浅谈超高层建筑的消防设计

2015-07-19林飞平厦门准信机电工程有限公司福建厦门361000

中国新技术新产品 2015年15期

关键词：火灾自动报警系统超高层建筑

林飞平（厦门准信机电工程有限公司，福建　厦门　361000）

浅谈超高层建筑的消防设计

林飞平
（厦门准信机电工程有限公司，福建厦门361000）

摘要：近年来，厦门市超高层建筑越来越多。超高层建筑中的消防设计关系到生命财产安全，是建筑设计中的难点和重点。本文结合笔者多年来在高层建筑消防工程的设计和施工经验，浅谈超高层建筑的消防设计。

关键词：超高层建筑；消防给水系统；火灾自动报警系统；防烟排烟系统

一、引言

《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）对高层建筑的定义是：十层及十层以上的居住建筑或者建筑高度超过24m的公共建筑称为高层建筑，建筑高度在100m以上的称为超高层建筑。近年来，厦门市的超高层建筑越来越多。在国际上，2010年完工迪拜塔以828m的高度领先全世界。不久的将来迪拜还将建造一座高度超过1000m的大楼——纳赫勒港湾大楼。

二、超高层建筑火灾特点

超高层建筑火灾有以下几个特点：

1失火原因多

超高层建筑功能复杂，电气化和自动化程度高，用电设备多且用电量大，漏电、短路等故障的几率增加，容易形成点火源。另外，由于大楼内人员多，人为因素引发火灾的机率也会相应增多。

2火势蔓延快

超高层建筑一旦发生火灾特别容易造成火灾蔓延、扩大。一方面，超高层建筑内空气流动快。另一方面，超高层建筑都设有各种多而长的竖向井管，一旦室内起火，这些竖直通道的烟囱效应就会使烟火很容易快速蔓延。

3造成损失大

超高层建筑内居住的人员多而杂，楼层高，垂直疏散距离长，而疏散设施只有楼梯、避难层、屋顶停机坪，因此难以在较短时间内将人员全部撤离危险区，在慌乱中还难免发生摔死、摔伤、跳楼等惨剧。

4扑救困难

目前多数的登高消防车一般也只能达到50m左右的高度，厦门市目前的消防车能够有效供水的高度不足100m，这显然不能适应超高层建筑火灾扑救的需要。

图1　某大楼消火栓系统简略图

三、超高层建筑消防设施设计

超高层建筑的消防设计包含了消防通道、建筑耐火等级、安全疏散通道、消防给水系统、火灾自动报警系统、防排烟系统以及电气系统等概念，本文针对消防给水系统、火灾自动报警系统、防排烟系统的设计进行分析。

1消防给水系统

超高层建筑的消防给水设计与普通高层有不少差别。

（1）给水系统竖向分区

《高规》和《自动喷水灭火设计规范》（以下简称《喷规》）中对于消火栓系统和自动喷水灭火系统均有最大静压方面的要求。主要是出于消防管道的承压和水力均衡两方面的考虑。超高层建筑的高度超过100m，消火栓系统和喷淋系统的静压均超过规范的要求，因此必须进行分区。有些超高层设计对供水压力超过0.6MPa～0.8MPa的管段即进行分区，因此超高层的消防给水系统通常会有三个以上分区，同时辅以减压稳压型消火栓和减压孔板，以达到均衡供水的目的。

（2）给水系统分段供水

《喷规》第10.4.2条要求：“当水泵接合器的供水能力不能满足最不利点处作用面积的流量和压力要求时，应采取增压措施。”

随着建筑高度的增加，限于消防水泵的性能、减压阀组的减压特性和管道的耐压等因素，单次供水已经无法做到直接满足最不利点处的流量和压力要求。这种情况下就必须采取分段供水的方式，做法是在适当的避难层设置增压消防水池和加压水泵进行接力，地下室水泵房除了设置下部消防给水系统的加压泵外，还必须设置给增压消防水池供水的补水泵，此补水泵的流量不得小于上部建筑同时开放的消防系统的所有水量之和。规范没有对增压消防水池的储水量进行明确的要求，一般做法是不应小于火灾发生后的前10分钟内所有消防系统的用水量要求，并且必须有可靠的措施保证在增压消防水池的水被消耗的同时能够及时足量补充。

如果建筑的高度很高（如超过250m），就可能需要分三段供水，建筑高度越高，需要分段的数量就越多。而在分段供水的同时，各供水分段内超过静水压力要求的系统仍应进行竖向分区。

