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余姚市时代广场项目的消防设计探讨

文章来源:海西给排水 发布时间:2015-11-01 08:49:19 阅读次数:3849 次 [关闭]

单位名称:上海三益建筑设计有限公司

单位地址:上海市长宁区愚园路11072号楼

联系电话:021-62112350转分机8669

摘要:本文就余姚市时代广场项目水消防系统设计作系统性阐述与剖析,针对新建城市综合体的特点,并结合本项目自身对消防的特殊要求,设计遵循以消为辅、立足自救,确定基础性消防设施方案。尤其对于地下车库采用闭式泡沫―水喷淋系统的应用技术加以说明,并提出在该系统设计中要探讨的问题。

关键词:城市综合体 水消防 闭式泡沫―水喷淋系统

1、引言

城市综合体建筑体量大、组成类型多、覆盖面积广、人员密集度高。一旦发生火灾,火势蔓延迅速,扑救难度大,往往造成重大经济损失和人员伤亡、后果非常严重。所以对于此类型的综合体建筑群,确定合理的消防系统方案尤为重要。

2、工程概况

该项目地处余姚新区,规划地块为南北狭长的商业、住宅混合用地,东西腹地较窄。基地总用地面积136678.0m2,总建筑面积640327.1m2,地下建筑面积237841.6 m2。整个地块分为A区、B区两大部分。

A区:由两栋二十六层商务办公、一栋十九层精品酒店、一栋四层购物中心以及地下两层汽车库组成。

B区:由六栋三十一层带底商的住宅,一栋四层精品商业、一栋二十五层五星级酒店、一栋十六层五A级写字楼及两层地下汽车库组成。总平面布置图1如下:

 

总平面布置图1

3、室内、外水消防系统:

3.1消防系统简介:

    本项目酒店及办公建筑均为一类高层公共建筑,依据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95 (2005年版)、《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005年版)、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97相关条文规定应设置室内、外消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、大空间智能型主动喷水灭火系统、闭式泡沫-水喷淋系统、柴油发电机房水喷雾系统、配电房及弱电机房采用七氟丙烷FM-200气体灭火系统等。

3.2、室外消防给水系统

    该项目位于余姚新区,周边市政给水管网配套完善,与基地相邻的主干道下均敷设有管径为DN500的市政给水管网,市政水压0.30MPa,为二路供水水源且水量充沛。

整个基地总建筑面积超过50m2,尽管地下车库联通,但上部建筑按消防间距相对独立布置。项目分两个地块开发,分别考虑同一时间内1次火灾次数。

AB区室外各引入两路DN300给水管,在基地内形成相对独立室外给水管网与消防合用低压环网,当生活用水达到最大小时用水量时,仍能保证全部消防用水量。最远端室外消火栓栓口压力大于0.10MPa(从地面算起)。

3.3、室内消防给水

该项目采用区域消防给水系统。分期建设、分期使用的区域消防给水系统,需同时满足分期实施的建筑消防要求。区域消防给水系统是指两幢及两幢以上建筑,由共用消防水池、消防水泵、高位消防水箱等消防设施供水的消防给水系统。

AB区在地下车库分别独立设置消防水泵房。消防水泵房负担各自区域消防给水,便于消防队员扑救控火。以下A区为例,消防水泵房设于地下二层汽车库内,消防水池有效容积为1008m3,确保火灾延续时间内室内消防用水量(为室内消火栓系统、自动喷水、泡沫等灭火系统需要同时开启的用水量)之和。有效容积18m3消防水箱置于最高建筑物的屋顶。A区消防系统用水量参数计算见表1

A区消防系统用水量计算   1

名称

消火栓系统

自动喷水系统

闭式泡沫―水喷淋系统

大空间智能型主动喷水灭火系统

室外用水量

L/s

室内用水量

L/s

火灾延续时间

h

用水量

L/s

火灾延续时间

h

用水量

L/s

火灾延续时间

h

用水量

L/s

火灾延续时间

h

购物中心(有中庭)

