某大型儿童游乐场典型室内大型场馆不同火灾场景控火效果的研究

郑宗柱 王珺

摘 要：室内大型儿童游乐场馆是近年来兴起的产业，将传统的室外游乐项目搬进了室内场馆，提升了客人的游乐体验水平，同时也带来了一定的消防难题和安全挑战，业态多元化，人员高度聚集，火灾荷载大，这些因素极大增加了人员安全疏散和火灾扑救难度。现有国家规范对大型儿童室内游乐场的防火分区划分无明确规定，为了保证建筑的使用且保证消防安全，需要针对消防设计中的疑点提出相应解决方案，并从消防安全的视角对整套设计方案进行可行性分析，确证其达到消防安全规范要求。

关键词：大型儿童游乐场;室内大空间场馆;火灾场景;控火效果

中图分类号：TU998.1    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）08-0000-00

0 引言

随着经济社会的发展，建筑设施中融入了更多的功能，强化了建筑设施的休闲娱乐功能，大型儿童室内场馆的出现成了时代发展的潮流代表。由于建筑的造型设计和使用功能的独特需求，如何准确划分防火分区成为对此类建筑完成消防设计的难点问题。本文针对某一大型室内游乐场中的典型大空间场馆为研究对象，在场馆的典型位置设置火源，设置不同的火灾场景，通过模拟计算得出不同火灾场景的控火效果，从而为此大空间室内儿童场馆的防火分区面积的划分、建筑消防设施的设置等提供依据。

1 工程概况

某大型儿童游乐场情景激流勇进场馆，属于室内轨道类项目，建筑高度42.5m，地下一层，地上1层，局部2层夹层，二类高层建筑，总建筑面积17427㎡，地上建筑面积为16365.11㎡，地下建筑面积为1061.89㎡。首层功能包括：主演区、排队区、主力餐厅、厨房、出口商店、员工休息、VIP通道、通廊、上客下客区、柴油发电机房、排烟机房、空调机房等，局部夹层为设备用房，地下一层为设备用房和避难区。情景激流勇进场馆示意如图1所示。

情景激流勇进场馆内的游乐设施均为特种设备，体积大、高度高，其在运行、维护和结构上均对空间、面积有特殊要求。游乐区由于设备设施需要，空间大，无法采用实体防火墙进行分隔，同时由于空间巨大，也无法采用防火卷帘进行分隔，首层场馆面积9970m。如图2所示。建筑消防设施按照规范配备齐全。

2研究内容

情景激流勇进场馆作为大型儿童游乐场典型室内大空间场馆，游乐区由于设备设施需要，空间高、体积大、设备功能连贯，无法采用实体防火墙和防火卷帘进行分隔，现有国家规范对此类大空间室内游乐设施部分防火分区面积划分暂无明确规定，防火分区面积划分就成为该区域消防设计难点。本研究从建筑实用功能、建筑布局、火灾危害等视角，分析并研究了针对大型儿童游乐场典型室内大型场馆的消防设计方案，在确保项目消防水准得到规范要求的同时兼顾建筑设计和使用需求。

3研究方案

3.1模型建立

本文采用美国国家标准技术研究院（NIST）开发的火灾动力学模拟软件 FDS（Fire Dynamics Simulator），通过数值方法求解湍流方程来分析燃烧过程中的烟气扩散和热传导，构建模型实现数值模拟。本文采用复合网格划分方法，设定网格尺寸为：0.2m×0.2m×0.2m。

3.2火源设置和火灾场景

结合工程实际，设定两处火源位置，火源位置分别设置在该场馆大空间主演区和该场馆首层游乐区创意平台，该两个区域与主要设备用房相连通，一旦发生火灾，火灾和高温烟气的热辐射可能引燃相邻区域内的可燃物，导致火灾的蔓延。同时，考虑火源位置设在该场馆大空间主演区内时，灭火系统和机械排烟系统均有效和均失效两种最有利和最不利状态，共确定3种火灾场景，如图3所示。

本研究参考《建筑防烟排烟系统技术标准》、《Guide for Smoke Management Systems in Malls， Atria， and Large Areas》（NFPA92B）等现行相关规范及标准，结合已有相关研究，从最不利安全角度出发，设定火灾场景B1-B3火源为 t 快速增长火，火灾发展速率为0.0469kW/s，灭火系统和排烟系统均有效时，火灾最大规模为 2.5MW;火源位置位于主演区，灭火系统和排烟系统均失效时，火灾最大规模为 8.0MW，如表1所示。

