性能化消防設計在大型室內水上游樂場所的應用

●姜 紅

(撫順市消防支隊，遼寧撫順 113000)

近年來，為了滿足人們日益豐富的休閑娛樂需求，各類大型水上游樂場所在全國各地拔地而起，由于其建筑使用功能的需要和造型設計的獨特性，普遍存在防火分區面積超規的問題?，F以某水公園為例，淺析如何利用性能化消防設計的方法解決大型室內水上游樂場所防火分區面積超規問題。

1 水公園建筑概況

該項目是一處以水上娛樂項目為主要內容的游樂園，以獨具特色的巴厘島風情為設計主題，集休閑、水上娛樂、餐飲、競技、拓展等多種游樂功能于一體。室內水公園總建筑面積約1．9萬m2，地上四層，地下一層，建筑高度約為24 m;建筑功能包括水上娛樂、餐飲、廚房、更衣室、洗浴室、造浪機房、送排風機房、配電間、監控室等;室內設備包括室內水寨、室內雙蟒滑道及家庭皮筏、室內水上過山車、室內沖浪模擬器、室內兒童滑道和室內漂流河等。室內水公園內共設6個防火分區，參數統計見表1。

表1 某水公園防火分區的劃分

2 防火分區面積超規問題

該水公園現有建筑消防設計中主要存在S1防火分區面積超規的問題。S1防火分區是室內水公園的核心區域，主要功能為戲水大廳、休息包間、餐飲區等，該防火分區由一層戲水大廳及二、三、四層各層平臺組成，最大高度為24 m，防火分區總面積達到15 295．91 m2。由于建筑空間高大，無法利用防火墻、防火卷簾等防火措施實現分隔。此外，由于戲水大廳內設置有大型滑道、水上過山車等多個大型游樂設備，最大設備高度可達17．5 m，而造浪池、漂流河等大面積水域使得建筑平面超大，超過一般的游泳館、體育館，并且水滑管道涉及整個水區，受使用功能和空間高度的限制，無法實現該空間的防火分隔。因此防火分區S1不滿足《建規設計防火規范》第5．1．7條“建筑物耐火等級為一、二級時，防火分區最大允許建筑面積為2 500 m2”的規定，超出規范要求的比例為612%。

3 解決室內水公園防火分區面積超規問題的技術措施

針對S1防火分區面積超規問題，根據建筑實際火災危險性，利用性能化消防設計方法，運用消防安全工程學原理，擬采取以下措施，確認其消防安全性能是否可以達到規范要求的同等水平。

3．1 室內采用不燃材料裝修

對于S1防火分區內戲水大廳部分，由于室內水公園的建筑特點、運營方式、使用要求等原因，存在的可燃物較少，火災危險性相對較小。為減少因室內裝飾裝修增加的火災荷載，要求休息包間、餐飲區內應采用經阻燃處理的桌椅，室內水公園內應采用不燃材料裝修，若有少量可燃材料裝修應經阻燃處理，且不低于B1級。

3．2 增設電氣火災監控系統

由于室內水公園內用電游樂設施及照明線路較多，用電量大，為預防建筑內發生電氣火災，應在該建筑各層、各級配電箱處設置電氣火災監控系統，探測漏電電流、過電流信號，發出聲光報警信號，準確報出故障線路地址，以防止電氣火災的發生，實現早期電氣火災的探測報警。

3．3 所有廚房采用“防火單元”設計

廚房作為食品加工處理的區域，經常動火，是室內水公園建筑內火災危險性最大的部位，因此，室內水公園內的所有廚房應采用“防火單元”的形式設計。防火單元是在建筑物某些部位劃分出的能阻止火勢蔓延的單獨區域或獨立空間。為提高廚房區域的消防安全，保證發生火災后不會蔓延至其他空間，對外部的人員、財產不造成威脅，各層廚房應采用乙級防火門窗、耐火極限分別不小于1．0 h的樓板和不小于2．0 h的隔墻與其他部位分隔，并在廚房內設置獨立的機械排煙系統和通風換氣系統。

3．4 利用漂流河形成防火隔離帶

一層戲水大廳內設置有面積為2 188．9 m2的環形漂流河，可以利用漂流河在S1防火分區的戲水大廳內形成防火隔離帶。所謂防火隔離帶就是在有可燃物的建筑物中劃分出一段區域，這個區域內的建筑構件及裝修全部為非燃材料(且該區域內不存在可燃物)并采取有效的防煙措施，阻擋防火隔離帶一側的煙火向另一側蔓延，從而在空間上形成一個無形的防火分隔區域。

3．5 增設線型紅外光束感煙火災探測器

S1防火分區的一層休息包間、四層餐飲區內均設置了點型感煙火災探測器，廚房內設置了點型感溫火災探測器，而大空間的戲水大廳內未設置火災探測器。為提高戲水大廳內火災探測能力，要求在室內水公園戲水大廳內增設線型紅外光束感煙火災探測器，并使其與設置在屋頂的機械排煙系統聯動。

3．6 機械排煙系統優化設計

S1防火分區中庭設計14臺平時排風、火災時排煙的軸流排煙風機，每臺風機排煙量為59 808 m3·h-1，總排煙量達到837 312 m3·h-1，其排煙量可以保證各中庭按其體積的每小時4次換氣進行排煙。

