朱蓓麗 （合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

1 工程概況

安慶市望江縣體育中心體育館總建筑面積96157.57m2，建筑高度28m，負一層為普通地下室，一～三層為體育館建筑。該建筑在形體上是圓形升起的墻面，與橢圓形屋面相接形成的大體積室內(nèi)空間。以室內(nèi)比賽場地為中心，所有建筑設(shè)施及功能區(qū)環(huán)繞布置，并從一層起層層后退以形成環(huán)繞賽場的各層平臺，中心賽場與三層看臺的整個上空形成一個大空間?？紤]建筑內(nèi)部采光，平屋頂正中位置設(shè)計了一個橢圓形玻璃穹頂，最高點凈空高度達28m（見圖1、2）。

2 滅火系統(tǒng)的選擇

大空間場所在工程設(shè)計中經(jīng)常遇到，而現(xiàn)行《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》對大空間場所噴淋系統(tǒng)設(shè)置未作出明確規(guī)定，本建筑人員密集、可燃物多，火災(zāi)危險性大，沒有可靠的自動滅火系統(tǒng)顯然是不安全的。因此結(jié)合工程的設(shè)計特點，筆者對在大空間場所可能采用的水消防自動滅火系統(tǒng)進行分析和比較。

①本工程中庭大空間凈空高度遠超閉式自動噴水滅火系統(tǒng)的有效撲救高度，閉式噴頭已無法發(fā)揮有效作用，故本工程不能采用閉式自動噴水滅火系統(tǒng)。

②采用雨淋系統(tǒng)。我國現(xiàn)行規(guī)范未對設(shè)置雨淋系統(tǒng)的場所室內(nèi)凈空高度的上限值和保護面積作出規(guī)定，但是采用雨淋系統(tǒng)由于一個防護區(qū)保護面積太大，又無法進行防火分隔，存在著設(shè)計流量太大、噴頭數(shù)量太多、管路系統(tǒng)復(fù)雜、消防水池儲水量大、不利于節(jié)省建筑空間和建筑美觀、不便于施工安裝等缺點。

③采用大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)非常適合空間高度高、容積大、難以設(shè)置閉式自動噴水滅火系統(tǒng)的場所，在工程實踐中已被證明是大空間場所行之有效的自動滅火設(shè)施。但大空間智能型主動噴水系統(tǒng)包含的三種智能型滅火裝置設(shè)置的最大凈空高度均不能適用于本工程體育館中心大空間28m的凈空高度，也不能適用于保護半徑大于20m的圓形空間，因此從能否全覆蓋本工程大跨度形式的大空間的角度來看，該系統(tǒng)也不適用。

圖1 望江體育館

圖2 望江體育館平面圖

④采用自動消防炮滅火系統(tǒng)。自動消防炮滅火系統(tǒng)在保留固定消防炮滅火系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了在沒有人工啟動情況下自動完成火災(zāi)探測、報警、火源瞄準、噴射滅火劑滅火等一系列滅火動作。自動消防炮滅火系統(tǒng)不僅具有大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)的優(yōu)點，而且保護距離更遠。該系統(tǒng)適用于凈空高度大于8m，保護范圍內(nèi)無柱、墻等實體遮擋的大空間場所；定位時間短，可以在短時間內(nèi)有效滅火或控制火勢蔓延；最遠射程可達70m，合理選用和設(shè)置完全可以滿足中庭大空間區(qū)域任何一個消防保護點都有2門消防炮的水流能夠同時到達的保護要求，完全可以替代其他形式的自動滅火系統(tǒng)。

圖4 比賽場消防水炮平面布置

綜合上述分析，本工程看臺和中心賽場大空間區(qū)域采用自動消防炮滅火系統(tǒng)。

3 自動消防炮給水系統(tǒng)設(shè)計

3.1 一般設(shè)計

①根據(jù)《自動消防炮滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（下稱《規(guī)程》）要求，自動消防炮給水系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)。室內(nèi)體育館自動消防炮穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)原理示意圖見圖3。

②中心賽場大空間區(qū)域共設(shè)置4門帶霧化裝置的PSDZ20W-LA552型自動消防炮，側(cè)裝于三層觀眾席后柱子上，沿三層頂梁底敷設(shè)，安裝高度大約為14.8m。