30

40

3

28

1

20

1

办公

30

40

2

21

1

酒店

30

40

3

21

1

库房

25

10

3

80

2

地下车库

20

10

2

65

1

按最大单体消防水量/m3

室外消火栓水量:324 m3(市政给水直供)

室内消火栓水量:432 m3(消防水池供水)

室内自喷淋水量:576 m3(消防水池供水)

3.3.1室内消火栓消防系统:

室内消火栓系统采用临时高压制。办公建筑高度97.04m,室内消火栓系统竖向分为两个区,高区由消防泵直接加压供水,低区通过减压阀减压后供水。购物中心建筑高度22.25m,室内消火栓系统与办公低区室内消火栓系统合用。酒店建筑高度74.04m,保证室内消火栓栓口处静压不大于1.00MPa,消火栓系统只设一个区,由消火栓泵出水管后设置独立减压阀供水。购物中心、办公、酒店的室内消火栓系统分区详见表2

购物中心、酒店、办公室内消火栓系统具体分区情况表2

功能

分区

对应楼层

供水方式

购物中心

低区

14

由消防泵通过减压阀减压后供水。

 

办公

低区

112

由消防泵通过减压阀减压后供水。

高区

13~26

由消防泵直接供水

酒店

低区

1~19

由消防泵通过减压阀减压后供水。

室内消火栓系统原理图2如下:

室内消火栓系统原理图 2

3.3.2自动喷水灭火系统:

自动喷水灭火系统采用临时高压制。购物中心地下室有库房,该喷淋用水量远远大于酒店与办公的喷淋用水量,所需供水压力确比其小。所以设置喷淋泵时采用分压供水,将购物中心与高层办公、酒店分开设置,降低管道承压,减少后续维护风险。消防水箱及稳压设备分别设在购物中心与办公楼的屋面最高处。

按喷淋配水管道的工作压力不应大于1.20MPa,喷淋系统分成若干区,湿式报警阀设于设备转换层或楼层公共消防水管井内,水力警铃设于公共走道部位。自动喷水灭火系统原理图3如下:

 

自动喷水灭火系统原理图3

3.3.3、地下车库消防系统:

依据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97中第7.3.1条:Ⅰ类地下汽车库、Ⅰ类修车库宜设置泡沫喷淋灭火系统。又依据当地消防部门批文:浙公消[2013]42号文中提到“地下汽车库同一层停车区域建筑面积大于5m2时,应设置自动泡沫喷淋系统,且满足《泡沫灭火系统设计规范》GB50151-2010的规定”。本项目地下车库总建筑面积237841.6 m2,设计遵循国家规范和当地消防部门意见,地下车库设置闭式泡沫―水喷淋系统。

此系统是在原有的湿式自动喷水灭火系统基础上增加了泡沫液供给装置,既可以喷水,又可以喷泡沫。该系统灭火机理是:采用水成膜灭火剂,隔绝燃烧物附近的空气,降低燃烧物表面温度的作用以外,还能在油类的液面上生成具有特殊灭火效果的水成薄膜。它不但能迅速地在燃烧液体表面扩散,还能阻隔燃烧液体受热形成的易燃汽化物向外蒸发。

闭式泡沫―水喷淋系统的工作原理:平时喷淋管网中充满有压水,当闭式喷头的玻璃球因火灾而爆破后,系统管网内的水向爆破的喷头流动,水流指示器动作,湿式报警阀开启,压力水通过报警控制阀、延迟器进入报警管道,水力警铃开始报警,同时压力开关开始动作,消防泵启动。在压力水通过报警阀管道的同时,也经过压力泄放阀管道打开压力泄放阀,把控制管道中的压力水泄放掉,使泡沫控制阀启动,泡沫罐胶囊内的水成膜泡沫液通过泡沫液控制阀、泡沫液出液管、单向阀、比例混合器后进入比例混合器的“真空区”,和从主管道进入比例混合器的水混合成泡沫混合液输向管网,2min内实现水―泡沫的转换,通过已爆破的喷头进行灭火。系统原理图4如下:

