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【消防水知識】給水排水 |室內滑雪場館水消防系統(tǒng)設計
近年來室內滑雪場館建設在全國一、二線城市興起，由于該類建筑體量大、空間通透性要求高、環(huán)境溫度低等原因，為實現(xiàn)此類項目特定的使用功能、建筑效果及構造需求，在依照現(xiàn)行國家防火技術規(guī)范進行設計時存在消防設計難點。因此，需要運用消防安全工程學的原理進行特殊消防設計評估，并針對消防設計難點提出相應的消防安全策略，確保其消防安全達到規(guī)范要求的同等水平。由于室內滑雪場館冷區(qū)內低溫的保溫要求，常年需維持在-3~-5℃，常規(guī)的水消防系統(tǒng)管道容易結凍，無法按照常規(guī)方式設置濕式消火栓及自動噴水滅火系統(tǒng)。水消防系統(tǒng)設計中存在一些按現(xiàn)行規(guī)范設計難以實現(xiàn)的難點，一般需要做特殊消防性能化設計評估，本文結合室內滑雪場館的一個實際工程案例，針對室內滑雪場館水消防系統(tǒng)設計進行分析。
1項目概況
武漢市四新方島室內滑雪館坐落于武漢市漢陽區(qū)四新方島片區(qū)。本項目滑雪館總長度約255m，寬度約81.2m，主體為單層，局部設置3層配套用房。滑雪館分為冷區(qū)和暖區(qū)，冷區(qū)為滑雪區(qū)和戲雪區(qū)，暖區(qū)為滑雪館冷區(qū)之外的為滑雪館服務的配套用房、設備用房及配套商業(yè)?；^內上人平臺最高高度為19.95m，滑雪館屋面最高點標高為35.5m?；^平面見圖1。
圖1滑雪館平面示意
2設計難點
2.1冷區(qū)室內消火栓系統(tǒng)設計難點
根據《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014，2018年版）8.2.1條規(guī)定，本項目滑雪館理應設置室內消火栓系統(tǒng)。但由于滑雪館冷區(qū)室內溫度低、濕度大的特點，室內消火栓的栓口處容易結冰，發(fā)生火災時，消火栓閥門可能出現(xiàn)因為結冰而開啟困難或無法正常打開的情況。且本項目冷區(qū)下方既無地下室也無設備夾層，管道無法從地下室或設備夾層直接伸至冷區(qū)。若大量室內消火栓系統(tǒng)給水管道在穿越保溫層，對保溫體系的效果影響較大，還可能導致室內與室外形成“熱橋效應”，造成能源浪費，運營成本增加。鑒于以上原因，本項目滑雪館冷區(qū)設置室內消火栓系統(tǒng)難度很大。
2.2冷區(qū)自動滅火系統(tǒng)設計難點
因《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014，2018年版）5.5.17條規(guī)定，其室內任一點至最近疏散門或安全出口的直線距離不應大于30m，當該場所設置自動噴水滅火系統(tǒng)時，室內任一點至最近安全出口的安全疏散距離可分別增加25%。根據特殊消防設計評估結果，為滿足冷區(qū)內嬉雪區(qū)及出發(fā)平臺、坡道中間平臺等人員可停留區(qū)域內任意一點至最近安全出口的疏散距離均小于37.5m，本項目冷區(qū)需設置自動噴水滅火系統(tǒng)。因冷區(qū)溫度常年維持在-3~-5℃，無法采用濕式自動噴水滅火系統(tǒng)或固定消防水炮滅火系統(tǒng)，只能采用干式或預作用系統(tǒng)，冷區(qū)凈高約10.7～17.5m,屬于高大空間場所，本設計冷區(qū)擬采用預作用固定消防水炮滅火系統(tǒng)。常規(guī)的固定消防水炮滅火系統(tǒng)為濕式系統(tǒng)，預作用固定消防水炮滅火系統(tǒng)突破了現(xiàn)行規(guī)范限制，這也是本項目設計的難點。
3設計策略
3.1室內消火栓系統(tǒng)及移動式細水霧滅火裝置
本項目滑雪館冷區(qū)主要功能為滑雪、嬉雪場所，運營期間室內溫度在0℃以下且相對濕度較高，建筑內大部分區(qū)域為雪覆蓋區(qū)域，這些區(qū)域本身的火災危險性較低，而且對滑雪館冷區(qū)裝飾裝修材料的燃燒性能等級提出了較高要求，全部采用A級不燃材料，冷區(qū)內發(fā)生火災的可能性也很低，國內已建成的滑雪館案例（如哈爾萬達茂室內滑雪樂園、廣州萬達茂室內滑雪樂園、浙江綠城天臺山冰雪樂園等）也多按不設置消火栓系統(tǒng)進行設計。某公司對本項目進行了特殊消防設計評估，考慮到滑雪館冷區(qū)的實際情況，結合滑雪館冷區(qū)的防火分隔要求以及火災荷載控制要求，評估結果認為：
①滑雪場冷區(qū)內可不設置室內消火栓系統(tǒng)，但應按嚴重危險級布置推車貯壓式ABC干粉滅火器；
②加強滑雪場微型消防站的建設，并宜配備移動式細水霧滅火裝置。