3.3 判定标准

根据国际上普遍采用的人员生命安全判定标准，考虑热烟层的辐射、对流热、人员在烟气中的能见度、烟气毒性等特性，设定人员生命安全标准如表2：

4 计算结果与分析

4.1火灾场景B1

整个模拟过程（1800s），上层烟气温度在32℃左右，下层烟气温度在26℃左右;首層地面上方6.0m处CO浓度较小，平台上方4.0m处CO浓度达到0.08%;首层地面上方6.0m处CO浓度达到1ppm，平台上方4.0m处CO浓度达到60ppm;首层地面上方6.0m处的能见度在10m以上，平台上方4.0m处的能见度在10m以上。

4.2火灾场景B2

整个模拟过程（1800s），上层烟气温度在35℃左右，下层烟气温度在26℃左右;首层地面上方6.0m处CO浓度较小，平台上方4.0m处CO浓度达到0.1%;首层地面上方6.0m处CO浓度达到1ppm，平台上方4.0m处CO浓度达到70ppm;首层地面上方6.0m处的能见度在10m以上，平台上方4.0m处的能见度在10m以上。

4.3火災场景B3

整个模拟过程（1800s），上层烟气温度在39℃左右，下层烟气温度在26℃左右;首层地面上方6.0m处CO浓度较小，平台上方4.0m处CO浓度较小;首层地面上方6.0m处CO浓度达到0.1ppm，平台上方4.0m处CO浓度达到0.5ppm;首层地面上方6.0m处的能见度在10m以上，平台上方4.0m处的能见度在10m以上。

4.4 分析

整个模拟过程（1800s），各场景上层烟气温度均未达到180℃，下层烟气温度均未达到60℃;地面上方2m处的CO浓度未达到1%，地面上方2m处的CO浓度均达到500ppm;地面上方2m均未出现沉降到10m的情形。各场景火灾时人员能及时逃离建筑。具体模拟结果，详见表3。

5 结语

从以上3个场景的模拟结果来看，本项目火灾时人员能及时逃离建筑，在排烟系统及自动灭火系统失效时，人员疏散安全余量将明显下降，但建筑内人员仍能安全疏散，消防设计可行。为了有效控制此区域内火灾的发展，降低人员疏散的危险性和火灾扑救的难度，应做好自动灭火系统与机械排烟系统的维护保养工作，防止火灾时消防设施不动作造成系统失效的情况出现。

通过定性分析及定量模拟计算，本项目单体游乐区域按照防火分区面积不大于10000㎡进行控制，为进一步确保单体游乐区域消防设计安全性，还应考虑加强几点措施：（1）防火分区内功能房间面积不大于300㎡，应设置火灾自动探测、报警系统及自动喷淋灭火系统;面积大于50㎡的功能房间，设置机械排烟设施;（2）防火分区内功能房间内任意一点至房间门的疏散距离不应大于25m，防火分区内功能房间采用耐火极限不低于2.00h的防火隔墙、1.50h的楼板及甲级防火门。（3）装修应采用不然或难燃材料。（4）采用火灾探测采取红外光束感烟探测和光截面火焰探测等多种大空间火灾探测方式加强火灾预警;（5）消防应急照明的应急工作时间不小于1.5h，设置连续可视的灯光疏散指示标志，间距不大于5.0m，在走道转角区不大于0.5m。

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收稿日期：2021-05-26

*基金项目：山东省重点研发计划（软科学项目）（2020RKB01772）。

作者简介：郑宗柱（1975—），男，山东泰安人，本科，研究方向：大空间火灾烟气流动与控制。

Research on the Fire Control Effect of Different Fire Scenes in a Typical Indoor Large Stadium in a Large Children's Playground

ZHENG Zongzhu， WANG Jun

（1.Yantai fire rescue detachment，Yantai Shandong  264000;

2.Ludong University， Yantai Shandong  264000）

Abstract：Indoor large-scale children's playground is a rising industry in recent years， which has moved the traditional outdoor amusement projects into indoor venues， it not only improves the entertainment experience level of guests， but also brings some fire problems and safety challenges， diversified business forms， high concentration of personnel， large fire load， these factors greatly increase the difficulty of personnel safety evacuation and fire fighting. The existing national codes have no clear provisions on the division of fire compartments of large children's indoor amusement parks， in order to ensure the use of buildings and fire safety， it is necessary to propose corresponding solutions to the doubts in the fire protection design， the feasibility of the whole design scheme is analyzed from the perspective of fire safety， confirm that it meets the requirements of fire safety specifications.

Keywords：Large children's playground; Indoor large space venues; Fire scene; Fire control effect