③消防炮的噴射流量為20L/s，額定射程50m，額定工作壓力0.8 MPa。按《規(guī)程》5.3.1條的規(guī)定，系統(tǒng)應(yīng)保證2門消防炮的水流能夠同時到達被保護區(qū)域的任一部位，故消防炮系統(tǒng)流量為40L/s，火災(zāi)延續(xù)時間為1h。

④為了保證給水管網(wǎng)供水的可靠性，將比賽場的消防水炮系統(tǒng)布置成環(huán)狀管網(wǎng)，該水平環(huán)網(wǎng)管徑DN150，長約380m。每門消防炮給水管均通過沿柱子敷設(shè)的給水立管從環(huán)狀管網(wǎng)接出。消防炮和供水管網(wǎng)具體布置情況見圖4。

3.2 水力計算及水泵選型

水力計算中，水頭損失為沿程損失與局部損失之和，其中沿程水頭損失按hs=iL(i 為沿程比阻，L 為管長)計算，局部水頭損失取沿程水頭損失的20%或者按當(dāng)量長度法計算。

管段的沿程比阻按《規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)采用鍍鋅鋼管時，每米管道的水頭損失應(yīng)按下式計算：

配水管的管道流速應(yīng)按下式計算：

其中，Q=40L/s，dj=150mm，所以v=2.26m/s。代入（1）式，計算出i=6.44×10-4MPa/m，

所以，最不利點至消防泵出口沿程水頭損失：

hs=6.44×10-4×320=0.21MPa

局部水頭損失按沿程水頭損失的20%來計算：

hj=0.21×0.2=0.042MPa

水泵揚程或者系統(tǒng)入口的供水壓力為：

所以，自動消防炮給水系統(tǒng)的供水壓力H=1.29MPa，消防炮加壓水泵選XBD40-130-HY可滿足要求，單臺流量40L/s，揚程130m。

3.3 設(shè)計射程及射流初速度計算

根據(jù)《規(guī)程》要求，在設(shè)計工作壓力下，消防水炮的射程可按下式確定：

式中,Ds——消防水炮設(shè)計射程（m）

De——消防水炮在額定工作壓力時的射程（m）

Ps——消防水炮的設(shè)計工作壓力（MPa）

Pe——消防水炮的額定工作壓力（MPa）

將Ps=1.29MPa、Pe=0.8MPa、De=50m代入上式計算，得消防水炮設(shè)計射程為：

射流初速度是決定消防炮射程的重要參數(shù)，它是由工作壓力、流量及消防炮座內(nèi)流道通徑確定。假設(shè)水從炮座進入，到從炮頭射出，壓力能完全轉(zhuǎn)化為速度能，根據(jù)伯努力方程，可得：

式中：ν1、ν0分別為消防炮座和炮頭出口處的流速（m/s）；ρw為水的密度，取1000kg/m3。

炮座處水流速度為：

代入PSDZ20-LA552型消防炮的工作參數(shù)Q=20L/s、d=50mm，所以ν1=10m/s。

炮頭出口流速：

代入數(shù)值，計算得：ν0=41.2m/s。

4 總 結(jié)

消防炮系統(tǒng)作為撲救大型火災(zāi)的重要工具，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到各種大空間場所的消防系統(tǒng)中。消防炮的保護半徑大，管路布置簡單，容易隱藏，且噴出的水柱密度高、穿透力強，能有效地撲滅相當(dāng)距離的火災(zāi)。智能消防炮還可以準確的找到起火點，定點撲救，將火災(zāi)抑制在初期階段，大大提高了滅火效率。目前，許多廠家都致力于提高消防炮性能的研究，大射程，定位精度高的智能消防炮有著廣闊的市場前景。

[1] GB50084-2001,自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,2005.

[2] CECS 263：2009，大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國計劃出版社,2009.

[3] CECS 245：2008,自動消防炮滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國計劃出版社,2008.

[4] 吳健斌.大空間水消防技術(shù)在上海東方體育中心綜合館的應(yīng)用[J].給排水,2011(6).