老旧建筑改造项目中消防水系统的提升改造研究

郑 翔

(福州市建筑设计院有限责任公司 福建福州 350011)

0 引言

随着经济飞速发展，大量新建建筑不断兴起，与此同时，部分老旧建筑处于闲置状态。若是能对这些老旧建筑加以改造利用，不仅可节约资源，也能使其重新焕发活力，为城市的提升发展做出贡献。这种改造也符合我国建设“节约型社会”的要求。因此，许多城市开始对老旧建筑进行改造和利用。然而老旧建筑在改造过程中，不可避免会遇到消防水系统的提升改造问题。消防水系统改造关系到建筑的安全与质量、人民群众的生命财产安全，因此，是整个老旧建筑改造项目的重要组成部分。本文将通过福州人民会堂改造项目这一工程实例，研究并提出解决老旧建筑改造项目中消防水系统改造设计问题的建议。

1 项目背景及概况

福州人民会堂建于1995年，位于新权南路西侧，斗东路南侧。会堂的建筑面积为7623 m2，建筑高度23.45 m，共4层。根据《市政府专题会议纪要63号关于研究福州人民会堂改造有关工作的纪要》，按照“简约、端庄、大气”的原则，将福州人民会堂改造作为闽剧院排练演出场所，为我市闽剧艺术传承创新发展提供良好展示平台。

2 福州人民会堂改造项目消防水系统存在的问题[1]

2.1 规范问题

该项目建造时间距今已有二十多年，很多的规范、标准经过多次的更新、修订，图纸当初套用的消防规范与现行消防规范有较大的变化。原建筑消防水系统已不能满足现行规范的消防要求。目前没有专门针对老旧建筑改造可执行的规范，老旧建筑改造与新建建筑一样执行现行规范[2]。

通过查阅福州人民会堂的设计图纸，发现消防水系统设计中存在以下不符合现行规范要求的问题：①消火栓系统水泵控制方式为消火栓箱内启泵按钮启动，不符合现行规范的要求；②消防系统部分管道采用的管材不符合现行规范的要求；③消防系统管道连接方式不符合现行规范的要求；④卫生间未设置自动喷水灭火系统；⑤建筑高度超8 m的区域未按照高大空间场所的设计要求进行设计；⑥喷淋泵流量、扬程偏小，不满足现行规范要求；⑦消防车取水口数量不满足现行规范要求；⑧未进行机电工程抗震设计。

2.2 建筑改造方案引起的问题

建筑改造方案的调整内容：(1)建筑性质调整[3]：由于舞台净高要求，建筑高度进行了调整，原多层公共建筑调整为二类高层公共建筑；(2)建筑功能调整：一层：地下车库不变，宴会厅厨房调整为员工食堂和员工厨房，增加设备用房。二层：门厅不变，千人宴会厅调整为排练厅和舞台辅助用房。三层：千人礼堂调整为闽剧院剧场，增加了乐池和台仓，舞台和侧台均有扩大。四层：办公空间格局有调整。