按性能化評估結果，冷區(qū)內可不設置室內消火栓，但筆者認為本著提高消防安全可靠性的角度，暖區(qū)內設置的室內消火栓可對冷區(qū)進行加強保護更好。故本項目雖然滑雪館冷區(qū)內未設置消火栓系統(tǒng)，但是在冷區(qū)保溫墻外的暖區(qū)靠近外墻部位設計了室內消火栓，依靠消火栓的保護半徑盡量對冷區(qū)能保護到的位置進行保護。鑒于本滑雪場館跨度較大，依靠暖區(qū)的消火栓能保護到冷區(qū)內的范圍有限，僅局限于冷區(qū)四周區(qū)域，冷區(qū)的中心區(qū)域尚無法保護到，本項目設計采用移動式細水霧滅火裝置對消火栓無法保護到的冷區(qū)進行加強保護。室內消火栓及移動式細水霧滅火裝置對冷區(qū)保護的分區(qū)見圖2。
圖2室內消火栓及移動式細水霧滅火裝置保護分區(qū)示意
移動式細水霧滅火裝置又稱細水霧槍，由供液裝置、開關閥、槍桿、細水霧噴嘴和水霧噴嘴（可選）等組成，以水為主要噴射介質，能夠快速轉換并控制細水霧或水霧噴出的噴射管槍。其分類如圖3所示。
圖3移動式細水霧滅火裝置分類
本項目移動式細水霧滅火裝置選用細水霧-水霧噴嘴聯(lián)用、汽油機泵組供液方式的推車式細水霧滅火裝置，其由汽油機、高壓泵、泄壓調壓閥、過濾器、水箱、卷盤、細水霧噴槍、壓力表、機架及進水管等組成。細水霧槍通過汽油機帶動高壓泵產生壓力水，通過調整細水霧噴槍，無需更換噴嘴即可實現(xiàn)水霧和細水霧兩種噴射模式。推車式細水霧滅火裝置的結構和外形分別見圖4和圖5?？紤]到冷區(qū)低溫環(huán)境的影響，設計考慮將推車式細水霧滅火裝置設置在保溫墻外的暖區(qū)且靠近冷區(qū)的部位避免結凍，當冷區(qū)中間區(qū)域（暖區(qū)設置的室內消火栓無法保護到的區(qū)域）發(fā)生火災時可由現(xiàn)場滅火人員或消防隊員利用人力將其推至火災現(xiàn)場啟動進行滅火，本項目共設置9套推車式細水霧滅火裝置，其平面布置見圖6。
圖4推車式細水霧滅火裝置結構
圖5推車式細水霧滅火裝置外形
圖6推車式細水霧滅火裝置布置
3.2自動滅火系統(tǒng)
因《固定消防炮滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50388-2003）中無預作用系統(tǒng)的設計相關要求，本設計參考“噴規(guī)”中的預作用系統(tǒng)。自動噴水滅火系統(tǒng)中預作用系統(tǒng)按自動控制方式分類及其特征見表1。
表1預作用的系統(tǒng)分類及其特征
本項目冷區(qū)屬于低溫場所，僅從防止誤充水的角度來說采用雙聯(lián)鎖預作用系統(tǒng)更好。但因雙聯(lián)鎖預作用系統(tǒng)，需要由火災自動報警系統(tǒng)和充氣管道上設置的壓力開關同時動作方可控制預作用裝置開啟，其對火災的響應時間相對較滯后、增大了滅火難度，故“噴規(guī)”對雙聯(lián)鎖預作用系統(tǒng)配水管道充水時間要求較短，不宜大于1min。為滿足“噴規(guī)”8.0.11條配水管道充水時間要求，需計算準工作狀態(tài)下，不充水系統(tǒng)最大允許的管道容積，計算方法如式（1）所示：
式中V——預作用系統(tǒng)報警閥后管道允許容積，L；
Q——充水流量，L/s(系統(tǒng)設計流量)；
t——允許充水時間，單連鎖系統(tǒng)為2min，雙聯(lián)鎖系統(tǒng)為1min。
本項目固定消防水炮滅火系統(tǒng)設計流量為40L/s,計算得單聯(lián)鎖和雙聯(lián)鎖預作用不充水系統(tǒng)最大允許的管道容積分別為4800L和2400L。固定消防水炮管徑按DN150，每米鋼管的水容積為17.67L，得出單聯(lián)鎖和雙聯(lián)鎖預作用不充水系統(tǒng)最大允許的管道長度分別約約272m和136m(即從預作用報警閥至最不利固定消防水炮的管長)。本項目僅冷區(qū)縱向跨度就長達160m,而因防凍要求報警閥只能設置在暖區(qū)，為了使配水管道充水時間盡量縮短，將報警閥間設置在暖區(qū)靠近冷區(qū)的位置，本項目從預作用報警閥至最不利固定消防水炮的管長約220m，遠大于雙聯(lián)鎖預作用不充水系統(tǒng)最大允許的管道長度。因此，本項目選用雙聯(lián)鎖預作用系統(tǒng)不合適。根據《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50116-2013)4.1.6條規(guī)定，需要火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制的消防設備，其聯(lián)動觸發(fā)信號應采用兩個獨立的報警觸發(fā)裝置報警信號的“與”邏輯組合。而這種報警信號應采用不同類型的報警信號（感煙探測器、感溫探測器、手動報警按鈕），只有兩種不同類型的報警信號同時動作，配水管道才會充水，這樣防止誤充水的效果也會非常好。從控制方式、防止誤充水效果、配水管道充水時間及適用條件綜合考慮，本項目選用單聯(lián)鎖預作用系統(tǒng)，并考慮平時可利用有壓氣體檢驗管道是否嚴密進而提高系統(tǒng)可靠性，系統(tǒng)采用充氣單聯(lián)鎖預作用固定消防水炮滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)原理見圖7。
