室内消防系统

2024-05-28

室内消防系统（通用8篇）

室内消防系统篇1

摘要：针对高层建筑火灾危害大,室内消防形式多样,系统复杂的特点,分析了高层建筑室内消防系统的特点,并阐述了在工程消防设计中的设计要点及应注意的一些问题,进而提出了合理化建议。

关键词：室内消防系统,泵房,自动喷洒,室内消火栓,屋顶水箱

0 引言

高层建筑的防火方针是:预防为主，防消结合。高层建筑火灾危害大，一旦发生，后果严重，而室内消防形式多样，系统复杂，如何有效、合理利用各类消防形式，做到火灾发生时及时扑救，将灾难最小化是非常有必要的，本文针对高层建筑室内消防系统设计的常见问题进行了分析研究，对室内系统设置提出合理化建议。

1 消防系统分类

室内消防系统按照灭火形式分为室内消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统、水幕灭火系统、泡沫灭火系统、气体灭火系统，以及建筑灭火器。

其中除气体灭火系统、建筑灭火器外，其他均为以水为灭火剂的灭火系统。在所有灭火剂中，与泡沫、卤代烷、二氧化碳、干粉等相比，水具有使用方便、灭火效果好、价格便宜、器材简单等优点，因此水仍是目前国内外使用的主要灭火剂。

以水为灭火剂的消防系统，主要有消火栓给水系统和自动喷水灭火系统两类，其中自动喷水灭火系统具有良好的灭火、控火效果，扑灭火灾迅速及时。

2 消防系统合用问题

在一些危险等级较高，功能较复杂的高层建筑内，存在各种共用系统的可能，但是共用系统也必须保证灭火系统的使用时间，水压，水量相对一致，才能使共用系统最合理最经济。

2.1 消火栓系统与自动喷水灭火系统合用

《自动喷水灭火系统设计规范》2005版中将原有10.2.1由强制性条文改为非强制性条文，表示在有困难的情况下可以将室内消火栓系统与自动喷水灭火共用管网，但是必须在报警阀前分开设置，但是由于各部门目前对消防的重视，共用系统存在一定的隐患，一般都不建议这两个系统共用。

2.2 自动喷洒灭火系统与水幕冷却水幕系统合用

水幕系统中分为防护冷却水幕系统以及防火分隔水幕系统，水幕系统的设置高度一般与自动喷洒设置高度相同，火灾延续时间也都为1 h，当水幕系统设置长度不超过20 m，其喷水强度不超过40 L/s，就存在与自动喷洒灭火系统共用的可能，在考虑系统可靠性、经济性的情况下，可以考虑系统共用。而防护冷却水幕系统一般用于防火分区的分隔物防火卷帘的冷却，而目前市场上的防火卷帘都能达到耐火极限时间的要求，使用的情况也相对较少。

2.3 消防水喉、自动喷水局部应用系统与其他系统共用

消防水喉也称消防卷盘，其用水量可不计入消防水量，自动喷水局部应用系统因保护面积较小，喷水强度小，且控制系统较为简单，对水量、水压要求较低，可以与其余消防给水系统合用。

3 消防泵房问题

消防泵房是整个消防给水系统的枢纽，水泵房内的消防给水设施在消防时能否正常启动非常重要，这对火灾的扑灭，人员的疏散极其重要。因此保证泵房的良好的日常环境也很重要。泵房设置包括排水、通风、防冻、照明等。由于考虑到建筑面积的充分利用，消防泵房一般设置在地下室，因此必须设计可靠的废水提升措施，设置自然通风或者机械通风措施，如果消防泵房冬季室内温度低于5℃，应考虑泵房采暖或保温等防冻措施，水泵房必要的照明也是日常巡检，保证消防泵房的正常运行的主要措施。

4 消防材料问题

4.1 消防管道

室内消防给水系统供水所采用管材和管件的工作压力应不小于系统工作压力。室内明装管道应采用热浸镀锌钢管，有特殊要求时可采用铜管、不锈钢管等。当系统工作压力不大于1.2 MPa时，采用热浸锌镀锌焊接普通钢管;大于1.2 MPa时，采用热浸镀锌焊接加厚钢管或无缝钢管。管道的连接宜采用卡箍、法兰、螺纹等方式。当管径不大于DN80 mm时，应采用螺纹和沟槽连接件连接，当管径大于DN80 mm时，应采用卡箍连接、法兰连接。当安装空间较小时建议采用沟槽连接件连接。

4.2 喷头

从2003年～2008年国家颁布了六大类喷头标准，主要分为洒水喷头、水雾喷头、早期抑制快速响应喷头、扩大覆盖面积喷头、水幕喷头、家用喷头。喷头的六大性有:灭火性能，热敏性能，水力性能，机械性能，环境适应性能，综合性能。作为自动喷水灭火系统的设计人员，应当充分了解喷头的性能要求，以及检验喷头性能的方法和判定标准，对于如何选择喷头，布置喷头有十分重要的意义。

4.3 报警阀

在自动喷水灭火系统中必须采用报警阀，而不能使用电动阀一类的阀门取代。这是因为报警阀是水流控制阀，能根据火灾的发生，控制水流，并报警。不同的系统，需要不同类型的报警阀，目前报警阀可分为三种:湿式报警阀、干式报警阀、雨淋报警阀。而在预作用系统中的报警阀实际上是雨淋报警阀和专用止回阀共同组成的。

4.4 消火栓

在室内消火栓灭火系统中，消火栓就是直接作用于火灾的终端，因此消火栓类型的选择，以及消火栓位置的设置直接影响着火灾扑救的效果。室内消火栓主要分为单栓、双栓。一般情况下在高层建筑内选择单栓消火栓，在某些符合相关规范的特定情况下，才能选择双栓消火栓。

5 自喷系统选型问题

根据国家标准自动喷水灭火系统主要分五类:湿式系统、干式系统、雨淋系统、预作用系统、水幕系统。任何一个系统各有利弊，没有一个系统是完美通用的，因此必须了解各个系统的组件构成，工作原理，适用范围，控制方式以及环境条件，正确选择与现场条件相适应的自动喷水灭火系统。几个系统主要不同之处有以下几个方面:适用范围和保护区的温度限制、报警阀的类型、喷头选型、控制系统规模。另外还有几个不同之处:系统启动时间差别很大，系统开放的喷头数不同，系统的灭火效率不同。

6 室内消火栓问题

室内消火栓即为与消防给水系统或给水系统相接，设有开关阀门和一个或多个出口被用于给消防水龙带供水的装置。在室内消火栓的选择时，也需要考虑不同使用人群，一般情况下，消火栓是供专业训练过的消防队员使用，但是在某些特殊情况下，也需要保证普通人群能安全使用，因此根据需要，可以再适当增设消防软管卷盘或轻便消防龙头。保证在消防队员来之前能有效扑灭初期火源、控制火势的扩散。而消火栓水龙带的选择必须要考虑到火灾现场情况，保证在火灾时能有空间展开水龙带。

7 屋顶水箱

室内消防系统中，屋顶消防水箱也是一个很重要的设施，高层火灾主要立足于自救，因此必须保证平时消防系统的正常运行。消防水箱的主要作用是供给建筑初期火灾时的消防用水，并保证相应的消防设施作用水压。水箱容量的大小，势必影响初期火灾的扑救;水箱压力的高低对于扑救建筑物顶层或附近几层的火灾关系也很大，可能影响灭火效率。因此，对水箱容积、压力等在相关规范中也作了必要的规定。消防水箱的储水量，对不同性质的建筑有不同的规定，住宅可以小些，公共建筑相对大些;但当消火栓给水系统和自动喷水灭火系统各系统分设水箱时，水箱容积应按系统分别保证。

8 日常检查问题

消防给水系统应具有管理、检测、维护规程，并应保证系统处于准工作状态。尤其是消防水源供水能力每年进行一次测定，消防水泵应该设置自动巡检，电磁阀、末端试水阀等应作启动试验，水源控制阀、报警阀组进行外观检查，并应保证系统处于无故障状态，以及建筑物、构筑物的日常使用或贮存物安放位置、堆存高度保证不影响室内消防系统的安全运行。

9 结语

高层建筑火灾火势蔓延迅速、扑救难度大、隐患多、事故后果严重，采用可靠的室内消防系统，设置有效的室内灭火系统。做到安全、适用、技术先进、经济合理是非常必要的。

参考文献

[1]GB50045-95,高层民用建筑设计防火规范(2005年版)[S].

