江苏省科学历史文化中心消防设计简介

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简介： 江苏省科学历史文化中心消防给水方案设计进行了技术研讨及论证，论证会建议按照规范设计自动喷林系统和消火栓系统，在净高超过8米的场所采用大空间智能型主动喷水灭火系统；一层车库采用预作用自动喷水灭火系统，建议适当增加消防水池的储水量。本工程因此成为省内最早采用大空间智能型主动喷水灭火系统的工程之一，具有特殊的工程意义
关键字：消防给水方案设计 喷水灭火系统

一、工程概况

　　该项目位于南京河西新区，东靠南湖路，南邻纬八路，西侧为恒山路，北侧为24米宽的规划道路。用地方正，地势平坦。总用地面积为27153平方米，建筑占地面积：11213.18㎡（含架空车道和室外踏步平台），总建筑面积：29912.07㎡（不含架空车库面积）。共五层，一层为架空车库和设备用房等。本工程是集办公，会议，演出，展览，客房为一体的综合性建筑。除光之厅两侧综合楼部分建筑高度超过24米，其余均小于24米。

　　根据苏公消（2004）98号文关于《江苏省科学历史文化中心消防设计论证会会议纪要》的要求“原则同意该建筑按照《建筑设计防火规范》要求进行消防设计，但建筑消防设施应按照《高层民用建筑设计防火规范》进行设置”的精神，消防给水按照一类高层综合楼进行设计。

　　二、各区域消防系统设置：

　　本项目为四个单位、五个区域的综合体建筑：

　　区域一：光之厅堂

　　首层为汽车库和设备用房，层高4.5米，消防系统设置：预作用自动喷水灭火系统,消火栓系统，其中配电房采用细水喷雾灭火系统，车库按中危Ⅱ布置，喷头选用扩展型喷头。

　　二层为高层15.6米至21.3米的高空间大厅。消防系统设置：大空间水炮装置(ZSS-25)的大空间智能型主动喷水灭火系统系统和消火栓系统。

　　区域二：江苏省科学会堂

　　首层为汽车和自行车停车场，层高3.6米，消防系统设置：预作用自动喷水灭火系统,消火栓系统。

　　二层层高6.0米，三、四、五层中部为三层通高的报告厅，两侧为附属功能用房，每层层高3.9米。消防系统设置：大空间水炮装置(ZSS-25)的大空间智能型主动喷水灭火系统系统，大空间智能型灭火装置（ZSD探测器和ZSD-40A喷头）的大空间智能型主动喷水灭火系统，自动喷水灭火系统和消火栓系统。其中三层通高的报告厅采用大空间水炮装置(ZSS-25)的大空间智能型主动喷水灭火系统系统和消火栓系统。展览厅和门厅采用大空间智能型灭火装置（ZSD探测器和ZSD-40A喷头）的大空间智能型主动喷水灭火系统和消火栓系统

　　区域三：江苏省方志馆

　　首层为入口门厅和书库，二至五层为办公用房和书库、阅览室，层高为3.9米。消防系统设置：消火栓系统，自动喷水灭火系统。其中书库按中危Ⅱ布置。

　　区域四：江苏省文联办公楼

　　首层为汽车和自行车停车场，层高3.6米；消防系统设置：预作用自动喷水灭火系统,消火栓系统，车库按中危Ⅱ布置，喷头选用扩展型喷头。

　　局部舞台和后台下部层高4.4米。二层层高6.0米，消防系统设置：自动喷水灭火系统,消火栓系统。

　　中间为三层通高的“雅韵堂”剧场。三、四、五层为办公用房，每层层高3.9米。

　　消防系统设置：大空间水炮装置(ZSS-25)的大空间智能型主动喷水灭火系统系统，大空间智能型灭火装置（ZSD探测器和ZSD-40A喷头）的大空间智能型主动喷水灭火系统，自动喷水灭火系统和消火栓系统。其中三层通高的“雅韵堂”剧场采用大空间水炮装置(ZSS-25)的大空间智能型主动喷水灭火系统系统和消火栓系统。展览厅和休息厅采用大空间智能型灭火装置（ZSD探测器和ZSD-40A喷头）的大空间智能型主动喷水灭火系统和消火栓系统。

