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摘要： 建筑内部高大净空场所的消防设计，是建筑给排水专业设计的重要组成部分。本文对此类场所各种消防设计方案的优缺点和可行性进行分析和比较，并结合工程实例进行探讨，对不同类型的大空间场所的消防设计方案提供了有效的解决途径。
关键词：高大净空场所，主动灭火系统，被动灭火系统，自动扫描，洒水型喷头
Abstract: the building interior design of tall headroom place fire, building water supply is an important part of the professional design. In this paper, the design scheme of such places and the advantages and disadvantages of the fire and the feasibility analysis and comparison, and combined with engineering example carries on the discussion, to different types of large space of the fire fighting design scheme provides place an effective way.
Keywords: tall clear place, active fire extinguishing system, passive fire-fighting system, automatic scanning, spraying water type nozzle
中圖分类号：S611文献标识码：A文章编号：
随着现代经济的飞速发展，各种规模宏大、结构复杂的工业和民用建筑不断涌现。无论是功能必须，还是造型需要，建筑物内部各种类型的高大净空场所层出不穷。根据现行《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001（2005版）规定，净空高度超过12m，民用建筑面积小于3000m2、工业建筑小于5000m2的场所，自动喷水灭火系统则无法提供消防解决方案。同时，这种场所又有别于大型展览厅、体育馆、石化油汽仓库及厂房等《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338-2003所适用的范围，探讨此类大空间场所消防设计方案则具有重要的现实意义。
1、 解决方案分类
上述场所目前常用的消防解决方案主要是设置大空间智能型主动喷水灭火系统，由智能灭火装置、信号阀组、水流指示器等组件以及管道、供水设施等组成，能在发生火灾时利用可燃物着火（明火或阴火）时所产生的大量红外线或紫外线辐射为目标，采用光谱敏感传感器自动探测着火部位并主动喷水的智能灭火系统。系统类型主要表现为以下三种形式：
a) 大空间智能灭火装置（洒水型）：
灭火喷水面为一个圆形面，能主动探测着火部位并开启喷头喷水灭火的智能型自动喷水灭火装置，由智能型红外探测组件、大空间大流量喷头、电磁阀组三部分组成。其中智能型红外探测组件与大空间大流量喷头及电磁阀均为独立设置。
b) 自动扫描射水灭火装置（射水型）：
灭火射水面为一个扇形面的智能型自动扫描射水灭火装置，由智能型红外探测组件、扫描射水喷头、机械传动装置、电磁阀组四大部分组成。其中智能型红外探测组件、扫描射水喷头和机械传动装置为一体化设置。
c) 自动扫描射水高空水炮灭火装置：
灭火射水面为一个矩形面的智能型自动扫描高空水炮灭火装置，由智能型红外探测组件、自动扫描射水高空水炮、机械传动装置、电磁阀组四大部分组成。其中智能型红外探测组件、自动扫描射水高空水炮和机械传动装置为一体化设置。
2、 工程实例设计体会
某医药科技产业基地科研综合楼，地下二层、地上十九层；总建筑面积54842m ，建筑高度78.6m。一类高层公共建筑，该楼设计初期为相邻的两幢塔楼，依靠1~4层的裙楼相互联系。应建设单位的要求，考虑到一家公司管理使用的合理性和方便性，后将两塔之间的空间重新利用(如图1），在空置空间的南北两侧增加联系楼板，并将中庭五至八层的楼板整体连接，从而在中庭区域形成了两处大空间场所。一至四层中庭部位被挑空，形成长36m、宽16m的长方形景观大堂，面积576 m ，空间高度18.6m；八层以上不设楼板，空间一直延伸到屋顶并设置安全玻璃采光顶，形成四季厅，面积与一层相同，空间高度47.7m。考虑到传统自动喷水灭火相同的局限性和本楼室内消防的安全性，上述两处区域优先选用灭火及时准确、性能安全可靠的大空间智能型主动喷水灭火系统。
由于室内交通的需要，一层景观大堂内设置了联系一至四层的自动扶梯，从而在大堂内形成了两处横跨南北的障碍区。障碍区域自动扶梯占据了一至三层的空间高度，自动扫描射水灭火装置和和高空水炮由于扫描寻的红外线和射水水柱均无法跨越扶梯障碍，只能采用大空间智能灭火装置，如图1所示。一方面该装置洒水喷头和探测装置分开设置，布置灵活，探测和喷洒主要为垂直方向和小角度斜向，能有效覆盖扶梯阻碍形成的喷水和探测盲区；另一方面，四层顶板有利于在空间的正上方设置智能灭火装置。火灾危险等级按中危险II级考虑，每个智能型红外探测组件控制一个喷头，喷头布置间距6m，3行6列，系统设计流量45L/S，设计同时开启喷头数9个，ZSD-40A型单个喷头标准喷射流量5L/S，喷头标准工作压力0.25MPa，保护半径6m，工作电压220V，工作环境温度4~55°C，持续喷水时间按1小时考虑。设计结果详图1和图2。
