性能化消防设计在大型室内水上游乐场所的应用

●姜 红

(抚顺市消防支队，辽宁抚顺 113000)

近年来，为了满足人们日益丰富的休闲娱乐需求，各类大型水上游乐场所在全国各地拔地而起，由于其建筑使用功能的需要和造型设计的独特性，普遍存在防火分区面积超规的问题。现以某水公园为例，浅析如何利用性能化消防设计的方法解决大型室内水上游乐场所防火分区面积超规问题。

1 水公园建筑概况

该项目是一处以水上娱乐项目为主要内容的游乐园，以独具特色的巴厘岛风情为设计主题，集休闲、水上娱乐、餐饮、竞技、拓展等多种游乐功能于一体。室内水公园总建筑面积约1．9万m2，地上四层，地下一层，建筑高度约为24 m;建筑功能包括水上娱乐、餐饮、厨房、更衣室、洗浴室、造浪机房、送排风机房、配电间、监控室等;室内设备包括室内水寨、室内双蟒滑道及家庭皮筏、室内水上过山车、室内冲浪模拟器、室内儿童滑道和室内漂流河等。室内水公园内共设6个防火分区，参数统计见表1。

表1 某水公园防火分区的划分

2 防火分区面积超规问题

该水公园现有建筑消防设计中主要存在S1防火分区面积超规的问题。S1防火分区是室内水公园的核心区域，主要功能为戏水大厅、休息包间、餐饮区等，该防火分区由一层戏水大厅及二、三、四层各层平台组成，最大高度为24 m，防火分区总面积达到15 295．91 m2。由于建筑空间高大，无法利用防火墙、防火卷帘等防火措施实现分隔。此外，由于戏水大厅内设置有大型滑道、水上过山车等多个大型游乐设备，最大设备高度可达17．5 m，而造浪池、漂流河等大面积水域使得建筑平面超大，超过一般的游泳馆、体育馆，并且水滑管道涉及整个水区，受使用功能和空间高度的限制，无法实现该空间的防火分隔。因此防火分区S1不满足《建规设计防火规范》第5．1．7条“建筑物耐火等级为一、二级时，防火分区最大允许建筑面积为2 500 m2”的规定，超出规范要求的比例为612%。

3 解决室内水公园防火分区面积超规问题的技术措施

针对S1防火分区面积超规问题，根据建筑实际火灾危险性，利用性能化消防设计方法，运用消防安全工程学原理，拟采取以下措施，确认其消防安全性能是否可以达到规范要求的同等水平。

3．1 室内采用不燃材料装修

对于S1防火分区内戏水大厅部分，由于室内水公园的建筑特点、运营方式、使用要求等原因，存在的可燃物较少，火灾危险性相对较小。为减少因室内装饰装修增加的火灾荷载，要求休息包间、餐饮区内应采用经阻燃处理的桌椅，室内水公园内应采用不燃材料装修，若有少量可燃材料装修应经阻燃处理，且不低于B1级。

3．2 增设电气火灾监控系统

由于室内水公园内用电游乐设施及照明线路较多，用电量大，为预防建筑内发生电气火灾，应在该建筑各层、各级配电箱处设置电气火灾监控系统，探测漏电电流、过电流信号，发出声光报警信号，准确报出故障线路地址，以防止电气火灾的发生，实现早期电气火灾的探测报警。

3．3 所有厨房采用“防火单元”设计

厨房作为食品加工处理的区域，经常动火，是室内水公园建筑内火灾危险性最大的部位，因此，室内水公园内的所有厨房应采用“防火单元”的形式设计。防火单元是在建筑物某些部位划分出的能阻止火势蔓延的单独区域或独立空间。为提高厨房区域的消防安全，保证发生火灾后不会蔓延至其他空间，对外部的人员、财产不造成威胁，各层厨房应采用乙级防火门窗、耐火极限分别不小于1．0 h的楼板和不小于2．0 h的隔墙与其他部位分隔，并在厨房内设置独立的机械排烟系统和通风换气系统。

3．4 利用漂流河形成防火隔离带

一层戏水大厅内设置有面积为2 188．9 m2的环形漂流河，可以利用漂流河在S1防火分区的戏水大厅内形成防火隔离带。所谓防火隔离带就是在有可燃物的建筑物中划分出一段区域，这个区域内的建筑构件及装修全部为非燃材料(且该区域内不存在可燃物)并采取有效的防烟措施，阻挡防火隔离带一侧的烟火向另一侧蔓延，从而在空间上形成一个无形的防火分隔区域。

3．5 增设线型红外光束感烟火灾探测器

S1防火分区的一层休息包间、四层餐饮区内均设置了点型感烟火灾探测器，厨房内设置了点型感温火灾探测器，而大空间的戏水大厅内未设置火灾探测器。为提高戏水大厅内火灾探测能力，要求在室内水公园戏水大厅内增设线型红外光束感烟火灾探测器，并使其与设置在屋顶的机械排烟系统联动。

3．6 机械排烟系统优化设计

S1防火分区中庭设计14台平时排风、火灾时排烟的轴流排烟风机，每台风机排烟量为59 808 m3·h-1，总排烟量达到837 312 m3·h-1，其排烟量可以保证各中庭按其体积的每小时4次换气进行排烟。

