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摘要：消防给水系统是综合体建筑的重要部分，其设计水平直接影响到综合体建筑消防安全的保障。为此，本文结合笔者多年的消防设计经验，重点探讨了综合体建筑物各种消防给水系统的设计工作，并针对性提出了合理的优化设计措施，以供类似设计工程借鉴。
关键词：综合体建筑；消防给水系统；自动喷水灭火系统；优化设计
由于综合体建筑物具有人员密集、构造复杂，建设规模大和功能繁多等特点，导致了其消防给水系统设计的复杂性和多样性，若消防设计人员不能较好地完成消防给水系统的设计优化工作，不仅会影响到建筑物消防系统安全性能的发挥，而且也会给綜合体建筑内部的日常运作带来诸多的不便。因此，建筑设计人员必须重视综合体建筑消防给水系统的设计工作，通过不断的分析及探索，以逐步优化建筑内部各消防给水系统，从而为综合体建筑提供最大限度的安全保障。
1工程概况
某综合体建筑内部除设置了常规的室内消火栓、自动喷水灭火系统外，还针对高大空间设置了消防水炮和水幕系统、IT机房设七氟丙烷气体灭火系统、新能源试验室设高压细水雾灭火系统、柴油发电机房设水喷雾灭火系统，并在整个建筑内设手提式或推车式干粉灭火器。本文主要是从各消防给水系统的选择及优化设计等方面进行介绍。
2消火栓给水系统
本工程的室外消防最大设计用水量为30L/s，火灾延续时间为3h，由市政环状给水管网提供。室内消火栓系统设计用水量30L/s，火灾延续时间为3h；本建筑内所有区域均有两股室内消火栓保护。
本工程消火栓系统设置的特点是除在建筑四周设室外消火栓外，还在R&D大楼中庭设置了室外消火栓，这是由于该中庭作为亚安全区，不仅是R&D南、北楼的疏散通道，还是消防车进出通行对R&D南、北楼进行扑救的区域。虽然属于室内空间，但是出于方便消防车取水，利于扑救的方面考虑，在该中庭内也设置了室外消火栓。
3自动喷水灭火系统
3.1系统设置
本综合楼除高度超过12m的中庭及不宜用水扑救的部位外均设自动喷水灭火系统。其中R&D南、北楼与其之间的中庭采用了玻璃幕墙进行防火分隔，为保证玻璃幕墙的防火时间要求，在中庭玻璃幕墙的内侧（办公室部分）分层按防火分区设水幕系统，对玻璃进行防护冷却保护。停车楼设预作用自动喷水灭火系统，动力中心的柴油发电机房的柴油发电机设水喷雾灭火系统，其余部位设湿式自动喷水灭火系统。
由于项目团队大楼1层中庭高达9m，需按非仓库类高大净空场所设计，系统设计喷水强度6L/（min·m2），作用面积260m2，该综合楼自动喷水灭火系统设计用水量为34L/s，系统报警阀室分布在各建筑物内。
该综合楼中项目团队大楼部分办公区的防火分区面积超过规范要求，又因为建筑布局的要求无法增加疏散出口，只能通过加强灭火系统的设计，保证建筑内发生火灾时灭火系统快速启动来降低火灾规模。故团队大楼的自动喷水灭火系统采用RTI值不大于50（m·s）0.5的快速响应喷头，以降低灭火系统火灾时的启动时间。
3.2 R&D大楼水幕系统的设计优化
本设计采用了闭式窗式喷头，喷头与玻璃安装距离为200～300mm，喷水强度为0.5L/（s·m），喷头之间距离为1.83～2.44m。按《自动喷水灭火系统设计手册》8.1.7.2条规定，防护冷却水幕系统的设计流量应是一个防火分区内的各水幕流量之和，如果一个建筑内有多个防火分区采用水幕，应取计算流量最大的一个防火分区流量作为系统设计流量。经计算该系统最大设计流量为98L/s。采用闭式防护冷却水幕系统较常用的开式防护冷却水幕系统减少了误喷和发生火灾时的水渍污染，降低了系统的复杂性，提高了系统的灵敏度及反应时间。但是这种玻璃喷头的保护高度需要控制在4m以内，为了达到这个要求，建筑专业在每层框架边梁与玻璃幕墙之间填充了岩棉，起到防火分隔的作用，使每层玻璃的高度均控制在4m以内。