八层四季厅空间一直延续至屋顶，高度高达47.7m，实际上形成了一个深陷的井型空间。不仅空间高度较大超出大空间智能灭火装置的安装高度，四季厅的正上空安全玻璃采光顶下设置消防管线和设备，影响建筑美观。由于四季厅的四周有结构柱可以利用，故在此选择自动扫描射水装置。火灾危险等级按中危险II级考虑，每个智能型红外探测组件控制一个喷头，喷头布置间距南北16m，东西26m，2行2列，系统设计流量20L/S，设计同时开启喷头数4个，ZSS-25型单个喷头标准喷射流量5L/S，喷头标准工作压力0.60MPa，保护半径20m，工作电压220V，工作环境温度4~55°C，持续喷水时间按1小时考虑；设计结果详图2和图3。
3、 系统优劣性分析
室内消火栓系统是建筑内人员发现火灾后及时向消防控制中心报警并由消防队员介入操作的一种安全可靠的灭火设施。一般需要专业人员或受过训练的人员才能较好地使用和发挥作用。同时也是采用灭火器无法控制初期火灾时的有效灭火设备。数十年来经过大量的工程实践证明，系统由于灭火性能安全可靠、工程造价相对较低，对于建筑内部大空间场所，仍然是一种不可或缺的消防系统。但系统同时也是典型的被动灭火系统，需要专业人员介入的同时也延误了灭火的时机，火灾发生又无人在场的情况下更是如此。
自动喷水灭火系统相对于消火栓系统在灭火的主动性上有了明显的提高，不需人工介入系统便可以自动实现灭火功能。由于系统形式多样，适用范围广泛，必要性在现代工程设计中得到了充分的认可。但是管网和火灾感应装置密集、工程投资较高；火灾发生时必须等到烟气的温度和浓度富集到一定的程度才能是系统动作，在灭火的及时性方面仍存缺陷，另外作用面积大、用水量大、喷头设置高度受限的弊端也客观存在。
作为上述两种灭火系统的有效补充，大空间智能型灭火系统具备突出的优势。人工智能可利用传感器对红外线和紫外线本身的光谱敏感性，主动寻找并早期发现判定火源。通过功能集成的控制盘指挥系统定点定位、及时灭火；可及时喷水灭火、主动停止喷水并可多次重复启闭；尤其是早期火灾扑灭效果良好。探测系统可对保护区全方位连续监视，相对于自动喷水灭火系统探测范围更小、更准确。由于火灾在点火源的状态时只需开启火源邻近的喷水装置即可灭火，一般情况下都不会超过设计流量。根据自动扫描洒水型、射水型、射水高空水炮灭火装置各自不同的适用特性，其安装高度可以介于6~25m之间，使用空间灵活，适用于建筑内部各種不同类型的大空间，如建筑内部的中庭、门厅、展厅、剧院和体育馆等。不过作为一种新型消防设施，系统目前的初期投资仍然较高；另一方面，灭火介质目前仍然以水为主，对扑灭A类以外的火灾的适用性仍有待进一步深入研究。
自动扫描射水高空水炮的灭火性能是在射水型灭火装置的基础上得到了进一步强化和提高。其显著特点在于流量大、射程远、扑灭早期火灾更迅速，发现火源能自动跟踪定位，根据火源的远近距离不同，自动调整直流柱状和喷雾射水的形式进行灭火，信号及图像数据传输更真实全面。使用压力高、流量大、射程远等特点决定了该装置更适用于大型展览厅、体育馆、石化油汽仓库及厂房等大型建筑，设计应严格遵循《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338-2003之规定进行。
4、 结束语
大空间智能型主动喷水灭火系统本身具有探测判定火源并主动灭火的特点，不必等到环境温度升高到一定的程度系统才能动作，在火源还是一个点的时候就能实现定点定位报警并迅速扑灭早期火灾。系统具备人工智能，能对保护区实现全方位监控并可以重复启闭。对于空间高度高、容积大、火场温升较慢，难以设置传统闭式自动喷水灭火系统的场所，主动喷水灭火系统具备独特的实用性和安全性。
参考文献
1 大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范DBJ15-34-2004广东省标准
2 大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程CECS 263:2009中国工程建设协会标准
3 建筑设计防火规范GB 50016-2006
4 自动喷水灭火系统设计规范GB 50084-2001(2005年版)
5 全国民用建筑工程设计技术措施给水排水（2009年版）
6 建筑给水排水设计手册第二版（上册） 中国建筑设计研究院主编
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高大净空场所，主动灭火系统，被动灭火系统，自动扫描，洒水型喷头
Abstract: the building interior design of tall headroom place fire, building water supply is an important part of the professional design. In this paper, the design scheme of such places and the advantages and disadvantages of the fire and the feasibility analysis and comparison, and combined with engineering example carries on the discussion, to different types of large space of the fire fighting design scheme provides place an effective way.