　　区域五：江苏省作家协会办公楼

　　首层为车和自行车停车场，层高3.6米，消防系统设置：预作用自动喷水灭火系统,消火栓系统，车库按中危Ⅱ布置，喷头选用扩展型喷头。

　　二层为展览厅、会议厅和文学沙龙，层高6.0米，三、四、五层为书库、档案库及教学、办公用房，层高均为3.9米。消防系统设置：自动喷水灭火系统,消火栓系统。

　　三、消防系统设计简介

　　该建筑消防设施按照《高层民用建筑设计防火规范》进行设置，消防给水按照一类高层综合楼进行设计。这样大大提高了本建筑的消防等级，相应增加了消防储水量。

　　1.各消防系统设计参数

　　1.1消火栓系统：室内消火栓用水量30L/S；室外消防用水量30L/S；火灾延续时间按3小时计。

　　1.2自动喷水灭火系统：用水量为35L/S，作用时间按1小时计。

　　1.3大空间智能型主动喷水灭火系统：系统的灭火装置采用ZSD探测器,ZSD-40A喷头与ZSS-25水炮

　　1.3.1 ZSD探测器及ZSD-40A技术参数：工作电压 24 V，工作压力 0.25 Mpa 射水流量 5 L/s，保 护半径 6 m，安装高度 6－25 m；

　　1.3.2 ZSS-25高空水炮技术参数： 工作电压 220 V，工作压力 0.6 Mpa 射水流量 5 L/s，保护半径 20 m，安装高度 6－20 m。

　　1.3.3系统设计流量与压力 系统最大设计流量4个喷头同时喷水计算, 系统设计流量Q=20L/S。火灾延续时间按60分钟计算，消防水池储水量V=72立方米，水泵扬程P=100m水柱压力。

　　2．设计水量：

　　经对本工程的相关消防系统设置情况综合分析，确定建筑物内同时火灾发生次数为一次，然后对建筑物内可能发生的各种火灾情况组合分析，选择最不利情况时所需的消防流量(即可能发生的 最大的消防流量)作为该建筑的消防设计流量。经过分析，当光之厅和三层通高的报告厅，三层通高的“雅韵堂”剧场，发生火灾时，所需要的消防喷水量最大，将此时所需的消火栓给水系统，大空间智能型主动喷水灭火系统，自动喷水灭火设备等水量之和作为本工程的消防系统设计流量。计算的总消防水量为115L/S。

　　3．消防水池

　　消火栓系统用水按火灾延续时间3小时计，自动喷淋灭火系统按1小时计。大空间智能型主动喷水灭火系统按1小时计，室外有市政消火栓火灾时外管补水量考虑为74 m3。消防水池容积为：

　　V=30l/sX3.6x3+35l/sx3.6x1+20l/sx3.6x1-74 m3=450m3

　　室外 消防用水由室外雨水蓄水池提供。雨水蓄水池共4只，每只200 m3 。

　　4．高位水箱和增压稳压设备

　　高位水箱消防水量按18 m3储存，在水箱间内消火栓系统和喷林系统各设增压稳压设备。设计参数：

　　选用消火栓气压给水设备参数：Q=4L/s, H=26m, N=2.2kw。下限压力：P1=0.1MPa上限压力：P2=0.25Mpa。

　　选用喷林气压给水设备参数：Q=0.8L/s, H=25m, N=1.1kw。下限压力：P1=0.1MPa上限压力：P2=0.25Mpa。

　　5．消防水泵房

　　消防水泵房设置于一层水泵间内。1、消防栓系统水泵选用XBD30-50-HY（q=30L/S，H=52M，N=37KW）型消防泵两台，一用一备。

　　自动喷淋系统水泵选用XBD40-100-HY（q=0~40L/S，H=100M，N=75KW）型消防泵二台，一用一备。

　　由于该水泵为变流恒压系列，不需要专门泄压装置。

　　6．消防水泵结合器

　　室外设置SQ-150型地上式消防水泵结合器5组。其中喷林3组，消火栓2组。

　　7．急救灭火器材

　　按规范要求在大楼各层布置干粉或泡沫灭火器。灭火器可和消火栓安装组合消防柜内。

　　四、大空间智能型主动喷水灭火系统介绍：

　　本设计在光之厅和报告厅等处设置大空间智能型主动喷水灭火系统是近年来研制开发的一种全新的喷水灭火系统。该系统采用的是自动探测及判定火源，启动系统，定点定位主动喷水灭火的灭火方式。尤其适合于空间高度高、容积大、火场温度升温较慢，难以设置传统闭式自动喷水灭火系统的场所，如：大剧院、音乐厅、会展中心、候机楼、体育馆、宾馆、写字楼的中庭、图书馆、科技馆等。