[2]GB50084-2001,自动喷水灭火系统设计规范(2005年版)[S].

[3]GB50216-2000,自动喷水灭火系统施工及验收规范[S].

[4]中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施(给水排水)[M].北京:中国计划出版社,2009.

[5]李念慈,李悦,余威.自动喷水灭火系统(设备设计运行)[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

论室内消防系统现状及维护建议篇2

(1)室内消火栓系统。低层和多层建筑的室内消火栓给水系统,一般用于扑灭建筑物内初起的火灾,扑灭大火则主要依靠室外消防给水系统。高度超过24 m的建筑物,使用一般消防车救火已极困难,因此,其室内消火栓给水系统应具有扑救大火的能力。发生火灾后,室内消失栓可以接水带水枪灭火,室外消失栓给消防车供水。

(2)自动喷水消防系统:一种固定式自动灭火设备。自动喷水灭火系统一般由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置、管道、供水设施等组成。发生火灾后,自动灭火系统会自动喷出水进行灭火。

(3)火灾自动报警系统:由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其他辅助功能装置组成。有关资料统计表明:凡是安装了火灾自动报警系统的场所,发生火灾后一般都能及早报警,不会酿成重大火灾。

1 室内消防系统的现状

1.1 室内消火栓系统

(1)室内消火栓的维护管理是建筑消防设施维护保养的重点。当前,建筑室内消火栓被盗和损坏十分严重。据笔者了解的情况看,建筑室内消防设施被盗和损坏现象达到80%～90%,情况十分令人担忧,问题亟待解决。造成这种现象的原因很多,其中买方市场的存在是造成室内消火栓被盗的主要原因。据了解,现在室内消火栓的买方市场主要有农村、废品收购点、消防器材经销点和房地产开发商。农业生产需要大量的农用水带,一些不法分子便将建筑室内消火栓内的水带偷走,然后低价卖给农民,由于价格较低,农民也乐意接受。水枪、接扣等属铝质产品,是废品收购点需要的原料,一些不法分子将水枪、接扣甚至室内消火栓偷走后,当废品低价卖给废品收购点。个别消防器材经销商见利忘义,为谋取暴利,低价从不法分子手中收购室内消火栓,然后高价倒卖,有的甚至自己亲自去偷。一些房地产商为了降低成本,谋取不正当利益,把已经验收的建筑工程的消火栓系统挪到新建工程上安装,以骗取工程通过消防验收。

(2)室内消火栓系统能有效使用的几率不高。火灾发生时,一般民众不可能有效使用室内消火栓系统来灭火,所以室内消火栓系统最终还需要由经严格训练的消防队员来使用。但火灾发生时起火单位熟悉本单位室内消火栓系统的人员不一定在现场,消防人员又对内部系统情况一般都不熟悉,很难快速有效利用室内消火栓来灭火。

1.2 自动喷淋系统

1.2.1 喷头

笔者是有十多年消防施工经验的从业人员,曾负责多个消防改造工程的施工管理工作。在这些改造工程中,笔者发现喷淋系统管网末端部分大部分已被堵塞。

1.2.2 管道

管道堵塞会造成供水不畅,甚至无法正常供水。管道堵塞的原因主要有2点:

(1)管道阀门意外关闭。实践中发现,因阀门关闭而造成管道无水的现象时有发生,严重影响消防安全。

(2)管道锈蚀或水源内杂质造成管道不畅、喷头堵塞、报警阀关闭不严,进而影响灭火。

1.2.3 报警阀

阀门开启不畅或密闭不严时,应视情况拆开阀门,调换阀瓣密封件。

1.2.4 水力警铃

通向水力警铃的过滤器有水垢、泥砂及污物,致使水流不畅通。

1.3 火灾自动报警系统

(1)火灾自动报警系统陈旧、老化,有的甚至不能正常运行,处于瘫痪状态。系统维修麻烦,费用昂贵;有的原生产厂家现在已经不再生产同类产品,无法进行维修,导致该系统故障逐年增多,有的已经基本处于瘫痪状态。

(2)火灾自动报警系统的操作人员专业素质不高,无证上岗现象在部分单位依然存在。主要表现在:消防控制室的值班人员没有经过专门的业务培训;有的虽然经过消防部门的培训并取得消防部门颁发的自动消防设施操作上岗证,但现实中真正能够做到熟练操作上述各类消防设施的却为数不多。有些单位管理人员连灭火器是否过期都不懂如何判断,对火灾自动报警系统更是一无所知。很多人对系统是否处于工作状态,什么地方报警等都不清楚。有的消控管理人员只是起一个控制电源的作用。在有些单位的消防控制室里,值班人员都是一些40多岁的保卫人员,没有经过消防控制的专业培训,无上岗证,对所使用的自动报警系统了解不多,对相应的一些联动系统不了解,以致在出现故障时擅自关闭火灾自动报警系统。

(3)火灾自动报警系统与自动灭火系统、防火卷帘、机械排烟等自动消防设施不能联动。

2 室内消防系统的维护建议

2.1 室内消火栓系统

解决建筑消防设施损坏丢失问题必须打防并举、标本兼治、重在治本:①推行物业管理,将建筑消防设施纳入物业管理内容是治本的根本措施。只有落实好物业管理,并将消防设施纳入物业管理的内容,才能从根本上解决建筑消防设施损坏和丢失问题。②加强检查督促,发现消防设施损坏丢失现象要追究有关单位和人员的经济、行政甚至法律责任。③严厉打击盗窃、挪用建筑消防设施的行为。消防机构、公安机关、居民住宅区物业管理单位,以及单位保卫部门要联合行动,不但要对窃盗、挪用建筑消防设施的行为给予严厉打击,而且要对收购建筑消防设施的行为依法处理。介于目前建筑消防设施存在的突出问题,建议对建筑消防设施实施专项整治,恢复损坏、丢失的建筑设施,建立规章制度,制定与执行严格管理措施,追究有关人员的法律责任,从而使建筑消防设施得到有效维护。

2.2 自动喷水灭火系统

(1)自动喷水灭火系统必须始终处于正常的战备状态,一旦发生火灾就能立刻发挥作用,因此对其加强日常的检查维护和管理至关重要。据此,要由市级消防检测中心对其进行年度检测;管理及保安人员每年要由消防培训中心进行专业培训,因为具备专业资格的合格人员方可胜任这项工作。

(2)喷头的管理与维护。每月对喷头进行一次外观检查,发现漏水、腐蚀、玻璃球变色或玻璃球内液体数量减少现象时应立即更换。发现积滞的尘埃,及时清除,以免因尘埃隔热,影响喷头动作。发现喷头周围有影响喷头动作和洒水的障碍物要及时清除。

(3)水源及供水设施的管理与维护。每月检查一次消防水池、消防水箱的消防储备水位及消防气压给水设备的气体压力。

(4)对喷淋水泵和阀门进行管理与维护,每月检查一次喷淋水泵和阀门。

(5)对报警阀组进行管理与维护。每月检查一次,试验启动是否正常,如动作失灵应及时将其更换。

(6)系统模拟试验。每月应该通过末端试水装置放水进行模拟试验,对系统功能进行全面检查。

(7)年检。自动喷水灭火系统每年需要由市消防检测中心进行年度检测,检测合格后才能继续使用。

2.3 火灾自动报警系统

(1)加大消防宣传力度,提高单位领导的重视程度。火灾自动报警系统存在的问题虽然是系统的问题,但涉及维修保养时,如果单位领导不重视,企业、单位不掏一分钱,系统的维修保养就无法进行,这样就会导致系统不能正常运行。在系统维修保养方面,企业、单位领导的主观意愿起了决定作用。因此,消防监督部门应严格履行自己的监督职责,对擅自停用和不能保证火灾自动报警系统正常运行的单位,根据有关规定进行严厉处罚,同时也要加强对使用单位的消防宣传,提高有关领导的防火意识,避免此类问题的出现。