Keywords: tall clear place, active fire extinguishing system, passive fire-fighting system, automatic scanning, spraying water type nozzle
中圖分类号：S611文献标识码：A文章编号：
随着现代经济的飞速发展，各种规模宏大、结构复杂的工业和民用建筑不断涌现。无论是功能必须，还是造型需要，建筑物内部各种类型的高大净空场所层出不穷。根据现行《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001（2005版）规定，净空高度超过12m，民用建筑面积小于3000m2、工业建筑小于5000m2的场所，自动喷水灭火系统则无法提供消防解决方案。同时，这种场所又有别于大型展览厅、体育馆、石化油汽仓库及厂房等《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338-2003所适用的范围，探讨此类大空间场所消防设计方案则具有重要的现实意义。
1、 解决方案分类
上述场所目前常用的消防解决方案主要是设置大空间智能型主动喷水灭火系统，由智能灭火装置、信号阀组、水流指示器等组件以及管道、供水设施等组成，能在发生火灾时利用可燃物着火（明火或阴火）时所产生的大量红外线或紫外线辐射为目标，采用光谱敏感传感器自动探测着火部位并主动喷水的智能灭火系统。系统类型主要表现为以下三种形式：
a) 大空间智能灭火装置（洒水型）：
灭火喷水面为一个圆形面，能主动探测着火部位并开启喷头喷水灭火的智能型自动喷水灭火装置，由智能型红外探测组件、大空间大流量喷头、电磁阀组三部分组成。其中智能型红外探测组件与大空间大流量喷头及电磁阀均为独立设置。
b) 自动扫描射水灭火装置（射水型）：
灭火射水面为一个扇形面的智能型自动扫描射水灭火装置，由智能型红外探测组件、扫描射水喷头、机械传动装置、电磁阀组四大部分组成。其中智能型红外探测组件、扫描射水喷头和机械传动装置为一体化设置。
c) 自动扫描射水高空水炮灭火装置：
灭火射水面为一个矩形面的智能型自动扫描高空水炮灭火装置，由智能型红外探测组件、自动扫描射水高空水炮、机械传动装置、电磁阀组四大部分组成。其中智能型红外探测组件、自动扫描射水高空水炮和机械传动装置为一体化设置。
2、 工程实例设计体会
某医药科技产业基地科研综合楼，地下二层、地上十九层；总建筑面积54842m ，建筑高度78.6m。一类高层公共建筑，该楼设计初期为相邻的两幢塔楼，依靠1~4层的裙楼相互联系。应建设单位的要求，考虑到一家公司管理使用的合理性和方便性，后将两塔之间的空间重新利用(如图1），在空置空间的南北两侧增加联系楼板，并将中庭五至八层的楼板整体连接，从而在中庭区域形成了两处大空间场所。一至四层中庭部位被挑空，形成长36m、宽16m的长方形景观大堂，面积576 m ，空间高度18.6m；八层以上不设楼板，空间一直延伸到屋顶并设置安全玻璃采光顶，形成四季厅，面积与一层相同，空间高度47.7m。考虑到传统自动喷水灭火相同的局限性和本楼室内消防的安全性，上述两处区域优先选用灭火及时准确、性能安全可靠的大空间智能型主动喷水灭火系统。
由于室内交通的需要，一层景观大堂内设置了联系一至四层的自动扶梯，从而在大堂内形成了两处横跨南北的障碍区。障碍区域自动扶梯占据了一至三层的空间高度，自动扫描射水灭火装置和和高空水炮由于扫描寻的红外线和射水水柱均无法跨越扶梯障碍，只能采用大空间智能灭火装置，如图1所示。一方面该装置洒水喷头和探测装置分开设置，布置灵活，探测和喷洒主要为垂直方向和小角度斜向，能有效覆盖扶梯阻碍形成的喷水和探测盲区；另一方面，四层顶板有利于在空间的正上方设置智能灭火装置。火灾危险等级按中危险II级考虑，每个智能型红外探测组件控制一个喷头，喷头布置间距6m，3行6列，系统设计流量45L/S，设计同时开启喷头数9个，ZSD-40A型单个喷头标准喷射流量5L/S，喷头标准工作压力0.25MPa，保护半径6m，工作电压220V，工作环境温度4~55°C，持续喷水时间按1小时考虑。设计结果详图1和图2。