                                                                         

闭式泡沫―水喷淋系统原理图4

3.3.4 闭式泡沫―水喷淋系统的主要设计参数:

1)  供给强度不应小于6.5L/(min*m2)

2)  系统作用面积应为465m2

3)  当系统管道充水时,在8L/s的流量下,自系统启动至喷泡沫的时间不应大于2min

4)  持续喷泡沫的时间不应小于10min

5)  混合比:973采用3%低倍泡沫(用于扑灭非极性溶剂的火灾)

6)  喷头灭火所需最低工作压力0.05MPa

笔者在设计中关注到,由于喷头开启数目不同,要保证不论流量和压力如何变化,泡沫和水均能有一个精确的混合比,因此需采用压力式大范围比例混合器,确保在大流量范围内的混合精度。地下车库的防火分区形状较为规整时,可设一个比例混合器于防火分区的中部,当防火分区较狭长或不规则时,需设置多个比例混合器,为保证每个防护区中的混合液的输出时间不大于2min,从比例混合器的出口至该支管的最不利端喷头,水流经过的管道总容积应不大于960L8*2*60)。设计按上述原则布置。

对于大型地下车库,可分区域设报警阀室,泡沫罐放置于报警阀间内,使其报警口至控制阀的控制管路最短,水流阻力最小,控制型号最强。每个泡沫罐后可连接多个比例混合器,火灾发生后,泡沫罐内压力升高,与之相连的比例混合器均能达到工作压力,但仅有着火区域的比例混合器在水流的驱动下,实质上利用文丘里管原理开始工作。

4、几点探讨:

上文笔者重点介绍在民用建筑消防设计中采用闭式泡沫-水喷淋灭火系统的设计参数等等,该系统在实线中尚有些问题需深入探讨的,详述如下:

4.1、新版《泡沫灭火系统设计规范》关于闭式泡沫―水喷淋系统的作用面积、供水强度、水至泡沫液转换时间等设计参数与《自动喷水灭火系统设计规范》中提及的参数有较大出入,按《泡沫灭火系统设计规范》执行,系统用水量增大,导致土建及安装成本会相应增加。在实际运用中,闭式泡沫―水喷淋系统的控火、灭火的有效性还有待具体实施工程的考验。

4.2、闭式泡沫―水喷淋系统中的泡沫罐、管道及阀门的防腐技术尚待定论。换言之采用何种材质达到技术上先进又节省基建投资的经济合理性。由于泡沫混合液供给系统长期与泡沫液接触,泡沫液对管道具有一定的腐蚀性,泡沫液供给系统的管道及阀门应采用不锈钢材质,储液罐采用带胶囊形式。

4.3、泡沫混合液的出路,一旦火灾后泡沫联用系统需清洗,设备、管道内排出的含泡沫液的废水,排至雨水管网,将会污染河道水质,环卫防疫部门允许否?若将混和泡沫液排至生活污废水系统?将会增加污水处理厂的负荷和工艺流程。

4.4、闭式泡沫―水喷淋系统的设备和管路应每年检查一次,查看有无腐蚀、泄漏,若有则需进行压力试验。定期抽取泡沫液样品分析化验,检查有无过期泡沫原液,如不合格应予即时更换。系统维修保养需有一定技术知识、操作有素的师傅上岗。

5、结束语

    本文为笔者在消防设计中采用的新工艺、新设备,谈及设计中的一些问题初浅的体会,随着各类消防新型技术的日渐成熟,相信这些消防技术和设施会更好地运用到民用建筑中去、更具有实际操作性、更好地保护国家财产和人民的生命。笔者作为一名年轻的工程技术人员必须学的专业基础知识还很多很多、实是任重而道远,上文仅仅是抛砖引玉,请前辈们和同行们给予帮助指正。

参考文献:

1、《高层民用建筑设计防火规范》          GB50045-95 (2005年版)

2、《自动喷水灭火系统设计规范》          GB50084-2001(2005年版)

3、《泡沫灭火系统设计规范》              GB50151-2010

4、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97



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