圖7冷區(qū)預作用固定消防水炮滅火系統(tǒng)原理
本系統(tǒng)首先將固定消防水炮滅火系統(tǒng)設置為充氣單聯(lián)鎖預作用系統(tǒng)。消防聯(lián)動控制器處于自動狀態(tài)下，當火災報警系統(tǒng)接收到“同一報警區(qū)域內兩只及以上獨立不同類型的火災探測器或一只感煙火災探測器與一只手動火災報警按鈕”報警信號，作為觸發(fā)信號，消防聯(lián)動控制器自動啟動預作用裝置的電磁閥，從而控制預作用裝置的開啟；同時自動啟動消防泵。
4設計分析與總結
本工程將近年來興起的新產品移動式細水霧滅火裝置應用于項目中，該產品具有使用方便，一槍多用，隨時移動、靈活機動的優(yōu)點，在本項目中對暖區(qū)設置的室內消火栓無法保護到的冷區(qū)中間區(qū)域進行加強保護，作為快速移動的微型消防站使用。該產品在不適宜用水直接噴灑滅火場所如檔案室、變配電室、計算機房、古建筑等場所使用比消火栓直接噴水滅火更合理；同時在消防水源難以到達場所如大型室內滑雪場、大型冷庫、鐵路站臺、貨站、寺廟等場所使用也具有很大的優(yōu)勢。
現(xiàn)行《固定消防炮滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50388-2003)中沒有預作用固定消防水炮這一專業(yè)術語，且未對該滅火系統(tǒng)的配水管道充水時間做出規(guī)定。設計時做了相應改進，先將固定消防水炮滅火系統(tǒng)設置為預作用系統(tǒng)，系統(tǒng)的配水管道充水時間參照了“噴規(guī)”8.0.11條規(guī)定。因“噴規(guī)”對單聯(lián)鎖和雙聯(lián)鎖兩種預作用系統(tǒng)的配水管道充水時間要求不同，使得選用何種系統(tǒng)受限。因室內冷區(qū)屬于處于準工作狀態(tài)時嚴禁充水的場所，建議優(yōu)先選用雙聯(lián)鎖預作用固定消防水炮滅火系統(tǒng)，但需復核配水管道充水時間是否滿足“噴規(guī)”不大于1min的要求；若計算得配水管道充水時間大于1min且不大于2min時，不應采用雙聯(lián)鎖系統(tǒng)，可采用單聯(lián)鎖預作用固定消防水炮滅火系統(tǒng)。
5結語
（1）因現(xiàn)行消防設計規(guī)范對室內滑雪場館無針對性條文，不能涵蓋室內滑雪場消防設計，均需采用特殊消防設計評估。針對室內滑雪場冷區(qū)，是否需要做室內消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)，往往不同的消防性能化設計評估單位得出不同的結論。建議《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016）修訂時將室內滑雪場館消防設計納入其中，需要設置何種消防設施予以明確。
（2）當整個冷區(qū)（含戲雪區(qū)和滑雪區(qū)）全部設計固定消防水炮滅火系統(tǒng)時，鑒于室內滑雪場館一般面積比較大，配水管網較長，有時出現(xiàn)配水管道充水時間遠大于2min的情況，這就需要將預作用報警閥組盡量設置在環(huán)裝管網的中間位置且環(huán)狀管網中間增設聯(lián)通管使得從預作用報警閥至最不利固定消防水炮的距離盡量短以縮短配水管道的充水時間，或預作用固定消防水炮系統(tǒng)分成兩個甚至多個子系統(tǒng)，但會造成管道系統(tǒng)復雜，投資增加。建議以后規(guī)范修訂補充預作用固定消防水炮滅火系統(tǒng)專業(yè)術語，適當延長配水管道的充水時間要求。
（3）一般來說，往往項目設計在先，特殊消防設計評估一般有個過程和反復，導致項目可能已經設計完成，特殊消防設計評估才出結論，結果可能會造成對原設計有較大的修改。因此建議建設方在項目方案設計階段盡早委托特殊消防性能化設計評估單位，提前溝通影響各專業(yè)的消防設計內容，避免后期性能化設計評估結果對設計造成較大修改，從而影響項目的實施進展。
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