(2)提高消防设施操作人员的专业水平。《中华人民共和国消防法》明确规定消防控制室值班人员和专职消防保卫干部须经消防培训考试合格持证上岗。

(3)开展自动消防设施的专项检查,建立健全自动消防设施的检查、检测、维修保养制度,督促单位建立健全岗位责任制。一是建立24小时值班制度。有火灾自动报警系统的单位必须实行24小时值班制度,无关人员不得随意触动该系统,值班人员不得脱岗,并认真填写值班记录。二是建立定期检查制度。应按要求每日检查火灾报警、故障报警、复位、系统自检、打印是否正常。每周对主、备电源进行自动切换试验。每年对全部探测器、火灾报警按钮进行1～2次报警试验,以及备用电源充、放电试验,确保自动消防设施始终处于良好的运行状态,在火灾发生时能够发挥应有的作用。

3 结论

室内消防系统经过设计、施工、检测及消防主管部门的验收到最后投入使用,如果不加强维护管理,发现故障不及时处理,会造成故障扩大,最后导致整个系统瘫痪。这样一来,不但不能发挥消防系统的作用,有时甚至会起反作用。笔者查阅了多年来造成重大损失的火灾案例发现,大多数火灾案例是由于维护管理不到位引起的。如:2009年2月9日20时27分北京市朝阳区东三环中央电视台新址园区在建的附属文化中心大楼工地发生火灾,火灾共造成1人死亡和7人受伤,给国家财产造成严重损失。2009年11月30日凌晨3时40分黑龙江省哈尔滨市南岗区东大直街323号的大世界商城发生火灾,给该商场的商户造成了巨大的损失。为此,笔者建议由专业的维护公司或专业的人员对消化系统进行维护管理,从业人员持证上岗,进行规范化和制度化的消防系统维护管理,定期组织相关人员进行消防应急演练,使消防系统时时刻刻处于待用状态,确保人民群众生命和财产的安全。

摘要：文章分析了国内室内消防系统的现状,并结合各室内消防系统的特点,提出了相关维护建议。

室内消防系统篇3

告知书

1、工程建设单位应主动通过“中国消防产品信息网”（.cn）查询消防产品的市场准入情况，不得要求施工单位购买不符合市场准入的产品或质量不合格的消防产品。

2、设计单位应当按照消防技术标准强制性要求进行消防设计，在消防设计文件中标明消防产品选型要求。

3、施工单位应当购买、安装符合市场准入和质量合格的消防产品并有责任查验消防产品质量。

4、监理单位有义务对工程采用的消防产品是否合格进行查验。

5、建设工程选用的消防产品进场后安装前，施工、监理单位应当按种类及时通知公安机关消防机构对消防产品是否合格实施现场监督检查。

室内装修工程中采用的有防火性能要求的装修、装饰材料，应当在材料进场后进行见证取样，送法定检验机构检验并妥善保存检验报告以备查验。

6、建设单位申请消防验收、备案抽查或公众聚集场所消防安全检查应当提交消防产品市场准入证明文件、产品合格证、购货合同、发票、到货验收记录等证明消防产品质量合格的文件资料，并提交有防火性能要求的室内装修、装饰材料见证检验报告。

室内消防系统篇4

1 民用建筑消防系统存在的问题

在民用建筑中, 进行火灾补救的方式主要是“内攻为主, 强攻近战”的方式, 这样的方式可以很好地保证消防现场的给水水压, 为消防员的人身安全提供一定的保障。

例如, 以某建筑火灾现场为例, 对其消防给水系统的设计, 仅考虑到室内和室外的消火栓系统, 根据火灾的延续时间对消防的用水量进行设计, 这就不能保证在救火过程中, 长时间的进行连续性供水, 导致在补救火灾的过程中, 常常采用消防接合器进行室外供水。

一些高层民用建筑中, 其消防给水系统的室内消火栓最大供水量为40L/s, 通常, 每支水枪的水流量要大于5L/s, 这使的最多只能同时使用8 支水枪, 而最长的供应时间仅为3h、用水量最大为240m3。这种供水方式的主要缺陷在于只适用于火灾初期的补救中, 而其最多同时使用8 支水枪, 因为往往火灾现场比较混乱, 使得难以控制在同一时间开启、同一时间关闭的水枪数量。如果消火栓在同一时间开启的数量过多, 就会使得网内的压力降低, 一旦压力不足, 就会导致较高区域不出水现象发生[1]。这种情况一旦发生, 不仅不能达到救火目的, 还会使得消防员的人身安全受到威胁。

2 民用建筑室内消防给水系统的的设置

2.1 消防水池设计

一般情况下, 民用建筑室内消防给水所采用的方式为直接供水方式, 其相仿给水系统可以采用同一个消防水池。通常这种水池被设置在建筑的最底层, 如果不考虑对其进行续水的情况下, 水容量应当可以满足在火灾发生时, 所有消防用品同时开启的用水量。例如:室内和室外消火栓、水幕、自动喷水设备以及泡沫系统等。在考虑对其续水的情况下, 对容量进行设计时, 可以按照火灾持续的时间对续水量进行设计。在对其的补水设计中, 所采用的设备应当具备全自动化, 并且补水设备能够提供充足的供水量。

另外, 对一些设置有多个消防水池的情况, 还要对其分别设置补水口[2], 还可通过在房顶增设供水箱, 进行设置旁通管连接消防管。这样就可以既保证蓄水池的蓄水量, 又在一定程度保证消防水在同时开启时的压力要求。

2.2 消防水泵系统设计

当民用建筑中, 室内消防给水系统采用的是直接给水的方式时, 消防水泵的工作方式主要有以下三种:

第一, 为室内消防系统和喷水系统设置机组分别为高、中、低当的水泵方式;

第二, 为自动灭火喷水系统以及室内消防系统分别设置一组水泵的方式;

第三, 室内消防系统和自动喷水系统共同使用一组水泵的方式。

在这三种方式中, 最为常见的是第一种方式, 因为他可以按照室内的消防系统的高、中、低档, 分别对自动喷水系统的高、中、低档设置水泵组。并且考虑了小于1.0MPa的净水压力和小于1.2MPa的管道工作压力的需要。按照实际的要求, 对水泵组进行选择, 使得这种方式存在着最高的稳定性和安全性。

在对水泵组进行设置的过程中, 无论采用哪种消防水泵都需要按照设置规范进行一运一备或者是两运一备的方式。在利用管道直接为消防用水系统供水时, 要保证消防水泵系统中备用泵的工作量大于水泵组的工作量。此外, 对于消防水泵组的吸水管设置应该在两条以上, 并保证任何消防水泵的吸水管都可以通过消防设置的所有用水量[3]。而且消防水泵组内的吸水管都要安装可供控制的阀门, 以备在应急使用的过程中能够合理使用。需要注意的是每个吸水管之间要利用管道进行相互连接。对于吸水管的吸水口应设置在消防水池的底部, 而且这一吸水口还要具备将消防水池里的水吸干净的能力, 这是保障在应急状况下用水量充足的条件之一。

3 结束语

在民用建筑中, 消防工程中最为重要的便是给水系统, 它是达成消防目标的关键环节。对民用建筑中消防系统进行设计时, 主要要遵循的原则是“预防为主, 防消结合”。另外, 在对其进行设计时, 还要注重系统的安全性和可靠性, 以确保配套设施系统的功能完善, 如烟感报警及手动报警系统、喷淋系统、防排烟系统等联动控制, 这些方面的内容直接关系到在居民的人身财产安全, 同时关系到国家的财产安全, 因此其占据着十分重要的地位。

摘要：对于民用建筑室内的消防给水系统的设置, 一定要按照安全性和可靠性的原则进行, 并且要选择经济合理的供水形势。在一般的消防给水形势上, 一般采用串联的方式进行给水。因为对竖向的立管有所减少, 因此其可靠性得到的提升。

关键词：民用建筑,室内消防给水系统,设置技术

参考文献

[1]郑建英.民用建筑室内消防给水系统的设置技术[J].中国高新技术企业, 2010, (34) :162-164.

[2]王伟.高层民用建筑应急干式消防给水系统设计[J].消防科学与技术, 2012, (05) :517-519.