4 人員疏散安全性分析

針對上述問題及相關技術措施，運用消防安全工程學的相關原理和方法，通過設定相應的火災場景進行定性分析，利用已被接受的模擬仿真工具、方法和性能判定標準，模擬發生火災時，建筑物內游客及工作人員是否能夠安全疏散到室內外安全地點。對于建筑內人員生命安全而言，最重要的安全標準是火災發生時，可用安全疏散時間大于所需安全疏散時間，即tAEST＞tREST。如果能滿足這個條件，說明消防設計方案是可行的，能夠保證人員的疏散安全。本項目采用了國際通用的精細網絡模型Building Exodus(以下簡記為Exodus)對人員疏散行動時間進行模擬計算，通過對各火災場景和疏散場景的模擬計算，得到火災環境下可用安全疏散時間tAEST及人員疏散所需時間tREST，見表2。表中火災場景A指一層包間內起火，B指一層廚房內起火，C指二層男更衣室起火，D指三層餐飲區起火，E指四層餐飲區起火;10指自動噴水滅火系統有效，排煙系統失效，01指自動噴水滅火系統失效，排煙系統有效，00指兩者都失效，11指兩者都有效。

表2 各火災場景的人員疏散安全分析

S1分區一層 420 645 -225 A00不安全S1分區二層 369 286．5 82．5 安全S1分區三層 316 241．5 74．5 安全S1分區四層 254 276 -22不安全S1分區一層 ＞1 200 508．5 ＞691．5 B10安全S1分區二層 1 128 286．5 841．5 安全S1分區三層 1 005 241．5 763．5 安全S1分區四層 741 276 465安全S1 分區一層 943 508．5 434．5 B01安全S1分區二層 754 286．5 467．5 安全S1分區三層 680 241．5 438．5 安全S1分區四層 486 276 210安全S1 分區一層 926 508．5 417．5 B00安全S1分區二層 742 286．5 455．5 安全S1分區三層 664 241．5 422．5 安全S1分區四層 469 276 193不安全C01 S3防火分區 300 345 -45 不安全C00 S3防火分區 284 345 -61 不安全C11 S3防火分區 369 345 24 安全D10 S4 防火分區 349 325．5 23．5安全C10 S3防火分區 323 345 -22安全D01 S4防火分區 345 325．5 19．5 安全D00 S4防火分區 332 325．5 6．5 安全S1分區一層 ＞1 200 508．5 ＞691．5 E10安全S1分區二層 ＞1 200 286．5 ＞913．5 安全S1分區三層 ＞1 200 241．5 ＞958．5 安全S1分區四層 284 207 77安全S1分區一層 ＞1 200 508．5 ＞691．5 E01安全S1分區二層 ＞1 200 286．5 ＞913．5 安全S1分區三層 937 241．5 695．5 安全S1分區四層 278 207 71安全S1分區一層 ＞1 200 508．5 ＞691．5 E00安全S1分區二層 ＞1 200 286．5 ＞913．5 安全S1分區三層 895 241．5 653．5 安全S1分區四層 272 207 65安全

由表2可知:(1)在自動噴水滅火系統失效的A01、A00場景中，S1防火分區的一層和四層人員疏散的安全余量為負值，但在自動噴水滅火系統有效的A10場景中，S1防火分區各層人員疏散的安全余量均為正值，因此，應提高S1防火分區內自動噴水滅火系統的動作可靠性，保證火災時及時有效動作。(2)在自動噴水滅火系統與排煙系統未同時動作的C10、C01、C00場景中，人員疏散的安全余量為負值，但在自動噴水滅火系統與排煙系統同時動作的C11場景中，人員疏散的安全余量為正值，因此，應提高S3防火分區內自動噴水滅火系統和排煙系統的動作可靠性，保證火災時及時有效動作。(3)在其他場景中人員疏散所需時間均小于人員疏散可用時間值，各消防安全問題初步解決方案能夠滿足人員安全疏散的消防安全目標。

5 結論

針對本項目的消防安全問題及相關技術措施，通過設計相關火災場景及人員疏散仿真進行驗證，結果表明:在采用不燃材料進行室內裝修，減少火災荷載的基礎上，通過增設電氣火災監控系統和線型紅外光束感煙火災探測器提高S1防火分區內火災探測能力，利用漂流河等水區進行防火隔離，所有廚房采用“防火單元”設計后，該防火分區的消防安全水平能夠滿足設定的消防安全目標，該防火分區設計是可行的，可以使其消防設計方案達到國家現行消防技術標準規定的安全水平。由此可見，性能化消防設計是解決大空間、超規范和一些有特殊要求建筑物的消防設計的行之有效的方法之一，隨著性能化防火設計方法和步驟的日趨完善，不但能將先進的消防技術及時運用于建筑設計與施工實踐中，同時也使建筑物的消防安全得到更好的保障。

［1］公安部沈陽消防研究所．豐遠巴厘水公園室內水公園消防安全咨詢報告［R］．

［2］朱力平．消防工程師手冊［M］．南京：南京大學出版社，2005．

［3］GB 50016-2006，建筑設計防火規范［S］．