某大型城市综合体消防与喷淋的设计方案探讨

巩师俞

（北京城建设计发展集团股份有限公司，北京100037）

0 引言

随着我国经济的发展，许多城市在大力建设综合性质的公共建筑，这种综合性的建筑不但满足了人们日常工作和生活需要，而且有些已经成为了城市的一张亮丽名片。由于大型城市综合体的复杂性，在设计过程中如何对消防系统进行合理的设计，是一个值得探讨的内容。

1 工程概况

本项目为某市的“城市标杆性综合体”，位于市新区，分南北2个地块，地块之间由市政道路分隔开，总用地面积105.36亩，总建筑面积19万m2。北地块内主要设置图书馆、博物美术馆、科技馆、商业及地下停车场，设计成以公共文化产业为主导、文化消费为核心，以科技体验为特色的都市文化休闲综合体；南地块主要设置行政审批、公共资源交易、商业及地下停车场，设计成体现服务型政府特色的新区综合文化政务标杆。

2 消火栓设计方案分析与探讨

2.1 室外消防系统

室外消防水量40 L/s，火灾延续时间3 h，地块周边市政基础设施较为完善，满足市政给水直供、两路水源[1]、水压等要求。

对于地块内室外消防管网的设计方案，国内目前主要有2种。①室外给水与消防设计成2套独立的管网，②室外给水与消防设计成1套共用的环状管网。前者可以将生活和消防2种不同种类的用水单独分开，由于2种水水价不同，可分别设置水表单独计量，该方案可避免后期使用混乱或“偷水”问题造成的水资源浪费，管理和维护界面也较为清晰，2种水的使用互不影响，但前期需建设2套管网，投资较高，且对室外管道敷设空间要求较高。后者优点在于共用1套给水管网，可节省前期建设的投资成本，对室外管道敷设空间也要求较小，但当一路水源发生故障时，另一路水源在满足70%[1]生产生活用水条件下，仍需提供全部消防水量，对管径核算要求严格；后期运营中需对2种水的使用进行严格管理，防止使用混乱造成的计量困难和水资源的浪费。

由于该2种方案均有不可代替的优点，使用的地域性也较为突出。在制定方案的同时，除了考虑建设方的建议外，一定要遵循当地消防部门和自来水部门的相关要求。本项目经综合考虑、沟通与论证之后，采用室外给水系统与消防系统为2套独立的管网布置方式，在满足规范要求的基础上，也达到了当地消防与自来水部门的相关要求。

2.2 室内消火栓系统

2.2.1 消火栓系统方案分析

该综合体功能较为复杂，在确定设计消防水量时，一定要按最大单体的消防水量进行计算。本项目采用南北地块共设1处消防泵房，来代替两地块分别设置消防泵房的方案，其优点是节省了分别设置消防泵房的投资，释放了地下车库更多的空间来设置停车位或其他功能房间，同时管理与维护也较为简单。

本项目的室内消火栓消防水量40 L/s，火灾延续时间3 h，总消防水量432 m3，采用临时高压系统，由位于南地块地下2层的消防水泵房及消防水池供水，由屋顶水箱间稳压。

2.2.2 消防干管水平成环与竖向成环方案对比与选择

竖向成环的优点在于节省管材，适用于类似住宅、塔楼或上下层功能布局较为统一的公建。由于本综合体功能的多样性，楼内每层布置均不相同，且各大单体使用方入驻较晚、商业区域招商后的格局划分，使得很难找到所有立管上下贯通的位置。因此每层水平成环[2]，在这种大型且功能复杂的项目中的优势凸显出来。将每层的环状管网布置在走道等公共区域，利用上下贯通的消防立管，将每层管网连接起来，虽然初期造价略高，但后期对使用方入驻后的装修，招商后的布局调整均影响较小[3]。

基于以上分析，本项目室内消火栓系统采用每层水平成环的方式，有效地解决了综合体内功能区复杂且不统一带来的各种问题。

3 喷淋系统设计方案的分析与探讨

除不宜用水保护或灭火的场所外，其余部分均采用自动喷水灭火系统。本项目涉及到的喷淋系统有湿式喷淋系统、预作用喷淋系统、泡沫-预作用喷淋系统。在规范规定[4]严禁误喷的场所，如美术博物馆、档案室等位置采用预作用喷水灭火系统外，其余设置喷淋的部位采用湿式自动喷水灭火系统。地下书库、商场、车库按中危险Ⅱ级设计，喷水强度8 L/（min·m2），博物美术馆、图书馆、科技馆、公共资源中心、行政审批中心按中危险Ⅰ级设计，喷水强度6 L/（min·m2）；持续喷水时间：1 h；最不利点喷洒头工作压力0.1 MPa。系统设计用水量取40 L/s。

贮水池与消火栓系统合建，与消火栓系统共用消防泵房。

4 地下车库泡沫-水喷淋系统的分析与探讨

4.1 泡沫-水喷淋系统与参数的选择

跟当地消防部门沟通和相关规范[5]要求，本项目在地下车库区域内需设置泡沫-水喷淋系统。采用泡沫-预作用喷淋系统，作用面积为465 m2[6]，供水强度为 8 L/（min.m2），持续喷泡沫时间为 10 min，泡沫混合液与水的连续供给时间之和不应小于60 min。泡沫灭火剂为AFFF/ATC，比例为3%。设计流量按100 L/s设计。