3.3停车楼预作用自动喷水灭火系统的设计优化
停车楼为地上7层敞开斜楼板式停车楼，属于Ⅰ类车库，建筑耐火等级一级。停车楼标准防火分区面积约为5500m2，每个防火分区设计喷头数约1200只。系统设计喷水强度8L/（min·m2），作用面积160m2。
（1）该停车楼是开敞式停车楼且位于寒冷地区，采用湿式系统加电伴热的方案很难保证系统的安全可靠，同时又增加了工程投资，若采用干式系统会增加报警阀的数量，经比较预作用系统既可以解决防冻问题，又可以节约初投资。
（2）据《自动喷水灭火系统规范》（GB50084—2001，2005年版）8.0.9条规定：预作用系统的配水管道充水时间不宜大于2min。为了达到充水时间的要求，采取了减小配水管道容积的方法，首先，报警阀在每个防火分区设置，以便减少报警阀后管道容积；其次，缩小干管管径，增加流速；另外还采取尽量对称布置喷头的方式，减少出流不均带来的阻力损失，以弥补干管管径缩小引起的损失。
（3）系统在配水管道最高点设置快速排气阀，而不仅是在末端设置，否则排气效果不理想直接影响充水时间。
（4）预作用阀前仍为充水状态，在考虑管道及阀门防冻的问题时采用了单独设置报警阀室，内设电采暖的方式。
3.4柴油发电机房水喷雾灭火系统的设计优化
柴油发电机房内设4台柴油发电机，根据柴油发电机的火灾特点，同时考虑到在本项目中采用水。喷雾灭火系统在节约用地、降低初投资、简化后期维护工作等方面比气体灭火系统更胜一筹，故设置了水喷雾灭火系统。该系统按灭火防护设计，设计喷雾强度15L/（min·m2），系统用水量80L/s，持续喷雾时间1.0h。与水幕系统合用增压泵，在水喷雾灭火系统供水干管安装雨淋阀，采用中速水雾喷头。
4固定式消防炮灭火系统 本工程R&D大楼的南、北两部分之间40m宽的中庭，其顶部为最高22m，最低13m的玻璃弧顶。若设置雨淋系统或大空间智能型主动喷水灭火系统，则巨大菱形玻璃屋面的美观性必然遭到破坏，而且也会给网架的设计带来困难。
固定式消防炮系统的设计注意事项：
（1）本工程中庭喷水强度应为6L/（min·m2），作用面积260m2。由于考虑本建筑物内发生火灾属一般固体物质火灾，中庭的可燃物很少，火势的蔓延较慢，又考虑到固定炮的定向性和集中性在260m2范围内的喷水强度一定能大于6L/（min·m2），故系统的设计流量确定为60L/s。
（2）固定式消防炮的位置选择必须考虑避免环境内物体对于消防炮的遮挡。
（3）考虑固定式消防炮运行时的后坐力对建筑物的影响，避免直接安装在玻璃幕墙、轻钢屋面等不具备承重能力的构件上。
（4）考虑固定式消防炮对建筑物、人体有一定威胁，采用具有雾化功能的消防炮。
5自动扫描射水高空水炮灭火系统
前期策划楼的“V”字型中庭使用了自动扫描射水高空水炮灭火系统。这是由于该中庭高度为27m，面积为100m2左右，并且层层外退。由于高度超过了自动喷水灭火系统能够保护的范围，在设计之初首先排除了自动喷水灭火系统；又因为面积较小使用固定式消防炮较为浪费，而且自动扫描射水高空水炮较固定式消防炮在使用上更安全，外表更小巧美观；再与大空间智能型主动喷水灭火装置进行比较，自动扫描射水高空水炮灭火系统的保护半径更大，可以避免在玻璃顶棚上安装喷头，更能满足建筑美观性的要求。选用的单个水炮流量为5L/s，保护半径为20m，额定工作压力0.6MPa，水炮安装在“V”字中庭的侧壁上，共设置4门，同时工作水炮数为2门，系统工作流量为10L/s。
6气体灭火系统
该综合楼内IT机房设有管网组合分配式七氟丙烷气体灭火系统。IT机房共分3个防护区，最大防护区体积为2720m3，灭火设计浓度为8%，喷放时间为8s，浸渍时间不小于5min，经计算共需灭火剂1137kg。采用自动、电气手动、机械应急手动等控制方式。