4 人员疏散安全性分析

针对上述问题及相关技术措施，运用消防安全工程学的相关原理和方法，通过设定相应的火灾场景进行定性分析，利用已被接受的模拟仿真工具、方法和性能判定标准，模拟发生火灾时，建筑物内游客及工作人员是否能够安全疏散到室内外安全地点。对于建筑内人员生命安全而言，最重要的安全标准是火灾发生时，可用安全疏散时间大于所需安全疏散时间，即tAEST＞tREST。如果能满足这个条件，说明消防设计方案是可行的，能够保证人员的疏散安全。本项目采用了国际通用的精细网络模型Building Exodus(以下简记为Exodus)对人员疏散行动时间进行模拟计算，通过对各火灾场景和疏散场景的模拟计算，得到火灾环境下可用安全疏散时间tAEST及人员疏散所需时间tREST，见表2。表中火灾场景A指一层包间内起火，B指一层厨房内起火，C指二层男更衣室起火，D指三层餐饮区起火，E指四层餐饮区起火;10指自动喷水灭火系统有效，排烟系统失效，01指自动喷水灭火系统失效，排烟系统有效，00指两者都失效，11指两者都有效。

表2 各火灾场景的人员疏散安全分析

S1分区一层 420 645 -225 A00不安全S1分区二层 369 286．5 82．5 安全S1分区三层 316 241．5 74．5 安全S1分区四层 254 276 -22不安全S1分区一层 ＞1 200 508．5 ＞691．5 B10安全S1分区二层 1 128 286．5 841．5 安全S1分区三层 1 005 241．5 763．5 安全S1分区四层 741 276 465安全S1 分区一层 943 508．5 434．5 B01安全S1分区二层 754 286．5 467．5 安全S1分区三层 680 241．5 438．5 安全S1分区四层 486 276 210安全S1 分区一层 926 508．5 417．5 B00安全S1分区二层 742 286．5 455．5 安全S1分区三层 664 241．5 422．5 安全S1分区四层 469 276 193不安全C01 S3防火分区 300 345 -45 不安全C00 S3防火分区 284 345 -61 不安全C11 S3防火分区 369 345 24 安全D10 S4 防火分区 349 325．5 23．5安全C10 S3防火分区 323 345 -22安全D01 S4防火分区 345 325．5 19．5 安全D00 S4防火分区 332 325．5 6．5 安全S1分区一层 ＞1 200 508．5 ＞691．5 E10安全S1分区二层 ＞1 200 286．5 ＞913．5 安全S1分区三层 ＞1 200 241．5 ＞958．5 安全S1分区四层 284 207 77安全S1分区一层 ＞1 200 508．5 ＞691．5 E01安全S1分区二层 ＞1 200 286．5 ＞913．5 安全S1分区三层 937 241．5 695．5 安全S1分区四层 278 207 71安全S1分区一层 ＞1 200 508．5 ＞691．5 E00安全S1分区二层 ＞1 200 286．5 ＞913．5 安全S1分区三层 895 241．5 653．5 安全S1分区四层 272 207 65安全

由表2可知:(1)在自动喷水灭火系统失效的A01、A00场景中，S1防火分区的一层和四层人员疏散的安全余量为负值，但在自动喷水灭火系统有效的A10场景中，S1防火分区各层人员疏散的安全余量均为正值，因此，应提高S1防火分区内自动喷水灭火系统的动作可靠性，保证火灾时及时有效动作。(2)在自动喷水灭火系统与排烟系统未同时动作的C10、C01、C00场景中，人员疏散的安全余量为负值，但在自动喷水灭火系统与排烟系统同时动作的C11场景中，人员疏散的安全余量为正值，因此，应提高S3防火分区内自动喷水灭火系统和排烟系统的动作可靠性，保证火灾时及时有效动作。(3)在其他场景中人员疏散所需时间均小于人员疏散可用时间值，各消防安全问题初步解决方案能够满足人员安全疏散的消防安全目标。

5 结论

针对本项目的消防安全问题及相关技术措施，通过设计相关火灾场景及人员疏散仿真进行验证，结果表明:在采用不燃材料进行室内装修，减少火灾荷载的基础上，通过增设电气火灾监控系统和线型红外光束感烟火灾探测器提高S1防火分区内火灾探测能力，利用漂流河等水区进行防火隔离，所有厨房采用“防火单元”设计后，该防火分区的消防安全水平能够满足设定的消防安全目标，该防火分区设计是可行的，可以使其消防设计方案达到国家现行消防技术标准规定的安全水平。由此可见，性能化消防设计是解决大空间、超规范和一些有特殊要求建筑物的消防设计的行之有效的方法之一，随着性能化防火设计方法和步骤的日趋完善，不但能将先进的消防技术及时运用于建筑设计与施工实践中，同时也使建筑物的消防安全得到更好的保障。

［1］公安部沈阳消防研究所．丰远巴厘水公园室内水公园消防安全咨询报告［R］．

［2］朱力平．消防工程师手册［M］．南京：南京大学出版社，2005．

［3］GB 50016-2006，建筑设计防火规范［S］．