机场航站楼给排水消防设计

刘宽海

1 机场航站楼建筑特点

随着航空业的迅猛发展，机场航站楼已从过去的单一功能(办票、登机、候机)，逐步发展成为功能多样、超大空间的建筑集合体。航站楼作为超大型公共建筑，一般均为2层～3层，具有超大空间、超大体量的特点。

2 机场航站楼给水设计

2.1 航站楼给水系统的选择

一般机场均远离城市中心，所以多处于城市给水管网的末端，给水压力难以满足航站楼的使用要求。一般机场在总体规划设计上均对此有所考虑，设计中均设有一座加压水泵站，以提供整个机场的生活、消防用水，并保证满足其使用压力的要求。

2.2 航站楼饮用水供应

为满足旅客在候机过程中的饮水要求，在航站楼离港旅客候机区应设置饮水处。对航站楼这样超大体量的建筑来说，设置集中式的饮用水净化处理系统存在着管线超长、到达饮水器的水质无法保证等弊端，因此一般应选择分散设置单元式、小型一体化的饮用水净化消毒设备的设计方案。

3 机场航站楼排水设计

3.1 航站楼排水系统的选择

一般在机场总体规划设计上均有一座初级污水处理厂(站)，以接纳来自机场各区域的生活、生产排水，污废水经过初级处理后可以直接排入城市污水排水管道。航站楼室内排水系统一般遵循有中水回用要求的应采用污、废水分流制排水系统，厨房餐饮含油污水需经处理单独排放，其余生活污、废水可采用合流制排水系统。从节约水资源和降低运营成本的角度考虑，设计时可以考虑设置中水回用，处理达标后的废水可用于机场绿化的灌溉、卫生间大便器的冲洗，或用作景观水体的补充水。如韩国仁川新国际机场就设置了污水再生回用处理厂，其污水主要来源于该机场生活污水、食品加工废水以及航班客机所排放的废水。由于仁川地区水资源短缺，用水费用昂贵，为满足新机场对供水的需求，要求该污水处理厂60%以上的处理出水必须回用于机场所需。

3.2 同层排水技术在航站楼内的应用

由于一般航站楼各楼层的使用功能不一样，因此各层卫生间设置很难上下对齐，这时若采用传统的隔层排水系统会存在以下弊端:由于卫生洁具的排水支管及汇总管隔层安装，而航站楼内均为大空间，上层卫生洁具如果漏水，维修必须在下层进行，势必严重影响下层的正常使用;会对建筑平面功能布置上造成限制;卫生间下方不得设置电器设备用房、电梯机房、厨房等。而在航站楼内应用同层排水技术则可以较好地解决这些问题。

4 机场航站楼雨水设计

4.1 重力雨水排水系统

重力排水系统为一般的建筑较常采用，该系统有如下特征: 1)雨水管内呈气液两相流，空气占据了大约1/3的管道空间，为满足要求势必造成排水管管径较大。按设计规范要求，悬吊管应按非满流设计，充满度不大于0.8，排水坡度不小于5%，势必占据较多的建筑空间。2)单管连接的雨水斗不宜太多，因此使用的立管数量较多。3)雨水斗排水量较小，系统使用雨水斗数量相对较多。正是由于以上这些水力特征，制约了大屋面的工业及公共建筑选择重力流屋面雨水排水系统。

4.2 虹吸排水系统

屋面雨水虹吸排水系统的工作原理是利用屋面专用虹吸雨水漏斗实现气水分离，使系统呈负压状态形成压力排水。虹吸排水系统相对于重力排水系统，具有如下特征:1)雨水管内为满流状态。2)由于连续不断的虹吸作用，整个系统得以快速排放屋面雨水。3)虹吸排水系统管道均按满流有压状态设计，雨水悬吊管可做到无坡度敷设，当产生虹吸作用时，水流流速极高，管道有较强的自净能力。4)虹吸雨水斗在额定流量范围内具有气水分离、防涡流等功能，单个最大排水能力可达100 L/s以上。

通过比较，虹吸排水系统的优势是显而易见的，尤其在大屋面排水中其优势更加明显。目前多数机场航站楼的大屋面排水都采用虹吸排水系统。如首都国际机场的T3A航站楼、广州白云国际机场航站楼、上海浦东国际机场航站楼都采用了屋面雨水虹吸排水系统。虹吸排水系统不具有重力流雨水排水系统超重现期的排水能力，因此对应于建筑结构的100年设计使用年限，航站楼虹吸式雨水排水系统采用重现期不应小于50年。根据航站楼的重要性，为保证航站楼的有效正常全天候的使用功能，航站楼屋面必须设置溢流口或溢流系统，该系统与航站楼虹吸式雨水排水系统总排水能力不宜小于设计重现期为100年、降雨历时为5 min的设计雨水量。