气体灭火系统在设计时已经尽量考虑防护分区划分的准确性、管网布置的对称性、泄压口设置的合理性。由于气体灭火系统管道属压力管道，管材采用内外镀锌的无缝钢管，螺纹连接。
7高压细水雾灭火系统
R&D大楼北楼电池试验室中环境舱危险等级较高，设备贵重，采用高压细水雾消防形式对环境艙内进行保护。在试验室内布置供水管网，各环境舱内设置喷头。系统供水设备选用容器式，储水箱补水采用市政给水，在储水箱进水管处安装有精过滤器，过滤器滤网的最大孔径低于喷头孔径的80%，单只喷头的最小压力为8MPa，喷水强度为1.5L/（min·m2），系统的累积喷雾时间480s，采用持续喷雾方式，喷头布置间距为1.5～3m。由于系统工作压力高，设备、管路、阀门等均选择不锈钢材质。
8消防泵房及消防储水
该综合楼内各消防系统均为临时高压制，各系统加压泵均设在位于动力中心的消防泵房内，各系统消防水箱及增压稳压设施均设在位于前期策划楼最高层7层的消防水箱间内，为了解决消防水箱安装高度不够的问题，选用了运行压力较高的增压稳压设备。
由于该建筑的空调系统采用水蓄冷技术，需在动力中心建2座7500m3的蓄冷水池，本综合楼最大同时使用的消防用水量约为1500m3，包含室内消火栓、水幕系统3h的用水量及自动喷水灭火系统1h的用水量，均储存在这两座水池中，水池设消防水不被动用的措施。消防水池与水蓄冷水池合用后，既减少了初投资，又避免了消防水长期不用，水质变坏的问题。本综合楼在动力中心附近、R&D中庭内及项目团队大楼东侧均设各消防系统的水泵接合器。
9结语
综上所述，综合体建筑内部结构及功能较为复杂，建筑消防给水系统安全性能的发挥就显得尤为重要。因此，建筑设计人员应结合综合体建筑的特点，制定出合理的、科学的和经济的消防设计优化方案，确保消防给水系统整体功能的有效发挥。本工程通过探讨了综合体建筑各消防系统设计的主要内容，取得了较好的设计优化成果，以期为往后建筑内部消防给水系统的设计研究提供科学依据。
参考文献
[1] 胡波；杨琦.建筑群和城市综合体消防给水系统优化设置探讨[J].给水排水.2012年第07期
[2] 王斌斌.高层建筑消防给水系统设计探讨[J].城市建设理论研究.2013年第10期
关键词：综合体建筑；消防给水系统；自动喷水灭火系统；优化设计
由于综合体建筑物具有人员密集、构造复杂，建设规模大和功能繁多等特点，导致了其消防给水系统设计的复杂性和多样性，若消防设计人员不能较好地完成消防给水系统的设计优化工作，不仅会影响到建筑物消防系统安全性能的发挥，而且也会给綜合体建筑内部的日常运作带来诸多的不便。因此，建筑设计人员必须重视综合体建筑消防给水系统的设计工作，通过不断的分析及探索，以逐步优化建筑内部各消防给水系统，从而为综合体建筑提供最大限度的安全保障。
1工程概况
某综合体建筑内部除设置了常规的室内消火栓、自动喷水灭火系统外，还针对高大空间设置了消防水炮和水幕系统、IT机房设七氟丙烷气体灭火系统、新能源试验室设高压细水雾灭火系统、柴油发电机房设水喷雾灭火系统，并在整个建筑内设手提式或推车式干粉灭火器。本文主要是从各消防给水系统的选择及优化设计等方面进行介绍。
2消火栓给水系统
本工程的室外消防最大设计用水量为30L/s，火灾延续时间为3h，由市政环状给水管网提供。室内消火栓系统设计用水量30L/s，火灾延续时间为3h；本建筑内所有区域均有两股室内消火栓保护。
本工程消火栓系统设置的特点是除在建筑四周设室外消火栓外，还在R&D大楼中庭设置了室外消火栓，这是由于该中庭作为亚安全区，不仅是R&D南、北楼的疏散通道，还是消防车进出通行对R&D南、北楼进行扑救的区域。虽然属于室内空间，但是出于方便消防车取水，利于扑救的方面考虑，在该中庭内也设置了室外消火栓。
3自动喷水灭火系统
3.1系统设置