八层四季厅空间一直延续至屋顶，高度高达47.7m，实际上形成了一个深陷的井型空间。不仅空间高度较大超出大空间智能灭火装置的安装高度，四季厅的正上空安全玻璃采光顶下设置消防管线和设备，影响建筑美观。由于四季厅的四周有结构柱可以利用，故在此选择自动扫描射水装置。火灾危险等级按中危险II级考虑，每个智能型红外探测组件控制一个喷头，喷头布置间距南北16m，东西26m，2行2列，系统设计流量20L/S，设计同时开启喷头数4个，ZSS-25型单个喷头标准喷射流量5L/S，喷头标准工作压力0.60MPa，保护半径20m，工作电压220V，工作环境温度4~55°C，持续喷水时间按1小时考虑；设计结果详图2和图3。
3、 系统优劣性分析
室内消火栓系统是建筑内人员发现火灾后及时向消防控制中心报警并由消防队员介入操作的一种安全可靠的灭火设施。一般需要专业人员或受过训练的人员才能较好地使用和发挥作用。同时也是采用灭火器无法控制初期火灾时的有效灭火设备。数十年来经过大量的工程实践证明，系统由于灭火性能安全可靠、工程造价相对较低，对于建筑内部大空间场所，仍然是一种不可或缺的消防系统。但系统同时也是典型的被动灭火系统，需要专业人员介入的同时也延误了灭火的时机，火灾发生又无人在场的情况下更是如此。
自动喷水灭火系统相对于消火栓系统在灭火的主动性上有了明显的提高，不需人工介入系统便可以自动实现灭火功能。由于系统形式多样，适用范围广泛，必要性在现代工程设计中得到了充分的认可。但是管网和火灾感应装置密集、工程投资较高；火灾发生时必须等到烟气的温度和浓度富集到一定的程度才能是系统动作，在灭火的及时性方面仍存缺陷，另外作用面积大、用水量大、喷头设置高度受限的弊端也客观存在。
作为上述两种灭火系统的有效补充，大空间智能型灭火系统具备突出的优势。人工智能可利用传感器对红外线和紫外线本身的光谱敏感性，主动寻找并早期发现判定火源。通过功能集成的控制盘指挥系统定点定位、及时灭火；可及时喷水灭火、主动停止喷水并可多次重复启闭；尤其是早期火灾扑灭效果良好。探测系统可对保护区全方位连续监视，相对于自动喷水灭火系统探测范围更小、更准确。由于火灾在点火源的状态时只需开启火源邻近的喷水装置即可灭火，一般情况下都不会超过设计流量。根据自动扫描洒水型、射水型、射水高空水炮灭火装置各自不同的适用特性，其安装高度可以介于6~25m之间，使用空间灵活，适用于建筑内部各種不同类型的大空间，如建筑内部的中庭、门厅、展厅、剧院和体育馆等。不过作为一种新型消防设施，系统目前的初期投资仍然较高；另一方面，灭火介质目前仍然以水为主，对扑灭A类以外的火灾的适用性仍有待进一步深入研究。
自动扫描射水高空水炮的灭火性能是在射水型灭火装置的基础上得到了进一步强化和提高。其显著特点在于流量大、射程远、扑灭早期火灾更迅速，发现火源能自动跟踪定位，根据火源的远近距离不同，自动调整直流柱状和喷雾射水的形式进行灭火，信号及图像数据传输更真实全面。使用压力高、流量大、射程远等特点决定了该装置更适用于大型展览厅、体育馆、石化油汽仓库及厂房等大型建筑，设计应严格遵循《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338-2003之规定进行。
4、 结束语
大空间智能型主动喷水灭火系统本身具有探测判定火源并主动灭火的特点，不必等到环境温度升高到一定的程度系统才能动作，在火源还是一个点的时候就能实现定点定位报警并迅速扑灭早期火灾。系统具备人工智能，能对保护区实现全方位监控并可以重复启闭。对于空间高度高、容积大、火场温升较慢，难以设置传统闭式自动喷水灭火系统的场所，主动喷水灭火系统具备独特的实用性和安全性。
参考文献
1 大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范DBJ15-34-2004广东省标准
2 大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程CECS 263:2009中国工程建设协会标准
3 建筑设计防火规范GB 50016-2006
4 自动喷水灭火系统设计规范GB 50084-2001(2005年版)
5 全国民用建筑工程设计技术措施给水排水（2009年版）
6 建筑给水排水设计手册第二版（上册） 中国建筑设计研究院主编
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。