　　与采用由感温元件控制的被动灭火方式的闭式自动喷水灭火系统以及手动或人工喷水灭火系统相比，具有以下优点：

　　 1、具有人工智能、可主动探测寻找并早期发现判定火源；

　　 2、可对火源的位置进行定点定位并报警；

　　 3、可主动开启系统定点定位喷水灭火；

　　 4、可迅速扑灭早期火灾；

　　 5、可持续喷水、主动停止喷水并可多次重复启闭；

　　 6、适用空间高度范围广（灭火装置安装高度最高可达25米）；

　　 7、安装方式灵活，不需贴顶安装，不需集热装置；

　　 8、射水型灭火装置（自动扫描灭火装置及自动扫描射水高空水炮灭火装置）的 射水水柱水量集中，扑灭早期火灾效果好；

　　 9、洒水型灭火装置（大空间智能灭火装置）的喷头洒水水滴颗粒大、对火场穿透能力强，不易雾化等；

　　 10、可对保护区域实施全方位连续监视。

　　该系统与利用各种探测装置控制自动启动的开式雨淋灭火系统相比，有以下优点：

　　1、探测定位范围更小、更准确，可以根据火场火源的蔓延情况分别或成组地开启灭火装置喷水，既可达到雨淋系统的灭火效果，又不必像雨淋系统一样一开一大片。在有效扑灭火灾的同时，可减少由水灾造成的损失。

　　2、在多个（组）喷头（水炮）的临界保护区域发生火灾时，只会引起周边几个（组）喷头（水炮）同时开启，喷水量不会超过设计流量，不会出现雨淋系统二个或几个区域同时开启导致喷水量成倍增加而超过设计流量的情况。

　　该系统与固定水炮灭火系统相比，有以下优点：

　　 1、工作压力低，流量小，射水时不会伤人；

　　 2、装置射水时反作用压力低，容易悬空固定安装；

　　 3、吊顶或边墙式安装，在高空俯视被保护场所，不会存在灭火盲点；

　　 4、采取直射水方式，不会受空间高度限制而影响灭火效果;

　　 5、系统设计简便、安装维护方便。

　　设计中采用了两种大空间智能型主动喷水灭火系统，分别介绍如下：

　　1、大空间水炮装置(ZSS-25)的大空间智能型主动喷水灭火系统

　　工作原理：

　　ZSS-25 水炮为探测器、水炮一体化设置。当水炮探测到火灾后发出指令联动打开相应的电磁 阀，启动消防水泵进行灭火，驱动现场的声光报警器进行报警。并将火灾信号送到火灾报警控制器。扑灭火源后，装置再发出指令 关闭电磁阀，停止水泵。若有新火源，则系统重新上述动作。

　　ZSS-25系列大空间智能灭火装置喷水参数：

型号参数工作电压 (v)标准工作压力   (MPa）标准射水流量（L/S)保护半径（m)安装高度范围（m)进水口径(mm)ZSS-20220V0.2MPa5202-625ZSS-25220 V0.6MPa5206-2550

　　ZSS-25 水炮 的优点：射程更远，流量更大(保护半径20m，工作压力为0.6MPa， 射水流量为5L/S，安装高度范围6～25m)。根据它的这些特点，比 较适合于安装在停车场、体育馆、码头、机场、影剧院等空间较 大的场所。

　　2.配置大空间智能型灭火装置（ZSD探测器和ZSD-40A喷头）的大空间智能型主动喷水灭火系统

　　工作原理：ZSD探测器全天候检测保护范围内的一切火情。一旦发生火灾，探 测器立即启动探测火源，在确定火源后探测器打开电磁阀并输出信号给联动柜，同时 启动水泵使喷头喷水进行灭火。扑灭火源后，探测器再发出信号关闭电磁阀，喷头停止喷水。若有新火源系统重复上述动作。

　　ZSD系列大空间智能灭火装置喷水参数：

型号参数启动时间（S）工作电压 (v)标准工作压力   (MPa）标准射水流量（L/S)保护半径（m)安装高度范围（m)进水口径(mm）ZSD-40≤30DC12-240.12546-2040ZSD-40A≤30DC12-240.25566-2540

　　ZSD系列大空间智能灭火装置，是针对会展中心、体育馆等大空间场所而设计的，整套装置由两个部分组成：控制器和喷头。控制器完成对所保护现场的火情的监测及一些通讯和联动控制。火灾打开阀门，管道内充满水时，喷头会自动旋转均匀喷水。

　　依据保护场所的具体情况，控制器与喷头可一对一设计,即一只控制器带一个喷头，在该方式下，ZSD控制器与喷头一一对应，控制器发现火警打开阀门后，只有与其对应的喷头喷水。该方式适合于所需保护的空间较高，又被划分成不同区域，每个区间面积较小（一般为数十平方米）的场所。