室内消防系统篇5

2010年11月15日, 上海市静安区胶州路728号大楼发生特别重大火灾事故, 造成58人死亡, 71人受伤。2013年6月3日, 吉林德惠市米沙子镇吉林宝源丰禽业公司发生火灾, 火灾共造成121人遇难。大型公共建筑和高层建筑火灾不断发生, 暴露出来我国城市消防应急指挥救援能力严重不足的问题。近年来频发的城市高层建筑火灾事故使公安消防指战员意识到必须建立从室外空间到室内空间的应急响应机制, 需采用最新的室内GIS、室内定位等相关技术来构建消防一体化指挥系统。

与室外地理信息相比, 室内地理信息更注重小区域、大比例尺、高精度和精细化的内部元素展现。它的直接表达形式是室内电子地图。国际上, 美国谷歌公司率先发布基于谷歌地图的室内电子地图;国内如高德等少数几家公司也在进行相关研究和尝试。但是室内地理信息被应用于消防行业的研究还比较少。火灾等突发事件发生时, 如果现场指挥员要查询:建筑内有多少被困群众及他们被困在哪些楼层的哪些房间;进入火场的战斗员在什么位置;距被困群众最近的战斗员在哪里等。所以, 除室内地理信息支持外, 消防应急指挥救援也需要室内定位信息的支持。GPS定位技术在现场或野外进行移动指挥、车辆跟踪及智能救援中起到重要作用[1,2], 但GPS技术需要移动对象和卫星之间直视, 否则GPS将无法对室内移动对象进行定位, 这一特点使得GPS很难应用于室内空间?现在有许多不同的室内定位系统, 通过身份、几何特征、指纹或通过不同的信号源进行室内定位[3]。一些室内定位技术诸如RFID、Zigbee、蓝牙和超宽带等, 在精确定位时需要在室内布设大量节点, 信号覆盖成本较高;基于Wi Fi指纹的定位系统如美国Wi Fi SLAM和博通公司定位芯片系统等, 室内定位精度可达3m甚至更优, 但该技术需建立指纹数据库, 工作量较大, 难以大范围推广。这些定位系统都不能同时满足室内高精度定位或广域范围的需求。

本文从消防指挥救援角度出发, 为解决消防室内外GIS数据模型表达不统一、室内地图更新困难、室内外路网无法集成及室内定位精度不高等问题, 为此, 引入室内GIS相关技术和室内融合定位技术应用于公安消防部门。这些技术的应用能够从整体上提升复杂建筑内消防应急救援效率和救援成效。

1 消防室内GIS技术研究

消防业务系统所需要的信息大多与空间位置有关, 借助消防GIS相关技术, 能够提高消防部队预防和扑灭现代火灾的能力[4]。随着高层建筑火灾频繁发生, 室内GIS显得愈加重要。室内GIS包括建筑楼宇内不同楼层兴趣点 (POI) 信息, 对门、窗、墙体等的映射信息, 不同属性的多边形信息, 扩展数据本身的高度等信息及捕捉额外的语义信息等[5]。

消防室内GIS技术包括消防室内GIS表达、消防室内地图更新及室内外一体化路网技术。

1.1 消防室内GIS表达

为满足消防应急指挥救援对大比例尺室内地理信息需求, 消防室内GIS须体现POI点层、隔断线层和房间 (走廊) 面层。POI层在消防室内GIS中表示重要消防设施等点状信息, 它是针对不同类型的消防设施采用不同点状符号进行表示, 包括灭火设施、报警设施、防排烟设施、疏散指示设施、危险品等。绝大部分消防POI符号参考《消防技术文件用消防设备图形符号》国标[6];隔断层表示诸如隔断方式、墙体材质等线状信息, 是对面层的有效补充;面层体现区域功能划分, 通过填充不同颜色进行区分。

为了促进空间数据标准化与实现空间数据共享, GML语言得到了TC211组织、一些GIS厂商和机构的支持, 是目前应用较为广泛的室外GIS数据转换格式。GML对现实世界的描述是基于OGC的抽象规范之上的定义。它通过一系列的要素来表示。要素是由一系列的属性来定义的, 每个属性都是一个包括{名称, 类型, 值}的三元组。多源异构数据 (如Shape、KML等格式) 都可以转换成GML格式。目前, GML已应用于很多领域, 如航空地理数据建模[7]。为便于室外GIS统一表达, 本文在遵循GML规范要求的基础上, 提出了基于GML的室内空间各种消防要素 (简称“消防室内要素”) 的统一模型。图1是表1中主要消防室内要素UML设计图, 包括主要消防室内要素的层级关系及空间、属性描述。表1是主要消防室内要素与GML语言的映射关系。

1.2 消防室内地图更新

室内地图是室内GIS的直接表达形式。室内地图采集相对于室外地图采集制作, 存在工作量巨大、采集对象配合程度低等问题, 造成数据采集渠道不畅, 同时由于精确度不高、更新周期缓慢, 难以保证如消防等专业应用要求。本文通过“企业填报系统”定期填报实现消防室内地图的及时更新, 各消防安全重点企业定期填报消防重点设施、隔断等更新维护记录及最新属性信息, 实现在线消防室内地图的空间数据和属性数据的增删改查。该系统的更新方式有两种:文件方式和在线地图方式。

1) 文件方式。针对系统数据库中检索不到的楼宇, 企业用户 (通常是物业管理人员) 上传文件CAD或扫描图纸到消防部门, 待消防业务管理用户审核通过后, 将CAD或图纸矢量化[8], 形成GML消防室内地图存档后发布。

2) 在线地图方式。针对系统数据库中存在楼宇, 企业用户通过在线地图操作方式进行更新, 采用开源Web GIS服务—网络要素服务 (简称“WFS”) 对地图要素进行新建、编辑或删除操作, 待修改完成后报送给消防主管部门, 消防业务管理用户接收报送数据并进行审核。如同意, 则直接存档;如不同意, 则返回给报送企业用户。企业端所做的消防室内要素更新、添加等将实时更新到服务端数据库。

企业填报系统用例图如图2所示。

基于GML的消防室内地图的可视化表达采用开放地理空间信息联盟 (OGC) 的开源地图服务即网络地图服务 (简称“WMS”) 进行发布, 供消防相关部门调用。对符合支持OGC标准的消防应用系统可以直接通过WMS或WFS消息形式进行访问[9]。

当消防室内地图结构调整或属性变化 (新增隔断、门关闭等) 发生变化时, 企业用户模拟通过“企业填报系统”更新到服务端, 整个更新过程运算在毫秒级。除了提供指战员最新消防室内要素信息外, 消防室内地图还能够让指挥员直观地查看被困群众和战斗员在建筑物内准确位置 (某楼层的某房间) , 为战斗员展开疏散和救援提供导航信息。

1.3 室内外一体化路网

为满足消防应急救援从室外延伸到室内的需求, 室内外路网的投影坐标系应保持一致。室内坐标系一般是是相对坐标系, 而卫星定位系统的坐标系统采用WGS84绝对坐标系, 因此, 室内空间坐标系需转换为统一的WGS84坐标系。室内空间至少包含一个入口, 它可以用来连接室内空间和室外空间。室内入口节点是表示成一个特殊节点的拓扑图形在室内连接室内和室外空间, 称之为“锚节点”, 如图3所示。锚节点是连接室内外拓扑空间的一个重要的中间节点, 它不同于室内外拓扑路网的其它普通节点, 是因为它包括室内坐标系与室外WGS84坐标系的转换信息[10]。

室内锚节点包括室内外坐标系转换的四个参数信息: (1) 转换原点坐标 (originpoint) ; (2) 转换方向 (orientation) ; (3) 转换尺度 (scale) ; (4) 平移矢量 (translation F (x, y) ) , 锚节点GML表示如下:

室内锚点和室外路网参考点之间的关系是双向的, 也就是说锚节点不仅室内GML数据中定义, 也能从室外GML数据中访问得到。例如, 当行人进入建筑物内时, 可以通过室外路网参考点得到基于GML的室内地图;当行人走出建筑物时, 可以通过锚节点得到基于GML的室外地图。