上述建筑改造方案中的调整内容，导致原有消防水系统部分设计不满足现行规范的要求，具体如下：

(1)建筑消防用水量不符合现行规范的要求；

(2)消火栓栓口压力不满足现行规范要求；

(3)舞台区域建筑高度增加，净空高度超过12 m，导致原喷淋系统不能满足现行规范要求；

(4)建筑平面布局发生变化，导致原消火栓以及喷淋系统喷头的布置不能满足规范要求；

(5)部分区域装修吊顶发生变化，导致原喷淋系统喷头布置不能满足规范要求；

(6)一层增加了变配电房和发电机房，须增设相应的自动灭火系统。

2.3 建筑现状存在的问题

通过到福州人民会堂进行现场踏勘，发现现场存在以下问题：

(1)屋顶试验栓及阀门锈蚀严重，压力表缺失，如图1所示。

图1 屋顶试验栓现场

(2)风机房无吊顶，采用下垂型喷头不符合规范要求，如图2所示。

图2 风机房喷头布置

(3)二层前厅喷头未按照规范要求布置，受吊顶影响完全不能发挥灭火能力，如图3所示。

图3 二层前厅吊顶喷头布置

(4)部分办公房间未设置喷淋系统，如图4所示。

图4 办公室喷头布置

(5)所有消防管道锈蚀严重，已不能满足消防使用要求，如图5所示。

图5 消防管管道现场

3 福州人民会堂改造项目消防水系统提升方案制定

老旧建筑的消防改造提升工程一般从源头出发[4]，根据发现的问题制定设计方案，从而提升老旧建筑的消防水系统，解决其消防水系统现状不满足现行规范要求的问题。而制定消防水系统提升方案的难点，在于如何既能保证建筑改造后消防水系统符合现行规范、标准的规定，保证消防水系统的正常使用功能，又能够尽可能减少改造范围、内容，节省改造的费用。福州人民会堂改造项目除上述发现的消防水系统存在的问题外，在制定提升改造方案时还需要兼顾以下几点：(1)福州人民会堂建筑面积有限，消防水池水泵房提升改造的空间条件不足；(2)福州人民会堂与福州大饭店共用一套消防水系统；(3)福州人民会堂改造项目的改造费用有限。

3.1 消防供水系统

该建筑改造后按二类高层公共建筑(乙等剧场)，一级耐火等级设计。建筑体积为47 768.34m3，座位数为623个。室内消火栓系统：20 L/s (火灾延续时间2 h)； 室外消火栓系统：30 L/s (火灾延续时间2 h)；自动喷水灭火系统：40 L/s (火灾延续时间1 h)；大空间智能型主动喷水灭火系统：20 L/s(火灾延续时间1 h)；水喷雾灭火系统：20 L/s(火灾延续时间0.5 h)。室内外消防用水量为504 m3。福州大饭店地下室贮水池存有600 m3消防用水；消火栓泵流量为40 L/s，扬程115.6 m；喷淋泵流量30 L/s，扬程100 m；屋面水箱存有18 m3消防用水，屋面另设有室内消火栓系统、喷淋系统气压罐稳压设备各一套[5]。若消防给水系统与福州大饭店拆分独立设置，由于福州人民会堂建筑面积有限，无法提供504 m3消防水池所需要的建筑空间，原建筑结构荷载也无法满足要求。因此，消防供水系统仍保持现状，室内外消火栓系统、喷淋系统与福州大饭店共用一套供水系统。由于福州会堂与福州大饭店没有地下室连接，管道敷设在市政道路下，从福州大饭店消防泵房接至福州人民会堂，且喷淋系统仅有一根报警阀后的管道接至会堂。若新增埋地管道，会增加施工难度以及施工费用。因此，新增的大空间智能型主动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统，由会堂内部增设的消防设施独立供水，不再与福州大饭店共用一套供水系统。

3.2 室内消火栓系统

(1)原室内消火栓系统水泵控制方式为消火栓箱内启泵按钮启动，不符合现行规范的要求，应根据现行规范调整室内消火栓系统控制方式。

(2)消火栓栓口压力要求发生改变，原室内消火栓供水系统中，供给福州人民会堂给水干管上的减压阀阀后压力应进行相应调整；需要减压的消火栓的减压措施也应进行相应调整。

(3)建筑平面功能调整，消火栓位置根据改造后的建筑装修平面进行调整。

3.3 自动喷淋灭火系统

(1)建筑改造后建筑高度大于8m的区域，应按高大空间场所设置喷淋系统。高大空间场所喷淋系统的喷水强度增加，喷淋系统消防用水量也相应增加。福州大饭店空间有限，已无法增加消防水池容积，故采用大空间智能型主动喷水灭火系统代替喷淋系统。大空间智能型主动喷水灭火系统采用射水流量为5 L/s的自动扫描射水高空水炮，安装形式为吊装。为降低舞台葡萄架幕布的阻挡影响，系统增加了舞台葡萄架区域自动扫描射水高空水炮的设置数量。为了减少福州大饭店范围内的改造工程量，降低对福州大饭店营运的影响， 大空间智能型主动喷水灭火系统，以及会堂内发电机房水喷雾灭火系统，由福州人民会堂内部增设的消防设施独立供水。

