厦门海峡收藏品交易中心消防系统应用研究

胡宗恒

(厦门兆翔瀚藏置业有限公司 福建厦门 361000)

1 工程概况

海峡收藏品交易中心作为省市重点工程项目，坐落于中国(厦门)自由贸易试验区保税区域高崎机场翔云三路129号。项目建筑总面积约2.3万m2，建筑总高度39.6 m，总投资造价约2亿元，是厦门建设面积最大、国际安全标准最高的艺术品保税中心，对标上海自贸区“国艺中心”。整体建筑设计地上6层、地下1层，其中地下一层为丙类海关重点监管保税藏库、设备用房及少量车库，第一至第四层为大堂、艺术品展厅、多功能厅及藏品拍卖交易中心，第五、第六层为文化产业办公区。建筑整体布局呈弧边三角形状，建筑所有外墙、建筑中庭共享空间及入口超限拱门均为清水混凝土。整个项目为不规则超限高层钢筋砼剪力墙结构，进行了超限性能化目标设计。

2 消防设计内容

根据博物馆类建筑属性特点及国际GRASP全球风险评估认证要求，及地下室海关监管保税藏库内物品基本为遇水即损艺术品文物的高价值藏品[1]，而气体灭火的方式能很好保护藏品不受损，在地下室共8个防护区设计1套IG541分布式全淹没管网气体灭火系统，在首层变配电站设计1套无管网预制柜式喷射七氟丙烷气体灭火系统。

该工程建筑为大体积清水砼项目，内、外部建筑美观度要求较高，造型超限不规则，空间错落，首层展厅层高达6 m，特殊时段高峰期人流量集中，中庭共享空间扑救难度较大，结合智能型主动射水灭火装置产品特点，在建筑中部第三层中庭共享空间设计1套保护半径20 m工作压力0.6 MPa智能主动射水灭火装置，在建筑南侧第六层中庭共享空间，因靠近系统末端且为优选消防加压供给泵扬程考虑，设计2套保护半径5 m工作压力0.25 MPa智能主动射水灭火装置。

根据《博物馆建筑设计规范》(JGJ66-2015)[1]和《建筑设计防火规范》(GB50016-2018)[2]，收藏品交易中心项目属于一类公共建筑，博物馆类建筑防火分区划分意义较大。本项目首层至第四层除首层约300 m2纪念品商店独立防火分区1B外均同属一个防火分区，此防火分区1A贯穿建筑多个楼层，地下室设计4个防火分区-1ABCD，其中海关监管保税藏库划分一个防火分区，第五、第六层分别设计两个防火分区5A、6A，结合防火分区划分与建筑布局特点及清水砼墙表面尽量少布设机电点位与管线来设计自动喷淋灭火系统、室内消火栓系统。根据喷淋系统与消火栓系统的设计流量按公式计算得出消防水总量需468 m3。

3 各消防系统分析

3.1 保税藏库气体灭火系统

3.1.1 设置部位

该工程项目在负一层有8间海关监管艺术品保税藏库和首层变配电站共9个防护分区，依据规范设计采用两套气体灭火系统相结合方式保护，即IG541管网分布式气体灭火和无管网预制柜七氟丙烷气体灭火系统。根据建筑分布及规范要求将IG541气体灭火钢瓶间设置在负一层保税藏库区中心附近位置。

3.1.2 灭火机理

因艺术品的保管要求较高，气体灭火系统采用全淹没式灭火形式，即在规定时间内，喷射一定浓度的灭火剂，并使其均匀地充满防护区。该项目共用两套型式规格气体灭火系统，分别是IG541组合管网式分配系统和七氟丙烷无管网预制柜喷射系统。其中IG541由52%氮气、40%氩气和8%二氧化碳混合气体组成，储存形态为气态，无毒、绿色环保，而七氟丙烷灭火剂化学成分是CF3CHFCF3,储存形态是液态。IG541灭火机理是在单位时间内迅速将防护区内的氧气浓度稀释降至15%以下，即氧浓度从21%降至12.5%左右，扑灭火灾，对人员没有伤害。七氟丙烷灭火机理是物理和化学反应相作用的结果，灭火效率更高，IG541灭火剂输送当量距离最长能达150 m。

3.1.3 设计参数

气体灭火系统灭火设计浓度不应小于灭火浓度的1.3倍。本工程IG541灭火设计温度20°，最小设计浓度为37.5%(4°)，最大设计浓度为52%(36°)，喷射时间为48s～60s之间。七氟丙烷预制柜灭火剂的设计浓度9%，喷射时间小于10s，药剂量根据公式W=K×V/S×C1/S(100-C1)计算需128kg，而IG541系统根据各个防护区体积及设计浓度等参数按公式计算在钢瓶间内需安装42瓶IG541混合保护剂。

3.2 自动跟踪定位射流灭火系统

3.2.1 定义

自动跟踪定位射流灭火系统又称为大空间智能型主动喷水系统，按出水管口喷射额定流量分界点来区分，额定流量大于16L/s为消防水炮，额定流量小于等于16L/s为自动射流灭火装置，而自动射流灭火装置根据射流方式又可分为喷射型和喷洒型两种[3]。大空间智能型主动喷水系统通常适用于火灾类别为A类高大空间、可燃易燃物和人员密集等场所，其特点为全天候主动火灾监控、全方位主动射水灭火[4]。

