大空间建筑消防给水系统设计探究

摘要：大空间建筑具有如下防火特点：空间高度高，不适合进行防烟和防火分隔，热气流在上升时会受被周围空气所稀释，进而冷却，只是普通火灾探测技术无法及时发现火灾。相较于普通建筑，大空间建筑的火灾危险性更大，所以需要它的消防给水设施具备灭火效果好、能扑灭初期火、反应迅速等要求。本文就大空间建筑的消防给水系统作了大致的论述，以期为我国大空间建筑在消防给水系统的设计上提供可供参考的意见和建议。

关键词：大空间建筑；消防给水系统；设计

文章编号：1674-3954（2013）09-0349-02

1 选择大空间建筑消防给水系统的类型

1.1雨淋系统

当大空间建筑的室内净空高度大于12m之时，可以使用雨淋系统，这在国内比较大的一些场所中已经得到了使用。但由于雨淋系统是开式系统，当火灾发生雨淋阀启动之后，在保护区内的所有喷头便会同时开始喷水，造成系统用水量增多，从而导致火灾发生；由于雨淋阀非常多，并且管道的布置极为复杂，导致施工安装存在一定的困难，并且还会对建筑美观性和完整性造成破坏作用；由于系统容易产生误操作行为，因此无论在任何时候，管网的压力波动都不能太大。所以，对大空间建筑来说，雨淋系统并非是一种理性的消防设施。

1.2普通闭式系统

《喷规》中规定，对净空高度处于12m以下的高大非仓库类的场所可在其中设置闭式系统，但此项规定针对的对象只是普通闭式喷头。对大空间建筑而言，由于火灾发生时，热对流会造成烟气要经过很长时间才能流动到上部位置，导致上层空间的升温速度非常慢，进而造成普通喷头需要较长响应时间，从而延误了最佳的灭火时机。此外，由于在大空间环境中，普通喷头喷射出来的水滴还未达到火焰处便会被火焰吹离或蒸发掉，造成水量大幅度减少，不能对火灾起到压制的作用。所以，使用普通的闭式系统还不能在大空间建筑中取得很好的灭火功效。

1.3大空间智能型的主动喷水系统

同传统的灭火系统相比，大空间智能型的主动喷水系统能主动寻找火源，并快速做出反应，从而使灭火效率得到了大幅度提升。相比于雨淋系统，此系统不用打开所有喷头便能达到相同灭火功效，使得耗水量大大减少。但此系统尚且欠缺喷水效果试验和工程实践，并且造价投资非常高，所以，此系统的使用也在一定程度上受到了限制。

1.4ESFR喷头闭式系统

此系统的喷头具有大流量功能以及良好热敏性能，能使大空间火灾的扑灭得以满足。较之于普通的喷头，此喷头热敏元件要灵敏很多，感应速度也要快于普通喷头五到十倍。此次同喷水能力非常强大，可以在火灾初期透过烟区到达火焰的底部位置，是现如今唯一能够达到压制火灾目的的喷头。在喷头的最不利点处压力处于0.5MPa之时，喷头保护高度能搞达到13m。与普通的闭式系统相比，此喷头系统非常适合在大空间建筑中使用。

1.5固定远程消防的水炮系统

早期，消防水炮常被用于大型露天油库和码头中，最近几年在大空间建筑中得到了广泛的应用。此系统工作的原理如下：一旦被火灾探测器发现火情，便会立刻将报警信息发送给进行信息处理的主机。在系统确认情况之后，火焰定位器便会在消防水炮喷头的带动下进行火焰的定位搜索。在进一步确认火灾情况以及定位火焰空间以后电磁阀和消防水泵便会自动打开，同时对准着火点进行喷水灭火，在火焰熄灭并且报警信号消除之后才停止喷水。此系统可以联动火灾探测系统，从而使火灾感应时间得以缩短，进而使灭火有效性和准确定得以增强。所以，固定远控消防水炮系统相较于雨淋系统来说更加适合在大空间建筑的消防给水设施中使用。