5 机场航站楼消防设计

现代化的机场航站楼多采用单一大屋顶结构形式，这种结构形式的建筑通常表现为空间巨大、主入口靠外侧、大空间难以分隔、几层空间相互连通等特点，且其使用功能和建筑特点又决定了进出人员组成复杂、大厅的人员密度大、人员对疏散出口和疏散通道不熟悉。

一般认为，机场航站楼建筑火灾荷载相对较低，管理水平相对较高，火灾较少发生。但同时由于机场航站楼的体量大、周边长，限制了火灾救援的扑救面，不可分隔的巨大空间易造成烟气和火灾的迅速蔓延;另外航站楼人员密度大，人员疏散距离长，加上航站楼与充满油料的飞机紧邻，墙体及玻璃区域以及建筑其他部分可能受到飞机气流的影响，存在较大的火灾隐患。

目前大部分的机场航站楼采用基于性能化的方法进行防火安全设计。航站楼的消防系统有室外消火栓系统、室内消火栓系统、室内自动喷水灭火系统、水幕分隔系统、水幕保护系统、洁净气体灭火系统等。

5.1 消火栓灭火系统

机场航站楼可采取室内、室外消防共用给水管网的形式。考虑到航站楼建筑的特点，不宜设置屋顶高位消防水箱，另外整个系统敷设的管道较长(大型机场航站楼内的长廊长度大多超过1 000 m)，导致出现由于电压压降的原因造成消火栓箱水泵启动按钮无法正常工作的问题。基于以上原因，建议航站楼室内消火栓系统采用稳高压给水系统。

由于航站楼室内消火栓系统的给水管道较长，在校核水泵扬程时，沿程损失往往比较大，造成消防泵扬程也相应加大。为避免上述情况发生，可采取适当增加连通环管的方式，分区域设置消防环管，各区域环管互相连通，以降低管道水头损失。

5.2 自动喷水灭火系统

航站楼往往采用钢结构设计，屋面采用型钢压板。高大空间的地方，均是人员流动频繁的区域，可燃物较少。有限的可燃物不易蔓延，也不会对建筑物钢结构造成较大威胁，所以在净空高度超过12 m的高大空间区可不设置自动喷水灭火系统。若屋顶钢屋架结构采取了高温保护措施，可不必另外设置水喷淋保护措施。当然，上述区域是否设置自动喷水灭火系统，最终还应当根据整体建筑消防性能化分析报告中的结论确定。

除净空高度超过12 m以上的高大空间外，航站楼内的办公室、仓库、餐厅、厨房、行李分拣区、地下室货运装卸区、各类候机室、商店以及其他公共部位均应按现行规范的要求设置自动喷水灭火系统。而对大空间内的岛式建筑如办票岛、商业中心等处，同样也需设置自动喷水灭火系统，且该处所有喷头均应采用快速响应喷头。行李分拣区应尽量避免水渍的影响，为防止系统误动作，该处的自动喷水灭火系统形式宜选择预作用喷水灭火系统，行李分拣区内机械较多，为防止损坏喷头的玻璃泡，该处喷头可采用74℃易熔金属喷头。

5.3 自动喷水—泡沫联用灭火系统或水喷雾灭火系统

在航站楼的应急柴油发电机房内可采用自动喷水—泡沫联用灭火系统或水喷雾灭火系统。

5.4 洁净气体灭火系统

按照消防性能化分析的要求，航站楼里的中央控制机房、弱电机房、变配电房等不宜设置水喷淋灭火的区域可考虑设置七氟丙烷或IG-541等形式的洁净气体灭火系统，下面简单介绍两种系统各自的优缺点。七氟丙烷灭火系统灭火效率较高，对单一的保护空间而言灭火剂用量少，灭火剂存放的安全性好，单一系统相对占地面积小、质量轻。主要缺点是:灭火剂输送距离短，不适用于保护区之间高差大或输送距离远的区域，灭火剂成本高、灭火剂存在较大的温室效应。一般适用于500 m2以下、2 000 m以内的保护区域。IG-541混合气体灭火系统喷放过程不会对人体造成伤害，高压储存及气态输送使之成为保护半径最大的气体灭火系统。对于防护区数量多的工程可组合成较为简单的系统，日常维护成本低。主要缺点是:高压气态储存增加了储存的危险性，钢瓶数量多，占地面积大，高压管网会增加管网成本和施工难度，对深位火灾的灭火性能较差。

两种气体灭火系统的综合评估接近，可根据具体工程选用。如保护区域较少且集中宜采用七氟丙烷灭火系统，反之宜采用IG-541灭火系统。

［1］ GB 50015-2003，建筑给水排水设计规范［S］.

［2］ GB 50084-2001，自动喷水灭火系统设计规范［S］.

［3］ GB 50016-2006，建筑设计防火规范［S］.

［4］ 黄晓姜，善文源.自动喷水灭火系统设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.