2 室内融合定位技术研究

2.1 室内定位系统架构

本研究以移动通信基站系统为核心技术实现室内外定位, 系统结构如图3所示, 它由北斗导航卫星系统、基站、气压测高计和惯性测量单元 (IMU) 等组成, 实现广域范围内室内外多源定位信息定位。该系统利用室内复杂环境多径减轻、互相关干扰抑制等基带测距技术测量移动数据通信基站/增补器的电波到达时间差 (TDOA) , 将测量到的TDOA结合室内GIS等定位辅助信息, 以伪距差分技术进行高精度定位[3]。基站覆盖半径为3.2km, 天线高度80m, 发送信号时间同步精度为5ns, 输出信号为导航与通信一体化信号, 输出功率误差在±10%。系统定位水平精度为3m, 垂直精度为1m。

2.2 室内融合定位技术

采用移动通信基站定位, 需要收到3个基站信号就可以定位, 但有些建筑死角区域可能收不到3个或者信号源偏差较大时, 本文研究使用IMU感应硬件以较少的累计误差跟踪一段距离直至基站信号恢复正常。通过融合IMU对移动通信基站定位结果进行融合滤波修正, 可将室内定位精度稳定在3m以内, 融合定位采用比较成熟的卡尔曼滤波算法[11]对基站和IMU进行融合定位, 如图4所示。

假如 (Xi, Yi) 表示对象在Ti时刻基站定位坐标, Vi和Di分别表示对象在时刻Ti的IMU计算的速度和方向, Vi是通过IMU的加速度传感器计步得到的行走距离除以时间间隔得到, Di是通过电子罗盘测得对象方向。KF (Xi, Yi, VXi, VYi) 表示卡尔曼滤波算法, Xi, Yi, VXi, VYi是输入参数。 (Xi’, Yi’) 表示基站和IMU融合后的定位坐标, 融合定位精度在水平方向达3m, 满足消防灭火救援的应用需求。其中VXi, VYi分别对应X轴和Y轴方向的对象速度, 计算公式如下所示:

3 实验结果分析

实验环境是一台PC机, 它的配置是英特尔酷睿i5-2450 m处理器, 2.5 GHz的主频和4 GB内存。定位结果程序基于java语言实现, 终端数据库选用Spatiallite。实验数据是定位终端设备现场采集的真实定位数据。

3.1 消防室内地图表达与更新

本文实验场地是中国天津的一家会议酒店。选择该酒店第一层作为主要实验区, 消防室内地图GML表达如图5所示。

当消防室内地图结构调整或属性变化 (新增隔断、门关闭等) 发生变化时, 企业用户可定期通过“企业填报系统”更新到服务端数据库, 整个更新过程运算在毫秒级。结合室内定位信息, 消防室内地图辅助指挥员直观地了解被困群众和战斗员在建筑物内位置, 准确到某一楼层某一房间 (或走廊) , 便于快速、准确地指挥救援。

3.2 室内外一体化路径分析

室内外一体化路径分析技术包括室内路网生成、室内外路网连接和室内外最短路径分析三个阶段。在室内空间, 通过选择楼梯等关键节点构建室内通道路网;然后, 根据大楼入口 (“室内锚点”) 和室外道路节点 (“室外路网参考点”) 结合自动构建室内外统一路网, 根据战斗员位置和待救援人员位置生成起点和终点;最终, 通过双向A*算法[12]实现最短救援路径分析。如图6所示, 黑白相交线为起点至终点的最短路径。

3.3 室内融合定位结果

对基站定位结果、基站和IMU的融合定位结果与真实值进行比较, 如图7所示。采用平面坐标系表示定位结果, 横轴和纵轴的单位均为米。真实路线是一个长21m×宽9m的走廊闭合中心线。菱形点代表的实际点, 与真实路线对应;叉号点表示基站定位结果;三角形点表示基站和IMU融合结果。可以看出, 融合结果相比只采用基站定位更加稳定、准确。卡尔曼滤波作为最优化自回归数据处理算法, 适用于融合去噪, 实验证明室内融合定位能够得到优于3m的水平定位精度。

4 系统设计与实现

为解决消防实际工作中预案制定脱离实际, 监控预警信息滞后, 火场视频实时传输等问题, 发挥应急救援工作快速响应、行之有效的作用, 滨海高新区有必要建设, 集室内外GIS分析、室内外定位、实时监控预警、单兵视频监控为一体的应急指挥中心一体化指挥系统 (简称“一体化指挥系统”) 。

4.1 总体架构

一体化指挥系统的总体架构包含五层分层体系, 如图8所示, 网络层和感知层为整个系统提供必要的硬件基础、物联网感知、室内外定位、网络信道, 保证系统运行所需的基础环境;数据层指消防应急数据库, 包含各种消防应急资源;平台层指消防室内GIS相关系统, 除“企业填报系统”外, 消防室内GIS平台还包括“质检系统”和“批处理系统”, 前者包括拓扑检查、数据录入错误判断、入库约束条件检查等功能;后者包括数据坐标系转换、数据格式转换、多图层要素合并及楼梯电梯连通处理等功能;应用层是应急指挥中心一体化指挥系统, 是直接面向用户应用的软件系统, 为用户装备层不同便携式、平板式、车载式等系统平台提供应用软件;用户装备层是集通信和定位功能为一体的终端, 分别为火场内战斗员、火灾现场指挥员和指挥中心指挥员等装配不同作战指挥所需装备。

4.2 系统功能

4.2.1 室内外GIS分析接口

以预案库为基础, 根据指挥员或者自动烟雾报警器输入的位置信息和火灾级别信息, 根据室外GIS分析和室内GIS分析功能, 选择最贴近的室外道路救援路线和室内疏散救援路线, 作为指战员应急指挥的参考。消防力量行动变化可直观显示在消防室内外GIS上, 方便指挥员判断指挥。

4.2.2 室内定位服务接口

以室内GIS服务为基础, 通过叠加室内定位服务接口, 跟踪被困群众和战斗员的位置信息, 并与室内地理信息叠加, 辅助现场指导员进行室内战斗力量部署, 有效地解决室内精准救援和疏散等问题。

4.2.3 火灾探头视频监控接口

以室内外GIS服务为基础, 查询定位火灾烟雾传感器探头周围的视频信息。一旦烟雾传感器探测到火灾危险, 系统会发出报警声, 并自动定位探头所在位置, 系统自动进入应急工作模式。

4.2.4 单兵视频监控接口

火场前线的视频图像可以通过3G无线网络传回指挥中心。预留视频接入接口, 单兵还可传回战斗员生命体征参数及火场环境参数, 战斗员生命特征异常或环境参数超过阈值时, 系统会自动发出声光报警, 提醒指挥员及时调整部署。

4.3 系统界面

图9是一体化指挥系统的分屏界面, 可分屏显示室外GIS分析 (最近的消防站点到失火楼宇路线) 、室内GIS分析 (受灾群众到最近出口的路线) 、单兵视频和火场视频监控信息。消防单兵所携带摄像头可实时传回定位信息、火场视频信息和音频信息, 所传回所有信息则在统一的监控界面中予以体现。

一体化指挥系统将完成对现有应急资源和将要建设资源的整合, 使之能满足“统一指挥、室内外一体化”的建设目标, 提高滨海高新区消防支队应对突发事故的反应能力, 对今后推广到天津市其它消防支队具有借鉴意义。

5 结论

在满足消防应急指挥救援的基础上, 引入GML对消防室内GIS统一表达, 通过WFS等开源WebGIS服务对消防室内地图进行更新, 并提出锚节点连接室内外一体化路网便于室内外最短救援路径分析。同时, 为满足建筑物内战斗员和受困群众定位的需求, 探讨融合定位技术提高室内定位精度。在室内GIS和定位技术的基础上, 设计并实现了天津滨海高新区应急指挥中心一体化指挥系统, 取得了良好的示范效果。另外, 室内GIS和定位等关键技术可由公安消防向其它领域复制推广, 如商业、急救、防汛、防震、反恐、防灾等。这些技术是推进数字城市、智慧城市建设的重要技术手段, 从室外空间走向室内空间是今后位置服务应用深入的必然趋势。

摘要：为了提高大型公共建筑和高层建筑内的消防应急救援能力和透明化指挥水平, 研究室内地理信息系统 (GIS) 和定位技术是十分必要的。针对目前室内外GIS数据模型表达不一致、室内地图更新困难和室内外路网无法有效集成问题, 探讨标准GML对消防室内GIS数据模型进行统一表达, 采用开源Web GIS服务对消防室内地图进行定期更新, 并通过一体化路网实现由室内外空间的最短救援路径分析。针对目前室内定位精度不高的问题, 研究通过融合定位算法提高基站室内定位精度。以天津滨海高新区应急指挥中心作为应用示范, 建立了基于上述室内GIS和定位技术的消防一体化指挥系统, 研究结果表明, 提出的技术方案结果精度较高, 示范系统具有良好的应用价值。

