高度不限。

5#巨幕影厅最大的空间高度为29.3m且其面积达到1225m2。内部无柱。根据上述规范的要求，设计采用自动消防水炮系统保护1#影视楼5#巨幕影厅。自动消防水炮系统按两门水炮的水射流同时到达防护区任一处火源部位的要求布置。1#影视楼5#巨幕影厅设置固定自动消防水炮2门，一次火灾时同时动作，水炮流量20L／s，最大射程50rn，入口工作压力0.8MPa，水平旋转角90º，垂直旋转角一85～60º，旋转速度9º/s。消防水炮自带雾化功能，当喷射角度在设置的雾化角范围内时，呈雾化状水流喷出，保护近距离范围内的人和物具有较高的安全性。其定位时间短，可以在较短的时间内有效控制火势蔓延或灭火。

（四）大空间智能型主动喷水灭火系统

本工程中，l#、10#楼中庭；1#影视楼6、7#巨幕影厅、5#楼剧场楼观众厅均为净空高度大于12m的高大空间，均已超出了《自动喷水灭火系统设计规范》5.0.1A条规定的自动喷水灭火系统8～12m的适用高度。考虑在日常的使用中上述部位均属于人员比较密集的区域，一旦发生火灾，由于大空间场所的缘故，火灾蔓延会比较迅速。在查阅相关规范后，确定上述区域采用大空间智能型主动喷水灭火系统作为替代自动喷水灭火系统保护的消防设施。系统设计参数：射水流量5L／s，入口工作压力0.6MPa，标准圆形保护半径20m。工作电压220V，大空间智能型主动喷水灭火装置与智能型探测组件为一体化设计。大空间智能型主动喷水灭火系统与自动喷水灭火系统合用一套供水系统。

六、结语

本工程设置的消防水灭火系统较多，在水消防设计中不仅要与建筑专业密切配合。在碰到一些功能区域的特殊消防系统以及当地的习惯做法等问题时，还需要与当地的审图公司及消防主管部门进行及时有效的沟通。