(2)会堂内未设置喷淋系统的区域补充设置喷淋系统。建筑平面功能调整、装修吊顶区域、样式调整，喷头位置应根据改造后的建筑装修平面，按现行喷淋规范进行调整。

(3)根据电气专业要求，会堂一层区域增设发电机房、高低压配电房等电气房间，相应增设水喷雾灭火系统、七氟丙烷气体灭火系统。

(4)将设置在福州大饭店报警阀间内，属于福州人民会堂的减压阀组和报警阀组，移至会堂的消防泵房内，便于管理。

(5)福州大饭店消防泵房内的喷淋泵机组需进行更换：原泵组流量为30 L/s，需改为40 L/s，以满足改造后会堂喷淋系统的流量要求[6]。

3.4 室外消防系统

室外消防用水量为30 L/s，现状室外只有一个消防车取水口，应按现行规范要求，增设一个消防车取水口。室外消火栓系统按现状保持不变。

3.5 室外管线

室外消防管线锈蚀严重，需破路更换管道。

4 福州人民会堂改造项目消防水系统提升设计要点[7]

由于福州人民会堂与福州大饭店共用一套消防供水系统，因此，福州人民会堂改造项目的消防水系统提升改造同时，涉及福州人民会堂与福州大饭店两座老旧建筑。

4.1 福州人民会堂消防提升改造设计

(1)在会堂一层区域增设消防水泵房，水泵房内置一个72 m3成品消防水池(大空间智能型主动喷水灭火系统用水量为20 L/s，延续时间1 h，总用水量为72 m3；水喷雾系统用水量为20 L/s，延续时间0.5 h，总用水量为36 m3[8]；两个系统不同时使用，消防水池容积取大值)、两台大空间智能型主动喷水灭火系统供水泵(兼做水喷雾泵)，以及一套气压罐稳压设备。会堂屋顶设置一个25 m3(有效容积18 m3)消防专用水箱，该水箱作为保持大空间智能型主动喷水灭火系统，以及会堂发电机房水喷雾系统静水压力的高位水箱。

(2)消火栓根据调整后的建筑平面，设置于楼梯间、走道等公共场所。消火栓的间距不大于30 m，水枪充实不小于13 m。消防箱内设置SNZ65消火栓、QZ19直流水枪、Φ65、25 m长衬胶水龙带和自带卷盘、消防报警按钮。消火栓给水设专管，组成环网。动压超过0.7 MPa的消火栓采用减压稳压消火栓，其栓口设定压力为0.35 MPa；0.50 MPa<动压<0.70 MPa的消火栓设减压孔板(栓后固定接口内安装，减压后栓口压力≥0.35 MPa)，安装详见15S202-59《室内消火栓安装》。消火栓给水设专管，组成环网。

(3)停车库、舞台的喷淋系统按中危险级Ⅱ级设计；其它场所均按中危险级I级[9]。喷淋系统中喷头与喷头的间距，喷头与墙体的间距，根据现行规范中不同危险等级的要求进行设置。安装在有吊顶场所采用ZSTX-15/68型(带装饰板下垂型)标准玻璃球洒水喷头，喷头动作温度68°C，ZSTX型洒水喷头朝下安装。 安装在无吊顶场所的采用ZSTZ-15/68型洒水喷头，喷头动作温度68℃，ZSTZ型洒水喷头朝上安装，喷头溅水盘与楼板的距离为75 mm～150 mm。净空高度大于800 mm闷顶和技术夹层内，应设置洒水喷头。吊顶内采用ZSTZ-15/68型洒水喷头(K=80)，喷头动作温度68℃。当梁、通风管道、成排布置的管道、桥架等障碍物的宽度大于1.2 m时，其下方应增设下垂型洒水喷头。下垂型洒水喷头下方不得有阻挡物。会堂喷淋系统的报警阀组以及报警阀组前的减压阀组设置在消防泵房内，减压阀处设置压力试验排水管。喷淋系统末端试水装置处设置专用的排水设施。

(4)改造后闽剧院的舞台葡萄架区域、观众席建筑高度大于8 m的区域、休息厅中庭区域设置大空间智能型主动喷水灭火系统。系统中设有水流指示器与信号阀，在装置的管网最不利点处设置模拟末端试水装置。每个装置前设有电磁阀与闸阀。电磁阀水平安装。一旦发生火灾，灭火装置立即检测火源，在确定火源后，灭火装置打开电磁阀并输出信号给集中控制装置，同时启动水泵射水进行灭火。

(5)改造后闽剧院的乐池和台仓底部设置消防排水设施。

4.2 涉及福州大饭店的消防提升改造设计

(1)消防水箱出水管上需安装流量开关，流量开关设置位置如图6所示。

图6 流量开关位置示意图

(2)室内消火栓系统、自动喷淋系统的出水干管上需安装压力开关，压力开关设置位置如图7所示。

(3)消防泵房内的喷淋泵机组需进行更换：原泵组流量为30 L/s，现流量需改为40 L/s，扬程提高至127 m。水泵基础需要重新设计。从出水干管上接出一路管道，直接引至福州会堂喷淋系统，如图8所示。