本综合楼除高度超过12m的中庭及不宜用水扑救的部位外均设自动喷水灭火系统。其中R&D南、北楼与其之间的中庭采用了玻璃幕墙进行防火分隔，为保证玻璃幕墙的防火时间要求，在中庭玻璃幕墙的内侧（办公室部分）分层按防火分区设水幕系统，对玻璃进行防护冷却保护。停车楼设预作用自动喷水灭火系统，动力中心的柴油发电机房的柴油发电机设水喷雾灭火系统，其余部位设湿式自动喷水灭火系统。
由于项目团队大楼1层中庭高达9m，需按非仓库类高大净空场所设计，系统设计喷水强度6L/（min·m2），作用面积260m2，该综合楼自动喷水灭火系统设计用水量为34L/s，系统报警阀室分布在各建筑物内。
该综合楼中项目团队大楼部分办公区的防火分区面积超过规范要求，又因为建筑布局的要求无法增加疏散出口，只能通过加强灭火系统的设计，保证建筑内发生火灾时灭火系统快速启动来降低火灾规模。故团队大楼的自动喷水灭火系统采用RTI值不大于50（m·s）0.5的快速响应喷头，以降低灭火系统火灾时的启动时间。
3.2 R&D大楼水幕系统的设计优化
本设计采用了闭式窗式喷头，喷头与玻璃安装距离为200～300mm，喷水强度为0.5L/（s·m），喷头之间距离为1.83～2.44m。按《自动喷水灭火系统设计手册》8.1.7.2条规定，防护冷却水幕系统的设计流量应是一个防火分区内的各水幕流量之和，如果一个建筑内有多个防火分区采用水幕，应取计算流量最大的一个防火分区流量作为系统设计流量。经计算该系统最大设计流量为98L/s。采用闭式防护冷却水幕系统较常用的开式防护冷却水幕系统减少了误喷和发生火灾时的水渍污染，降低了系统的复杂性，提高了系统的灵敏度及反应时间。但是这种玻璃喷头的保护高度需要控制在4m以内，为了达到这个要求，建筑专业在每层框架边梁与玻璃幕墙之间填充了岩棉，起到防火分隔的作用，使每层玻璃的高度均控制在4m以内。
3.3停车楼预作用自动喷水灭火系统的设计优化
停车楼为地上7层敞开斜楼板式停车楼，属于Ⅰ类车库，建筑耐火等级一级。停车楼标准防火分区面积约为5500m2，每个防火分区设计喷头数约1200只。系统设计喷水强度8L/（min·m2），作用面积160m2。
（1）该停车楼是开敞式停车楼且位于寒冷地区，采用湿式系统加电伴热的方案很难保证系统的安全可靠，同时又增加了工程投资，若采用干式系统会增加报警阀的数量，经比较预作用系统既可以解决防冻问题，又可以节约初投资。
（2）据《自动喷水灭火系统规范》（GB50084—2001，2005年版）8.0.9条规定：预作用系统的配水管道充水时间不宜大于2min。为了达到充水时间的要求，采取了减小配水管道容积的方法，首先，报警阀在每个防火分区设置，以便减少报警阀后管道容积；其次，缩小干管管径，增加流速；另外还采取尽量对称布置喷头的方式，减少出流不均带来的阻力损失，以弥补干管管径缩小引起的损失。
（3）系统在配水管道最高点设置快速排气阀，而不仅是在末端设置，否则排气效果不理想直接影响充水时间。
（4）预作用阀前仍为充水状态，在考虑管道及阀门防冻的问题时采用了单独设置报警阀室，内设电采暖的方式。
3.4柴油发电机房水喷雾灭火系统的设计优化
柴油发电机房内设4台柴油发电机，根据柴油发电机的火灾特点，同时考虑到在本项目中采用水。喷雾灭火系统在节约用地、降低初投资、简化后期维护工作等方面比气体灭火系统更胜一筹，故设置了水喷雾灭火系统。该系统按灭火防护设计，设计喷雾强度15L/（min·m2），系统用水量80L/s，持续喷雾时间1.0h。与水幕系统合用增压泵，在水喷雾灭火系统供水干管安装雨淋阀，采用中速水雾喷头。
4固定式消防炮灭火系统 本工程R&D大楼的南、北两部分之间40m宽的中庭，其顶部为最高22m，最低13m的玻璃弧顶。若设置雨淋系统或大空间智能型主动喷水灭火系统，则巨大菱形玻璃屋面的美观性必然遭到破坏，而且也会给网架的设计带来困难。
固定式消防炮系统的设计注意事项：