2 大空间建筑消防给水系统设计要点分析

2.1ESFR喷头系统设计的要点

（1）对喷头进行设计

由于大空间建筑，例如展览厅等，它们的火灾特点类似于仓库，所以，此时ESFR喷头的流量系数和最低工作压力可以参照下表：

由于仓库类建筑的货物存放高度很高，对那些大空间建筑而言，它们的货物存放高度以及货物的堆积密度都要比仓库自身低，所以在确定喷头流量系数之时，可以使用K=200的便能达到灭火的效果。

（2）在对喷水强度进行设计之时，可以按照《喷规》中的相关规定来进行。对功能单一的体育馆、音乐厅等大型的空间建筑，它们的喷水强度要在6L/（min・m2）以上；对多功能的体育馆、会展中心等大型的空间建筑，它们的喷水强度要在12L/（min・m2）以上。

（3）布置喷头的间距。通常情况下，火灾发展都是呈放射状向四周发散开来的，并且只有位于失火区上面的喷头才具备自动喷水灭火的功效，所以在进行间距设置之时，要将其作用面积设置成矩形，也就是要按照矩形来进行喷头的布置。

（4）顶板与喷头溅水盘之间的距离。喷头动作速度在很大程度上会受顶板与喷头之间相对位置的影响。假如喷头的感温元件与顶板太过靠近，那么便会造成初期火灾形成的热气流流动在喷头下方，致使喷头动作延缓。所以，一定要使热敏元件位于易接触热气流部位。

（5）障碍物和喷头之间的距离。尽管位于喷头下方障碍物不会给喷头布水形状产生影响，但是它会对那个区域喷头的出水动量产生影响，致使那个部位的火势不能得到压制或抑制。所以，对圆形风管、电缆、成排布置管道而言，可以在其下部为止安装上一个挡板，并且要使障碍物匡杜小于挡板宽度，接着将喷头设置在挡板的下方。对某些展览类的大空间建筑而言，在进行各种展览会的举办之时，需对遮挡喷头的悬挂物等予以关注。由于喷头灭火成功与否还会受到展览物与展架之间距离的影响，所以，展架和展览物之间一定要设置一定的垂直通透空间。

2.2对自动消防水炮的系统进行设计

（1）在对消防储备水量进行计算之时，可按如下算式来进行：V=Qt，式中：V是指消防储备的用水量；Q是指系统设计的流量；t是指火灾持续的时间。

（2）对管径加以确定。假如根据普通喷头来进行设计，它的支管与喷头之间的连接管管径为DN25。对ESFR喷头而言，通常会按照喷头最低压力来计算。假如使用的短管管径为DN25，便会造成快速响应喷头不能正常工作，因此短管管径必须在DN50以上，此外，配水干管、配水管、配水支管的管径，需按照流过流量来进行计算确定。

3 设计自动消防水炮的系统

（1）对自动消防水炮布置间距加以确定。相关规定表明室内消防炮布置数量要在两门以上，它的布置高度必须确保上部建筑构件不会对消防炮射流产生影响，并且还能让两门水炮射流在同一时间到达被保护区之内。当然，这一规定与室内消火栓布置非常相似，所以，可以它的布置间距可以借鉴室内消火栓间距来进行，其他相关的参数则需参考别的规范来加以计算确定。

（2）在对自动消防水炮加以使用之时需注意如下几方面的问题。在人员非常密集的场所出现火灾之时，由于水炮出水压力非常大，所以要注意避免喷水时对人造成误伤，还有就是避免水炮将可燃物冲到，进而造成火势面积进一步增大。此外，在实际的设计过程中，假如只设计了两门水炮，并且采用的使水柱射流的形式，由于水炮喷射角度的影响，就必然会造成死角的存在，因此一定要采取相关举措将之解决掉。例如，在炮口使用雾化装置，如此不仅能避免喷射造成人员伤亡，同时还有利于人员的安全疏散，并且在喷射角度之内也能对自身下方的火灾加以扑灭。

4 结语

对净空高度在8～12之内，并且室内具有较少障碍物的大空间建筑，可考虑优先使用ESFR喷头灭火系统。对净空高度超过12m、建筑要求的美观度较高、火灾的危险系数比较大的建筑物，通常情况下会使用自动消防火炮系统来作为它的消防设施。