3.2.2 系统设计流量

该工程中庭第三层共享空间采用大空间智能型主动射水灭火装置1套，保护半径20 m，工作压力0.6 MPa，火灾延续时间1 h，系统设计流量5 L/s，在三角形(边长17.5 m×15.5 m×13 m)共享空间东侧底边廊道侧面布设，如图1所示；建筑南侧主楼第六层共享空间采用大空间智能型主动喷水灭火装置2套，保护半径6 m，工作压力0.25 MPa，火灾延续时间1 h，系统设计流量5 L/s，在“口”型(边长7.6 m×5.2 m)共享空间最高处侧墙呈对角线布设，如图2所示。3套智能型主动喷水灭火装置均与楼内自动喷淋系统管网连接，由消防泵房内自动喷淋加压供给泵供水，在湿式喷淋系统报警阀组装置前分开。

图1 第三层共享空间智能主动喷水灭火装置

图2 第六层共享空间智能主动喷水灭火装置

3.3 自动喷淋灭火系统

3.3.1 消防用水量

该工程地下车库除藏库外均按中危2级设计，设计喷水强度为8 L/min·m2，作用面积为160 m2，火灾延续时间1 h ,而地上净空高度大于8 m小于12 m的中庭按非仓库类高大净空场所设计及建筑项目属性，设计喷水强度15 L/min·m2，作用面积为160 m2，火灾延续时间1 h[5]。智能型主动射水系统设计流量5 L/s从自动喷淋灭火系统接引。综上，按最不利情况系统设计用水量40 L/s，结合水力曲线等参数选用喷淋供给加压泵型号为：Q=40 L/s，H=90 m，N=55 kW。

3.3.2 系统布设

自动喷淋系统在建筑物内除地下保税藏库、消防水池及一层配电间外，均布设灭火喷头，采用湿式闭式报警系统。系统加压用水由负一层消防泵房内2台喷淋加压泵供给，并配置1套专用稳压装置。系统管道布设按0.26% 坡度顺向末端试水装置，便于后期管网维保泄空。喷淋系统除第六层以外管道内压力均大于0.4 MPa，故在楼层配水支管入口装设板厚6 mm不锈钢减压孔板。喷头选用流量系统K80的直立型和隐蔽型，其动作温度除第二层操作间采用93°外，其余场所均采用68°型式。

3.3.3 报警阀组设置

根据计算工程自动喷水系统共设置3套湿式报警阀组，分别命名ZPF1、ZPF2和ZPF3，其中ZPF1负责供给地下一层，ZPF2负责供给地上第一～第三层，ZPF3负责供给地上第四～第六层。地上各层在管道井主干DN150管上设置流量指示与电动信号阀组，而地下室根据防火分区的划分，共设置4组流量指示与电动信号阀组。每个湿式报警阀组所负责喷头数量均不超过800个，项目共设喷头2250个。

3.4 消火栓系统

3.4.1 消防用水量

该工程室外消火栓系统为低压系统，用水量按40L/S，环状DN200管道沿四周消防车道布设，共设计5处保护半径为120 m室外消火栓。室内消火栓为临高压系统，用水量按30 L/s、火灾延续时间3 h，根据公式按一次灭火用水量计算得出消防水池容积468 m3。根据建筑高度、各水头损耗等数值计算所需流量、扬程结合水泵水力曲线最优段选用型号为：Q=30 L/s，H=80 m，N=45 kW。

3.4.2 系统布设

室内消火栓系统在建筑物内每层均布设消火栓箱，系统加压供水由地下室消防泵房内2台消火栓加压泵供给，并配置1套专用稳压装置。消火栓系统地下室主干横向管道连接成两个环状管网，纵向通过10根DN100立管布向楼顶，在每侧楼最高层通过横向管道将所有立管连成环状。地下室藏库与车库消火栓箱分别从两个地下室环状DN150管网上接引，地上楼层消火栓箱从本层就近DN100立管接引。每根立管首、末端均安装蝶阀，来保证如立管维护关闭而周边立管不受影响。根据计算地下第一层～第二层消火栓栓口出水压力大于0.5 MPa，使用减压稳压消火栓口。

3.5 灭火器配置

为避免火灾时艺术藏品受到灭火器内干粉二次污染，如造成二次极大污染，清理污染费用极高，根据国际GRASP认证要求将地下藏库、地上展厅和拍卖厅按重危险A类配置二氧化碳灭火器。地下车库按中危险B类，配电间按中危险E类配置MF/ABC5磷酸铵干粉灭火器。灭火器放置在消火栓箱或专用灭火器箱内，每个箱内配置不少于2具，定期检查如过压应及时更换或补压。

4 结语

该工程为大体积清水钢筋混凝土建筑，结构造型超限、大空间又极不规则，且建筑设计大师也要求项目需作为艺术品一样高品质呈现，要求做到厦门乃至全国清水混凝土精品样板工程，对建筑整体内外观要求较高，对穿墙与梁等部位管道及消火栓箱暗装需求在设计时相关点位定位准确，施工时孔洞预留、管件预埋准确到位。建筑空间层高错落，主干管道设计施工接引注意衔接，在展厅、功能厅等房间上空尽量避免水系统管道，无法避免时应错开房间展位且做好管道试压保压工作。考虑项目屋顶机电相关设备较多，且建筑高度因素，消防水系统设计2套专用稳压装置放置在地下室消防泵房内，现市场上智能型主动射水灭火技术已非常成熟可靠，对中庭共享空间消防设计采用此系统较为妥当。作为消防给排水专业应主动配合主体建筑结构专业，深入思考建筑布局特性及功能需求属性，分析各种消防系统优劣势及适用性，在施工阶段处处注意细节要求，保证整体消防系统保持最佳状态并与整体建筑完美匹配。在今后建筑投入运营时能使其完美体现收藏品项目“艺术品”属性，真正做到内外兼修、为高品位的收藏艺术品交易中心。