2火灾自动报警系统

根据《火灾自动报警系统设计规范》（以下简称《火规》）要求，超高层建筑属于特级保护对象。特级保护对象必须设控制中心报警系统。

2.1探测器设置

对于超高层建筑火灾报警系统，《火规》第8.1.4条要求，特级保护对象中的探测器应按计算公式N=S/K·A加密布置，其中修正系统K取值0.7～0.8。超高层建筑的变配电室、发电机房、皮带输送机以及电缆桥架上应考虑设置缆式线型探测器。使用可燃气体的场所还应设可燃气体探测器。

2.2漏电火灾报警系统

按照《高规》要求，超高层建筑还应设置漏电火灾报警系统，对各种配电箱及其传输干线漏电电流及温度进行监视，超过设定值的非消防电线路应及时切断，以防止发生电气火灾。

2.3火灾报警系统智能化

（1）图文显示系统（CRT）

超高层建筑火灾报警系统必须与图文显示装置实时通讯，图文显示系统能够直观显示火灾报警、动作反馈、故障等准确部位及其所在楼层的清晰图像，以便于值班人员快速确定目标并采取相应的措施，高智能的图文显示装置还应能在发生异常情况时向值班人员提供最简捷有效的处理方式，以最短的时间处理所发生的紧急情况。

（2）监控系统

火灾自动报警系统与监控系统的联动，是指在火灾之初，火场的摄像机可将现场画面迅速传至中央控制室，通过实景画面，值班人员可以立即确认火灾或是探测器误报，从而采取相应的行动，节省了值班人员到现场确认的时间，为抢救争取到最宝贵的时间。

（3）城市远程监控系统

《城市消防远程监控系统技术规范》于2008年1月1日起实施。超高层建筑应纳入城市远程监控系统的监控范围，火灾自动报警系统提供一个通讯接口，通过专用的通讯协议及网络与城市远程监控中心通讯，实现火灾的早期报警和建筑消防设施运行状态的集中监控。在城市远程监控系统网络内，任何一处建筑发生火灾，在几秒钟内即可将火警信息传送到城市远程监控中心，城市远程监控中心收到系统的报警信号，确认火警即可立即出警，争取时间最快将火灾补灭。

3建筑防排烟系统

据美国国家消防协会统计，在火灾遇难者中，只有不到20%是被烧死的，而超过70%的人是被燃烧所产生的烟雾窒息而死的。

超高层建筑火灾中人员疏散所需时间大致与建筑物高度成正比，一般人员疏散的时间较长。在疏散过程中，大楼的消防系统必须对烟雾进行有效的控制，使某些特定区域内的烟浓度始终能维持在建筑内人员可以忍受的水平。这些特定的区域包括公共走道、防烟前室、疏散楼梯间、避难层等。除了利用开窗、开放走廊等自然防烟排烟方式外，超高层建筑大都需要设置机械防烟排烟系统。

3.1机械加压送风防烟系统

设置机械加压送风系统的目的是为了在超高层建筑发生火灾时，提供不受烟气干扰的疏散路线和避难场所。设置这种系统的部位一般有不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室，有自然排烟的楼梯间但不具备自然排烟条件的前室，不具备自然排烟条件的消防电梯前室，合用前室、避难层等。对非火灾区域及疏散通道等应迅速采用机械加压送风的防烟措施，使该区域的空气压力高于火灾区域的空气压力，防止烟气的侵入，以控制火灾的蔓延。

3.2机械排烟系统

所谓机械排烟，是凭借机械设备强制性地将室内烟气排出室外。利用这种方式进行排烟在设计和使用上应划分防烟分区，合理有效地利用隔墙、挡烟垂壁等阻挡烟气扩散。一个设计优良的排烟系统，在火灾发生时能够排出80%的烟和热量，使发生火灾部位的烟雾浓度和温度大大降低。

3.3防烟排烟系统竖向分段设计

由于风机性能、风道阻力以及漏风等因素的影响，正压送风系统对超过32层的建筑进行送风时，最末端的风压无法满足要求，因此必须分为两个以上系统分段进行排烟，同理当建筑层数超过64层时，至少应设3个以上送风系统，送风机的设置位置可选择地下室、避难层、屋顶等处。

正压送风系统的新风入口与排烟系统的出风口应保持一定的距离，《高规》中没有明确的数据要求，仅说明“正压送风机的新风入口不应受到火、烟的威胁”，但《建筑设计防火规范》（以下简称《建规》）要求：“机械加压送风防烟系统和排烟补风系统的室外进风口宜布置在室外排烟口的下方，且高差不宜小于3.0m；当水平布置时，水平距离不宜小于10.0m。”《高规》的设计标准是高于《建规》的，而超高层建筑更应提高标准要求。