（1）本工程中庭喷水强度应为6L/（min·m2），作用面积260m2。由于考虑本建筑物内发生火灾属一般固体物质火灾，中庭的可燃物很少，火势的蔓延较慢，又考虑到固定炮的定向性和集中性在260m2范围内的喷水强度一定能大于6L/（min·m2），故系统的设计流量确定为60L/s。
（2）固定式消防炮的位置选择必须考虑避免环境内物体对于消防炮的遮挡。
（3）考虑固定式消防炮运行时的后坐力对建筑物的影响，避免直接安装在玻璃幕墙、轻钢屋面等不具备承重能力的构件上。
（4）考虑固定式消防炮对建筑物、人体有一定威胁，采用具有雾化功能的消防炮。
5自动扫描射水高空水炮灭火系统
前期策划楼的“V”字型中庭使用了自动扫描射水高空水炮灭火系统。这是由于该中庭高度为27m，面积为100m2左右，并且层层外退。由于高度超过了自动喷水灭火系统能够保护的范围，在设计之初首先排除了自动喷水灭火系统；又因为面积较小使用固定式消防炮较为浪费，而且自动扫描射水高空水炮较固定式消防炮在使用上更安全，外表更小巧美观；再与大空间智能型主动喷水灭火装置进行比较，自动扫描射水高空水炮灭火系统的保护半径更大，可以避免在玻璃顶棚上安装喷头，更能满足建筑美观性的要求。选用的单个水炮流量为5L/s，保护半径为20m，额定工作压力0.6MPa，水炮安装在“V”字中庭的侧壁上，共设置4门，同时工作水炮数为2门，系统工作流量为10L/s。
6气体灭火系统
该综合楼内IT机房设有管网组合分配式七氟丙烷气体灭火系统。IT机房共分3个防护区，最大防护区体积为2720m3，灭火设计浓度为8%，喷放时间为8s，浸渍时间不小于5min，经计算共需灭火剂1137kg。采用自动、电气手动、机械应急手动等控制方式。
气体灭火系统在设计时已经尽量考虑防护分区划分的准确性、管网布置的对称性、泄压口设置的合理性。由于气体灭火系统管道属压力管道，管材采用内外镀锌的无缝钢管，螺纹连接。
7高压细水雾灭火系统
R&D大楼北楼电池试验室中环境舱危险等级较高，设备贵重，采用高压细水雾消防形式对环境艙内进行保护。在试验室内布置供水管网，各环境舱内设置喷头。系统供水设备选用容器式，储水箱补水采用市政给水，在储水箱进水管处安装有精过滤器，过滤器滤网的最大孔径低于喷头孔径的80%，单只喷头的最小压力为8MPa，喷水强度为1.5L/（min·m2），系统的累积喷雾时间480s，采用持续喷雾方式，喷头布置间距为1.5～3m。由于系统工作压力高，设备、管路、阀门等均选择不锈钢材质。
8消防泵房及消防储水
该综合楼内各消防系统均为临时高压制，各系统加压泵均设在位于动力中心的消防泵房内，各系统消防水箱及增压稳压设施均设在位于前期策划楼最高层7层的消防水箱间内，为了解决消防水箱安装高度不够的问题，选用了运行压力较高的增压稳压设备。
由于该建筑的空调系统采用水蓄冷技术，需在动力中心建2座7500m3的蓄冷水池，本综合楼最大同时使用的消防用水量约为1500m3，包含室内消火栓、水幕系统3h的用水量及自动喷水灭火系统1h的用水量，均储存在这两座水池中，水池设消防水不被动用的措施。消防水池与水蓄冷水池合用后，既减少了初投资，又避免了消防水长期不用，水质变坏的问题。本综合楼在动力中心附近、R&D中庭内及项目团队大楼东侧均设各消防系统的水泵接合器。
9结语
综上所述，综合体建筑内部结构及功能较为复杂，建筑消防给水系统安全性能的发挥就显得尤为重要。因此，建筑设计人员应结合综合体建筑的特点，制定出合理的、科学的和经济的消防设计优化方案，确保消防给水系统整体功能的有效发挥。本工程通过探讨了综合体建筑各消防系统设计的主要内容，取得了较好的设计优化成果，以期为往后建筑内部消防给水系统的设计研究提供科学依据。
参考文献
[1] 胡波；杨琦.建筑群和城市综合体消防给水系统优化设置探讨[J].给水排水.2012年第07期
[2] 王斌斌.高层建筑消防给水系统设计探讨[J].城市建设理论研究.2013年第10期