　　也可以一对多设计，在该方式下，一个ZSD控制器与多个喷头相配套（配套的数量依据安装场所的实际情况而决定）。当控制器发现火警，打开相应的阀门后，与该控制器相对应的全部喷头将同时喷水，整个保护空间内如下瀑雨一般。扑灭火灾的效能非常高。该方式非常适合于敞开式高大空间建筑的防火。如各种会展中心、体育馆、候车厅、候机大厅、大型仓库等。

　　附图2配置自动扫描射水高空水炮集中控制系统图

　　附图16配置自动扫描射水高空水炮灭火装置的大空间智能型主动喷水灭火系统集中控制系统工作流程（不包括重复启闭系统）

　　五、设计体会：

　　1．光之厅消火栓系统设置

　　江苏省科学历史文化中心的核心建筑是被称之为光之厅堂的中央光阁建筑，象征着江苏省科学历史文化中心是向广大公众开放的理想空间；这个新颖的大型透明光阁几乎没有提供可安装消防设施的载体如实墙等，那么如何进行消火栓系统设计呢？通常做法有躺倒安装，和埋地安装等方式，但其栓口均不能满足距地1.10米的要求，经过仔细考虑选择了在机场等大空间建筑中得到广泛应用的“孤岛式设备站”来安装消火栓，设计中在中心钢支柱的两边对称布置四个设备站，高约2米，其两侧布置组合式消防柜（下面放置灭火器），中间和其余空间为通风设施，这个装置经过装饰后集美观实用与一体，成为点缀光之厅的重要因素。

　　2．大空间消防系统方案确定

　　光之厅总高达到23米，三层通高的“雅韵堂”剧场和报告厅也达到了10～14米，众所周知普通喷林系统设置高度不超过8米，而现行《自动喷水灭火系统设计规范》对大空间场所的喷淋系统设置又未做出明确规定，因此在工程中遇到大空间场所，一般有几种处置方式：

　　a．不设喷头，不采取措施，仅考虑消火栓系统，但这样火灾危险性增加，也不能阻止火势的蔓延和减少火灾的损失。

　　b．采用雨淋系统。我国现行规范未对设置雨淋系统的场所室内净空高度的上限值和保护面积做出规定。当净空高度超出一定限值，或保护面积大于某一数值时，人们对雨淋系统是否有效，是否合理，是否经济存有疑虑。

　　d．采用“大空间智能型主动喷水灭火系统”，这种系统有测试数据，有工程实践，在已建或在建的会展中心、机场、大型商场等多项大空间建筑消防设计和使用中已取得成功经验，目前广东已经出台地方标准，并在全国范围内推广，已被证明是大空间场所行之有效的灭火设施。

　　因此本设计选择大空间智能型主动喷水灭火系统，大大提高了消防安全性，是合理的选择。江苏省科学历史文化中心因此成为省内第一家采用大空间智能型主动喷水灭火系统的工程，具有特殊的工程意义。

　　3．一层车库消防系统方案确定

　　车库设在一层，本工程两翼的车库和室外是相通的，普通喷头即使喷头上方安装集热板，系统集热效果很差，另外冬季室外管道也有冻裂的危险，不利于消防安全，因此车库喷林系统选用了预作用自动喷水灭火系统。

　　4．喷淋管网及喷头布置特点探讨 

　　设计中大量采用了扩展型喷头，安装位置主要有，一层车库，以及宽度大于3.6米小于4.4米的的小隔间内，这样大大节约了喷头数量，节省造价，并为后期装饰安装留下余地，设计中尤为注意校核喷水强度，在不满足设计喷水强度时，进行了适当的加密。

　　5．雨水蓄水池作为室外消防水池

　　本建筑设计方案由澳大利亚事务所设计，澳大利亚对雨水回用的重视得以体现，在中心的南北两侧工设计了，四座雨水蓄水池，每池容积200立方米，总计800立方米，设计中把室外消防用水，储存在其中，并要求这四个水池不能同时检修放空，这样减少了室内消防水池容量，增加了使用面积，并大大节约建筑造价。这样雨水蓄水池可以提供绿化用水，和消防用水，在水资源日益得到重视的今天，该方案弥足珍贵，彰显生态建筑理念，提升了建筑品位。

　　五、结语：

　　江苏省科学历史文化中心作为江苏省十大政府工程之一，消防设施齐全，基本上涵盖了，众多消防系统，其中大空间智能型主动喷水灭火系统在省内较早采用，对大面积、大空间建筑的自动消防给水设计进行了有益的尝试。具有特殊工程意义。

　　参考文献

　　（1）我所理解的《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》姜文源

　　（2）建筑设计防火规范GBJS16-87(2001年版)

　　（3）高层建筑防火设计规范GB50045-95

　　（4）自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001

　　（5）《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》DBJ 15-34-2004 2.