关键词：室内GIS,室内融合定位,消防应急,一体化指挥

参考文献

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现代建筑室内给排水消防现状篇6

关键词：给排水消防,建筑室内,自动喷淋

我国目前的楼房存在诸多的火灾事故, 火灾的发生不但会致使使用者财产受损, 同时还会使人们的生命财产安全受到威胁, 虽然导致火灾的因素是多元化的, 但是在多方面因素中, 消防设施的配置, 以及消防系统的设计是关键环节。一直以来, 我国建筑消防系统大多还是通过消防栓进行消防系统的建立。只有在《建筑设计防火规范》 (GBJ16-87) (2001年版, 以下简称“建规”) 第8.7.1条中规定的特殊场合和部位才要求设置自动喷水灭火系统。但大量的灭火实践经验证明, 室内消火栓系统作为灭火主力军的地位正不断受到质疑。在多层建筑的消防系统中, 消防给水系统不断的发展, 逐步的开始由传统的消防给水系统向着具有自动管理能力的喷水灭火系统发展, 并对消防栓给水系统进行简化, 对消防软管卷盘进行改进, 有效的将消防栓系统进行弱化。通过该种方式能够有效提高现代灭火系统的延伸范围, 从而提高建筑的消防能力, 使得喷水灭火系统能够最大范围的消除火灾隐患, 发挥水灭火系统的作用, 有效提高消防系统的技术性能, 充分保障建筑的安全, 使得建筑使用者的生命财产安全得以保障。

1 现状分析

多层建筑已经成为了当前城市建筑的主要组成, 无论是住宅还是商业娱乐、教学、办公建筑, 大多都采用多层建筑。而目前的多层建筑消防系统的建设, 大多都是以消防栓作为消防系统的核心, 即便在新《建筑设计防火规范》中新型的消防技术以及消防设施已经被添加入内, 例如自动喷水灭火系统, 但是由于其技术推广力度相对较小, 且技术成本较高, 因而并没有得到广泛的应用, 多层建筑室内灭火系统仍旧以消火栓作为主要的灭火设备。

尽管新制定的规章制度中特别针对娱乐歌舞场所以及游艺场所、放映场所等进行了喷水灭火系统的建设进行了规定, 并着重针对自动喷水灭火系统的应用范围、设置范围进行了要求, 但是在我国现代建筑中, 多层建筑的灭火系统仍旧以消火栓作为消防系统的主力军。在实际的应用中, 通过现实状态可以看出, 室内消防系统中喷水灭火装置的利用率并不高。一旦多层建筑发生火灾, 大多数的灭火办法还是采用消防车水带等设备, 通过消防车加压将喷水进行室内灭火, 或者在室外利用消防车、消防栓对着火部位进行灭火扑救。因此, 室内消防栓的设置就不具有过多的实际意义。

在目前已经发生的多层建筑火灾中, 消防栓在室内前期灭火中基本没有起到作用, 或者起到作用也微乎其微。因此从实际的利用状况可以看出, 室内消火栓的利用率不高。社会在进步, 经济在发展, 人们的生活质量也有了很大的提高, 在这一大环境下, 娱乐消费场所以及公共场所、办公场所、住宅等建筑的装修标准也有了很大的改变。但是随之而来的便是建筑火灾负荷, 相应的火势蔓延速度以及建筑火灾发生率也有所提高。在多层建筑中, 室内消防系统主要用于火灾发生初期的控火, 防止火灾进一步蔓延, 或者减缓火灾的蔓延速度。但是室内消防栓系统的初期反应速度相对滞后, 因此很容易耽误救火的时间, 导致火灾的进一步蔓延。

而相对于传统的消防栓室内灭火系统, 自动喷淋系统的初期灭火优势相对较为明显。首先, 自动喷淋灭火系统的反应速度相对较快, 并且该系统的控制具有智能化, 无需人工控制, 能够自动进行报警。因此无论现场有没有人, 只要符合系统预先设定的着火条件, 例如烟雾浓度或者温度达到了一定的条件, 自动喷淋系统都会发出灭火动作, 并发出警报。这种情况下具有较高的室内灭火率, 能够有效控制初期火灾的程度。

2 室内自动喷淋灭火系统消防设计

自动喷水灭火系统是当前灭火系统中较为先进的, 而在进行自动喷水灭火系统的利用中, 设计需要以技术特点作为基础, 并遵循基本系统原理, 从而使得系统能够在有限的空间以及条件下发挥初期灭火作用。而在系统的设计中系统投入水量以及对水资源的分配则需要水力计算进行决定, 这关系到整个灭火系统的合理性、经济性以及可靠性, 是设计中最重要的内容。

2.1 面积节点计算

该种方式首先会选取官网中最不利作用点, 该种计算方法下的作用面积大多为矩形, 若布置过程中采用的作用面积为长方形, 那么变长应当为1.2倍的作用面积平方根, 对喷头喷水亮点计算也以该作用范围为准, 并且喷头喷水的强度应当不小于规定强度, 达到这一标准后, 管道流量不再增长, 仅仅对作用面积后管段的水头损失进行计算。若建筑危险等级为轻度或者重度, 那么在计算过程中可以对作用面积中每只喷头的喷水量进行假定, 设其水量相等。若建筑危险等级为严重, 那么需要以实际水压作为喷头喷水量的计算。

2.2 逐点计算法

该种方式主要通过对喷淋系统的喷头进行计算, 从喷头开始再对其水压、管道的累计流量以及总体水流量进行计算, 同时还需要计算水头损失, 直到累计流量同设计流量相同为止。在此后的管段中流量不再增加, 仅计算沿程和局部水头损失。在上述计算中, 每个喷头流量按特性系数法计算, 其流量随喷头处压力变化而变化。此计算特点是在系统中除最不利点喷头以外的任一喷头的喷水量或任意4个喷头的平均喷水量均超过GB50084-2001《自喷灭火系统设计规范》 (以下简称《喷规》) 第4.1.1条规定, 系统计算偏于安全。

2.3 矩形面积———逐点计算法

2.3.1 确定矩形面积

首先需要针对管网中最不利作用面积, 若实际需要不同则需要以实际需要为准进行确定, 即通过水利计算予以确定。一般将作用面积确定为矩形, 边长同配水支管相互平行, 且长度大于等于1.2倍的作用面积平方根, 喷头数为整数, 如果得到结果有小数, 则四舍五入成整数。如果边长大于实际配水支管长度, 那么在计算作用面积时需要扩展到临近的支管喷头上。

若仅仅使用单排喷头作为走道消防闭式系统, 那么在进行作用面积的确定时应当结合最大疏散面积。同时依照相关规定计算系统设计流量。在确定干式系统作用面积时应当在规定值上额外增加0.3倍规定值。而在雨淋系统中, 最大作用面积为干式系统的作用面积应按《喷规》规定作用面积。

2.3.2 计算设计流量

最不利点作用面积是计算系统设计流量的基础, 并结合喷水总量确定设计流量。

3 结束语

传统的建筑消防系统中大多还是使用水灭火系统, 通过水进行灭火成本相对较低, 且操作利用简便。而在传统的建筑消防系统群中, 大多还是使用消防栓作为消防系统的主要设施, 通过消防栓组成室内消防系统。在长期的消防实践中, 人们逐渐的发现, 室内灭火消防栓并不能起到太大的作用, 如何才能够通过有效的技术改进提高室内消防性能成为了目前人们关注的焦点。消防系统无论从设计还是配置上, 其合理性会直接对建筑的消防安全造成影响。而建筑给排水系统作为建筑消防系统的基础, 其设计设置的合理性也会间接性的对建筑消防安全造成影响。

参考文献

[1]申芷娟.概率法在推求建筑内部排水设计秒流量的研究及应用[D].西安建筑科技大学, 2005.