4.2 泡沫-喷淋系统存在的问题及探讨

（1）响应时间对水流指示器、泡沫罐及泡沫比例混合器位置的影响

规范[6]规定：泡沫-湿式喷淋系统中，当系统管道充水时，在8 L/s的流量下，自系统启动至喷泡沫的时间不应大于2 min；泡沫-预作用喷淋系统中管道充水时间不宜大于1 min。

由于泡沫-喷淋系统的设计流量较大，造成报警阀组后的配水干管较大，通常为DN150或DN200[7]，如采用泡沫-湿式喷淋系统，在DN150的管段，8 L/s的流量下，流速仅为0.26 m/s，从泡沫比例混合器位置算起，混合液在2 min内仅能在DN150管道内通过的长度约54 m，若是DN200管道则会更短，意味着泡沫比例混合器至最末端喷头的长度受泡沫喷射时间的制约较为严重。泡沫-预作用喷淋系统的管道充水时间与GB50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》第8.0.11条规定一致，受管道充水时间的影响，在喷淋泵启动、大设计流量下1 min充水时间所通过的管道长度相对较远，但也不宜过长。因此本项目选用的为泡沫-预作用喷淋系统。

基于以上分析，泡沫-湿式喷淋系统和泡沫-预作用喷淋系统均受制于所能服务的“管道长度”要求，因此，设计过程中，尽量将水流指示器、泡沫比例混合器设置在防火分区中间处，使得泡沫比例混合器至末端喷头的长度不至于过大而超出规范要求。

（2）泡沫比例混合器规格的选择

现阶段仍在使用2004年实施的04 S206《自动喷水与水喷雾灭火设施安装》，该图集中的泡沫比例混合器规格较小，已无法满足GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》实施后的规格要求。目前国内能提供大流量泡沫比例混合器的生产厂家也较少，势必在设计和采购阶段造成一定的困难。

5 高大空间消防设计方案分析与探讨

根据规范《喷规》[4]规定，净空高度8 m≤h≤18 m的民用建筑高大空间，均可采用湿式喷淋系统，高度在8 m≤h≤12 m内，采用快速响应喷头（K＞115），高度在12 m≤h≤18 m内，采用非仓库型特殊应用喷头。

本项目在8 m≤h≤18 m的高大空间采用湿式喷淋系统，h≥18 m的高大空间采用标准型自动扫描射水高空水炮[8]，标准喷水流量5 L/s，标准工作压力0.6 MPa。

6 南北地块消防系统连通方案研究

南北地块之间由某东西走向的市政路隔开，造成南北块地下车库无法连通、也切断了水、暖、电等专业的系统。本项目在地下2层（车库层）设置跨市政路的下穿通道，使南北地块地下车库相互连通，同时也成为各专业系统的连接通道，从而保证了消防系统的整体性与可行性。

7 结论

（1）项目采用室外给水系统与消防系统为2套独立的管网布置方式，在满足规范规定的基础上，也达到了当地消防与自来水部门的相关要求。

（2）由于该综合体功能的多样性，每层布置的差异性，部分使用要求与后期招商格局的不确定性，使得很难找到所有立管上下贯通的位置。因此每层水平成环的消防管道布置方案，在这种大型且功能复杂的项目中的优势较为明显。

（3）除不宜用水保护或灭火的场所外，其余部分均采用自动喷水灭火系统。在地下车库区域采用泡沫-预作用喷淋系统，在美术博物馆、档案室等严禁误喷的场所，采用预作用喷水灭火系统，其余设置喷淋的部位采用湿式自动喷水灭火系统。

（4）泡沫-湿式喷淋系统中，在小流量条件和2 min的规定时间下，泡沫比例混合器至喷头末端的有效距离较小；泡沫-预作用喷淋系统中，泡沫比例混合器至喷头末端的有效距离受管道充水时间的影响，在喷淋泵启动、设计流量下1 min充水时间所通过的管道长度相对较远，但也不宜过长，因此，设计过程中，尽量将水流指示器、泡沫罐及其泡沫比例混合器设置在防火分区中间处，可使泡沫比例混合器至末端喷头的长度不至于过大而超出规范要求。图集（04 S206）中的泡沫比例混合器已无法满足GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》实施后的规格要求，且目前国内能提供大流量泡沫比例混合器的生产厂家也较少，会对设计和采购阶段的工作造成一定困难。

（5）在8 m≤h≤18 m的高大空间采用湿式喷淋系统，h≥18 m的高大空间采用标准型自动扫描射水高空水炮，标准喷水流量5 L/s，标准工作压力0.6 MPa。

（6）在地下2层（车库层）设置跨市政路的下穿通道，使南北地块地下车库相互连通，同时也成为各专业系统的连接通道，从而保证了消防系统的整体性与可行性。