图8 喷淋泵出水管改造示意图

(4)取消原设置在酒店报警阀间内属于福州人民会堂喷淋系统的湿式报警阀组，将会堂喷淋系统的湿式报警阀组设置在会堂一层新增设的消防泵房内。

(5)取消原福州人民会堂室内消火栓系统供水干管上的比例式减压阀组，在供水干管上增设可调式减压阀组，减压阀组阀后压力需满足福州人民会堂改造后室内消火栓系统的压力要求，同时减压阀处应设置压力试验排水管。

4.3 管材、接口、管道敷设方式改造设计

(1)由于消防系统管道锈蚀严重，须进行更换。部分管道材质需根据现行规范要求，调整为加厚内外壁热镀锌钢管或内外壁热镀锌无缝钢管。

(2)镀锌钢管管径≤DN50的采用丝扣连接，>DN50的采用沟槽式管接头连接。

(3)金属排水管道穿楼板和防火墙的洞口间隙、套管间隙应采用防火材料封堵。塑料排水管、雨水管设置阻火圈应符合下列规定：当管道穿越防火墙时应在墙两侧管道上设置；建筑中明设管径大于或等于dn110排水立管穿越楼板时，应在楼板下侧管道上设置；当排水管道穿管道井壁时，应在井壁外侧管道上设置。

4.4 抗震设计[10]

(1)室内消防管道管径大于或等于DN65的水平管道，当其采用吊架、支架或托架固定时，应按《建筑机电工程抗震设计规范》(GB50981-2014)第8章的要求设置抗震支承。

(2)管道不应穿过抗震缝，但当给水管道必须穿越抗震缝时，宜靠近建筑物的下部穿越，并在抗震缝两边各装一个柔性管接头。

(3) 当管道穿过内墙或楼板时设置套管，套管与管道间的缝隙采用柔性防火材料封堵。

4.5 室外消防设计

(1)室外增设一个消防车取水口。

(2)引自福州大饭店的两根消火栓系统供水干管和一根喷淋系统供水干管，因时间长久，已锈蚀破损，需破路更换管道。

5 结论

通过梳理福州人民会堂改造项目工程实例经验，为今后其它老旧建筑改造项目的消防提升改造设计提供如下建议：

(1)解决此类问题的方法步骤：前决策、中执行、后评估。首先确定建筑是否具备提升改造的条件，提出解决问题的框架。进而按照解决问题的框架，结合改造方案图纸，并与其它专业设计人员配合，制定具体解决问题的设计方案，在施工图纸中得以体现。最终待项目通过消防验收后，判断改造设计方案是否使项目满足消防规范要求，分析改造设计方案是否最优化，从而积累老旧建筑改造项目的消防水系统提升改造设计经验。

(2)老旧建筑改造项目消防水系统主要存在的问题：①老旧建筑的消防水系统设计与现行规范差异大的问题，如消火栓系统水泵控制方式不符合现行规范的要求；②老旧建筑的现状问题，如管道腐蚀、设备老化、使用期间局部改造；③建筑改造方案导致消防设计标准提高的问题，如建筑高度调整，原多层公共建筑调整为二类高层公共建筑，消防设计标准提高。

(3)BIM技术具有全流程智能控制、全流程协同工作等特点。建议在老旧建筑改造项目中可引入BIM技术，有利于设备专业管线综合设计，减少管道碰撞、有利于统计拆改工程量，减少造价。

目前老旧建筑改造与新建建筑一样执行现行规范,消防水系统设计标准提高，要求对建筑硬件条件进行一定程度改造，这是老旧建筑改造项目的一个难点。要使老旧建筑的硬件条件满足现行规范对消防水系统的要求，往往要付出较大的代价。比如消防水池的增容、消防水泵型号提升等等。当老旧建筑硬件条件有限，即使经过改造也无法满足现行消防相关规范的要求时，是无法进行改造的。因此希望国家相关部门在满足消防安全的前提下，能够编制出适用于老旧建筑改造项目的规范，降低改造难度和改造成本， 从而使大量的老旧建筑能够重新焕发活力，为城市的提升发展做出贡献。