室内消防系统篇7

1 工程概况

南宁万达茂室内主题乐园地上建筑面积为31 000m2,地上1层(局部设有夹层,夹层标高5.90m),建筑高度为30m(檐口高度),耐火等级为一级,如图1所示。

2 消防设计难点

为满足室内主题乐园特定的使用功能、建筑效果及构造需要,难以完全按照现行国家技术规范进行设计,存在以下设计难点。

2.1 防火分区

南宁万达茂为单层大空间建筑,建筑高度达到30m,内部大空间无法采用防火墙或防火卷帘等方式划分防火分区,防火分区面积达到24 782.2m2,超过了规范规定的5 000m2的要求,如图2所示。

2.2 人员疏散

(1)疏散人数无法确定。国家现行消防设计规范对室内主题乐园的人数计算并无明确规定。根据GB50352-2005《民用建筑设计通则》的规定,对无标定人数的建筑物应按有关设计规范或经调查分析确定合理的使用人数,并以此为基数计算安全出口的宽度。该主题乐园属于具备展示和游玩体验功能的公共建筑,且建筑中存在大量假山、水域等人员无法到达的区域,同时,其游乐设备和公共区域人员比较集中,其疏散人数不能单纯以建筑面积计算。

(2)部分区域疏散距离超标。主题乐园东西长150m,南北长167m,乐园中间部分区域的疏散距离至最近安全出口的疏散距离达到了78 m,超出了GB 50016-2014《建筑设计防火规范》(以下简称“建规”)第5.5.17条第4款的规定。

2.3 防排烟设计

主题乐园的建筑面积达到了24 782.20m2,室内高度达30m,如此规模的大空间防火分区采用何种烟控策略及排烟措施,是该项目的设计难点。

3 强化措施

项目设计方案中,防火分区、人员疏散和防排烟设计存在设计难点,为更好地保证南宁万达茂室内主题乐园的消防安全,拟采取以下加强措施。

3.1 控制火灾荷载

(1)游乐设备和假山等采用不燃或难燃材料制作,景观植物应选择不含挥发油脂、水分多、不易燃烧的真实植物,雕塑等景观摆件也需采用不燃材料制作。

(2)人员的疏散通道内不应堆放可燃物,保证疏散通道的畅通。

(3)应严格控制发烟量大和毒性大的建筑装饰材料和装置材料,乐园内部的顶棚、墙面、地面、隔断采用燃烧性能为A级的装饰装修材料,固定家具、装饰织物等其他装饰材料燃烧性能不低于B1级。

(4)电线、电缆干线均采用低烟无卤阻燃电缆,并设置电气火灾监控系统。

(5)消防供电干线的耐火性能应达到950℃、3h。

3.2 强化防火分隔

(1)靠外墙设置的房间防火分区面积按照5 000m2进行控制,其与室内主题乐园之间采用防火墙和甲级防火门进行分隔,并设置直通室外的安全出口,其他消防设计按照规范要求进行设计。

(2)大空间内的设备用房设计为防火单元,面积限制在200m2以内,采用耐火极限不低于2.0h的防火隔墙和1.5h的楼板及甲级防火门与其他部位进行分隔。

(3)大空间区域结合疏散通道,设置宽度为9m的防火隔离带将大空间区域划分为6个面积不大于5 000m2的防火分区,如图3所示。

3.3 强化疏散策略

(1)依据游乐设备的使用人数、排队区的人数、餐厅就餐人数、公共活动区域人数、主题乐园内的工作人数进行疏散人数的计算,其中公共活动区域人数计算根据“建规”歌舞娱乐放映游艺场所的人员密度0.5人/m2计算,如表1所示。

(2)通过增设两个避难走道来解决疏散距离的问题,一个避难走道设置在首层,走道长59m,另一个避难走道设置在地下一层,走道长58m。确保大空间内任一防火分区通向避难走道的门至避难走道最近直通地面的出口的距离不大于60m,如图4所示。根据“建规”第6.4.14条的规定:避难走道两侧采用耐火极限不低于3.0h的防火隔墙和耐火极限不低于1.5h的楼板进行分隔;避难走道内部装修材料的燃烧性能为A级;避难走道内设置消火栓、消防应急照明、应急广播和消防专线电话。

由于室内娱乐场所人员多,在进入避难走道的位置设置防烟前室的使用面积增加至15.0m2,避难走道的最小宽度不应小于2.4m。

(3)疏散通道的消防应急照明的应急工作时间不应小90min,地面水平照度不应低于10lx。

3.4 加强防排烟系统

(1)位于首层和夹层的办公、餐厅、脱口秀等房间、走道均设置机械排烟及补风系统,补风量不应小于排烟量的50%,防烟分区面积按照不超过500m2控制。

(2)大空间区域部分采用机械排烟的方式,排烟量根据NFPA 92进行计算,同时保守考虑1.2倍的安全系数,按照816 000m3/h进行设计。

(3)排烟口至最远点的距离不大于30m。

(4)补风系统的室外进风口布置在排烟口的下方,其高差控制在10~18m的范围内。

(5)沿该建筑外墙在合适部位设置排烟口和救援窗。

3.5 完善灭火设施

(1)室内主题乐园大空间内设置自动跟踪定位射流灭火系统,设置自动喷淋灭火系统的地方均采用动作温度68℃、RTI指数小于50的快速响应喷头,以早期快速灭火,控制火灾规模,防止火灾大面积蔓延;

(2)乐园大空间内设备用房设置气体灭火系统。

(3)高位消防水箱的容量增加至100m3。

4 性能化设计评估

从最不利的角度出发,设置多个火灾和疏散场景;火灾烟气蔓延特性采用FDS软件模拟,人员疏散采用Pathfinder疏散软件模拟。

4.1 模拟设定

环境温度为24℃,模拟时长为1 800s。

4.2 火灾场景设定

选定6个火灾场景进行模拟计算,如表2所示。

4.3 人员疏散性能化分析计算

人员疏散安全的判定准则是人员疏散时间TRSE小于危险来临时间TASE,则疏散是安全的。火灾报警时间设为60s;疏散预动时间考虑游乐设施复位的时间,保守设为360s;行动时间采用Pathfinder模拟计算,并考虑1.5倍安全系数。

通过FDS软件对火灾场景模拟分析得出,TASE均不小于1 800s.通过Pathfinder疏散软件模拟人员疏散过程,得到TRSE。TASE和TRSE对比结果见表3所示。

5 结论

通过火灾场景和人员疏散场景的模拟验证,得出当所有消防设施正常启动时,能保证人员的安全疏散,消防设计达到了消防安全目标,最大限度地保证南宁万达茂室内主题乐园内人员的生命安全。

摘要：以某室内主题乐园为研究对象,针对建筑体量大、建筑空间跨度大、人员众多、内部游乐空间及游乐设施的设置相对复杂的室内主题乐园系统地进行消防安全专项论证。提出控制火灾荷载、强化防火分隔、增设避难走道、设置机械排烟及补风系统、设置自动跟踪定位射流灭火系统及自动喷淋灭火系统等优化措施。设计火灾场景和疏散场景,对室内主题乐园安全疏散和烟控策略等内容进行模拟计算。结果表明,现有的设计方案能够在火灾时保证人员的安全疏散。

关键词：建筑防火,室内主题乐园,安全疏散,烟气控制,消防安全

参考文献

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室内消防系统篇8

该城市广场属于多层建筑,其防火设计应遵循国家标准GB 50016-2006《建筑设计防火规范》(以下简称“建规”),但作为带有室内步行街的新型综合性商业建筑,限于使用功能及造型设计的需要,现有的建筑防火设计方案中存在一些规范未予明确规定或不能完全按照规范进行设计的问题,需要论证其消防设计是否可达到规范要求的同等水平。

1 防火设计存在的主要问题

1.1 防火分区

按规范的要求,除首层营业厅外,建筑在设有自动喷水灭火系统的情况下,每个防火分区允许最大建筑面积为5 000 m2。该建筑室内步行街由若干个中庭组成,步行街一、二、三层之间通过楼板分隔,楼板的不同部位有开口,形成了若干个建筑面积不同、贯穿三层的中庭,各层建筑面积见表1所示。

该城市广场室内步行街中庭一层和二层、二层和三层之间通过挑空楼板相互贯通,形成了一个巨大中庭,按照规范要求,上下层相连通的面积叠加计算时若超过一个防火分区的最大允许建筑面积,应用防火卷帘将各层的开口与回廊进行分隔,同时由于各层步行街建筑面积超过5 000 m2,每层还需进行防火分区划分。如果利用防火卷帘分隔,必须增加大量的柱子,这无疑会极大地破坏建筑设计的效果;另按照现有建筑布局,各层回廊在疏散过程中起到关键作用,如按防火分区划分要求加设防火卷帘,必然会使回廊分隔成许多不贯通的走廊,在人员疏散时造成视线不通,容易导致混乱,不利于疏散。因此,现商业步行街未在中庭开口和回廊内设置防火卷帘,三层贯通为一个防火分区,总建筑面积为17 841 m2,不满足“建规”第5.1.7条的规定。

1.2 安全疏散

建筑内现共设9 部防烟楼梯间,每部防烟楼梯均为剪刀楼梯。经过对各层及各防火分区疏散宽度统计发现,除一层防火分区一直通室外的安全出口宽度不能满足规范的要求外,其余防火分区各自通往室外或疏散楼梯的安全出口宽度均能满足规范要求。但是,由于存在不同防火分区共用同一个疏散楼梯的情况,因此二层和三层疏散楼梯的总宽度不能满足规范的要求。建筑内的疏散设施能否保证火灾时人员疏散安全,需要通过分析研究确定。图1为一层防火分区划分示意图。

根据“建规”第5.3.13 条的规定:“楼梯间的首层应设置直通室外的安全出口或在首层采用扩大封闭楼梯间。当层数不超过四层时,可将直通室外的安全出口设置在离楼梯间小于等于 15.0 m处”。本建筑步行街内的4部疏散楼梯因位于建筑中部,首层出口不能直通室外,需通过室内步行街再达室外,直通室外的安全出口离楼梯间出口的距离大于 15 m,最大约为38 m,不满足规范的要求。

2 主要的解决方案

建筑内的步行街由大小不一的中庭、公共走道及其两侧面积较小的精品店组成,其中宽敞的中庭和走道组成的公共区域占据了步行街的较大部分面积,这部分公共区域主要是火灾荷载较低的人流通行空间。由于这样的建筑结构特点和商业布局特点,如按规范要求数千平方米划分为一个防火分区,在连通各层的中庭开口处设防火卷帘,在商业街中实施会有很大困难,并造成人流通行空间隔断和因为使用大量大面积、大跨度的防火卷帘而增加消防设施本身的不可靠性。因此,在步行街仅作为人员通道使用的情况下,考虑将步行街作为“临时安全区”,按一个防火分区进行设计,通过采取一系列措施限制步行街内的火灾烟气蔓延,保证人员疏散的安全。经过与专家及设计单位讨论,具体采取如下措施。

(1)室内步行街建筑的耐火等级设计不低于二级。

(2)室内步行街贯通的层数不应超过4层且高度不应超过24 m,总长度不应大于350 m。目的是将室内步行街的体积控制在一定的范围内。

(3)面向步行街一侧的建筑围护构件的耐火极限不低于1.00 h,可采用实体墙、防火玻璃或钢化玻璃加喷淋保护,相邻商铺之间均应采用耐火极限不低于2.00 h的墙体分隔。邻街店铺开向室内步行街的门在火灾时应能自动关闭,可采用带电磁门吸的双向弹簧门,平时采用电磁门吸使之常开,火灾时报警系统切断电源,门吸失去吸力使得门自动关闭,关闭后能从两侧手动开启并再次自动关闭。

(4)步行街的宽度应大于8 m,大于“建规”要求的多层建筑之间的防火间距为6 m(如果步行街所在的建筑为高层建筑,则步行街的宽度应大于13 m),防止步行街一侧店铺发生火灾后通过热辐射的方式蔓延至另一侧。

(5)除首层外,步行街每层楼板的开口总面积不小于步行街地面面积的35%～40%。目的是让步行街部分形成上下贯通的巨大空间,保证火灾产生的烟气能够顺畅地垂直上升,通过排烟设施排出室外,防止烟气受到遮挡而沿水平方向蔓延。

(6)连通步行街两侧商铺的连廊沿步行街长度方向均匀分布,连廊宽度不大于4 m。连廊的作用主要是为二层以上的顾客提供到达步行街另一侧商铺的便捷通道。限制连廊的宽度,一方面可以保证步行街每层楼板的开口沿长度方向均匀分布,保证排烟效果,另一方面可以防止商家利用过宽的连廊摆摊设点,增加步行街的火灾荷载。

(7)步行街顶棚为钢结构顶棚镶防火玻璃,其承重结构应刷涂耐火极限大于0.50 h的防火涂料保护,防止顶棚坍塌及玻璃破碎对人员造成伤害。

(8)步行街顶棚应高出步行街两侧商铺屋面最高处至少1 m,且顶棚应设排烟设施。

(9)室内步行街两侧:商铺面积不大于300 m2,餐饮面积不大于500 m2。步行街两侧其他使用空间确需通向步行街时,有疏散要求的应设置防烟前室与步行街连通;不作疏散使用的连通口,每个防火分区内只允许设置一个,其宽度不应大于该建筑内一个柱间距的宽度,并采用两道防火卷帘进行分隔(火灾时两道防火卷帘一次性同时降落)。

(10)步行街首层最远点至安全出口的距离不应大于60 m,且每隔60～100 m应设不小于6 m直接对外的疏散出口,二层及以上楼层商铺的疏散门至最近安全出口的疏散距离不大于37.5 m。靠外墙设置的疏散楼梯间在首层应直通室外。

(11)步行街每层回廊增设机械排烟系统,使得火灾初期产生的少量烟气可以就近排出,减少烟气的影响范围,保证人员疏散安全。

(12)步行街内各商铺的自动喷水灭火系统按照中危险Ⅱ级设计,并采用快速响应喷头以加快启动速度,将火灾控制在更小的范围内。步行街回廊也设有自动喷水灭火系统。

(13)为便于消防队员灭火救援,步行街顶棚设置可开启或便于破拆的侧窗,并设置明显的标志;外墙设置灭火救援的窗口,并保持内部通道畅通。

3 性能化评估分析

为分析该建筑的防火设计能否实现上述消防安全目标,采用消防安全工程学的方法和技术进行计算分析,以验证上述措施的可行性。

首先,应分析待评估建筑的火灾危险性,并根据火灾危险性设定合理的火灾场景,然后用计算机模拟程序对设定火灾场景下的火灾烟气、温度等火灾动力学参数进行计算,得到人员可用疏散时间 TASET;再根据设定的火灾场景设置相应的人员安全疏散场景,并利用人员安全疏散模拟软件对设定疏散场景下的人员疏散情况进行计算,得到人员必需疏散时间TRSET;最后验证TASET>TRSET是否成立。

3.1 火灾危险性分析

根据综合性商业建筑步行街内精品店的火灾荷载调查结果,结合建筑各功能分区的使用特点和可燃物分布,确定建筑内各功能区域的火灾荷载密度,见表2所示。

3.2 火灾场景设置

城市广场由室内步行街、百货、超市、电玩、KTV、影院、办公室及地下车库等部分组成。根据建筑结构、各功能区分布和火灾危险性大小等实际情况,共设置了5 个火源位置,分析确定了19 个设定火灾场景,具体设置见表3所示。

3.3 人员疏散安全性判定

通过对设定火灾场景下火灾烟气运动的模拟分析,利用火灾动力学模拟软件FDS,可得到火灾人员可用安全疏散时间TASET。将模拟计算的疏散行走时间乘以1.5倍安全系数加上报警时间和响应时间,最后可得到各场景的人员必需安全疏散时间TRSET,见表4所示。

通过对人员的疏散模拟分析,并与火灾烟气模拟计算结果进行比较,可以得到如下结论:

(1)

在自动喷水灭火系统和机械排烟系统均有效的情况下,对于各个设定的火灾场景和疏散场景,建筑内各层人员均能够在危险来临之前,通过邻近安全出口或疏散楼梯疏散至安全区域。

(2)

当步行街首层发生火灾时,在自动喷水灭火系统失效的情况下,建筑内的人员将不能够在危险来临之前,通过邻近的安全出口或疏散楼梯疏散至安全区域。

(3)