国外建筑消防设计研究概况论文

高、大型公共建筑、厂房、储存仓库等随着我国建设的不断涌现，这些建筑物无论在体型大小、空间高度使用功能、装修标准等方面均较过去50－70年代修建的同类型建筑更具化、大型化、非标准化。高大空间的民用建筑如：大型剧场、会展中心、大会堂、博物馆等；生产性建筑如：各种生产类别的工业厂房、飞机维修库、储存仓库、飞机发动机车间等这些建筑不仅体型大，高度高，除普通生产厂房和储存仓库外大都有较高的装修标准，同时也是使用功能复杂、人员密集、火灾隐患大的大型空间建筑。自动喷水灭火系统设计规范第4、3、2条规定：“室内净空高度超过8．0m的大空间建筑，在其顶板或吊顶下可不设喷头“本条主要参照日本消防法规关于大型剧场观众厅的喷头布置而提出来的，主要考虑到喷头安装高度太高热敏元件将达不到预期效果。作者计为此条规定适用于某些建筑的中庭或是共享空间等，而不适用于各种高、大空间建筑。无凝在高大型建筑内采用普遍型喷头的自动喷水灭火系统是无法达到控火、灭火的目的，更不能套用《自喷》规范第4、3、2条的规定不设喷头，不加保护。应该根据建筑物（或构筑物）的使用功能、火灾危险性、建筑物体型高度等督促检查情况综合考虑建筑防火设计方案和消防技术措施。建筑物的防火安全设计是一门综合性，是由多专业（建筑、结构、空调、电气、给排水专业）共同采取防范措施的综合体现，而直接参与扑灭火灾的当属各种自动消防灭火系统。鉴于我国国情和经济体制的关系我国对于上述高大空间建筑无论在消防设计技术、产品开发和研制、火灾报警和联动控制、规范管理等各方面与国外相比尚存在一定差距。以水为灭火剂的自动喷水灭火系统在各种类型建筑中（除不能用水扑救的建筑或部位外）都是有效也是最经济的。高大空间建筑自动喷水灭火系统技术的中关键是喷头构造和性能的技术研究。因为喷头起着探测火灾、喷水灭火的作用，灭火效果在很大程度上取决于喷头的选择和布置的合理性，因此，目前许多国家均在大力研制和开发各种性能喷头，如：快速响应大水力喷头；大水滴喷头；自动启、闭喷头；大覆盖面侧墙型喷头等等，有了具有各种特性的喷头问世才能使自动喷水灭火系统应用范围更广，灭火更安全、可靠。例如：目前被美国消防协会NF－PA－231认可的ESFR喷头的应用对于大型高架仓库以及空间高度不超过12．0m的大型建筑的自动喷水灭火系统的功能更完善，灭火更安全、可靠。例举以下数例，意在说明高度超过8．0m的大型空间如何应用自动喷水灭火系统加以保护的设计技术措施；另一方面意在呼吁有关科研、设计、生产部门更多地投入研制、开发我国自己的特种性能喷头，以完善和提高自动喷水灭火系统功能。实例之一：某工程单层厂房占地面积30000多平方米，属丙类生产类别，按《建规》规定该厂房除了应设置消火栓灭火系统外，还应设置自动喷水灭火系统厂房平均高度8．30m，厂房内有四处采光天窗，（两处面积720m2，两处面积540m2）由于采用竖式天窗，故采光天窗处屋面比其他地方高于3．0m该处喷头若吊在屋面板下，则喷头距地面高度＞8．0m，喷头热敏元件的动作会受到；若选用其他大水力喷头或是快速响应大水滴喷头的话，一方面国内此类产品缺少，另一方面一个车间内不宜搞二个不同压力的喷淋系统，（非采光天窗处仍为普通自动喷水灭火系统），经多次研究比较决定采用加集热板的辅助技术措施方案予以解决。集热板系在高架仓库内分层布置喷头时当分层板上有孔洞、缝隙时应在该处喷头上方设置集热板，目的是当发生火灾时为使喷头感温元件能在其上方局部面积内迅速聚热而受到感应及时开放喷水、集热板仅仅是一种辅助技术措施，最后确定方案如下：厂房内按中危险级设防，满铺喷头，喷头安装高度一律距地7．6－8．1m，距屋面板内底距离≤300mm（非采光天窗处）；在采光天窗处下方喷头则距采光天窗处屋面板内底为≤3．3m，喷头的热敏元件无法达到预期效果，为此，该处喷头（共约200多个）每个喷头上方均加设集热板。集热板为铝合金金属板或白铁皮板，每块尺寸300×400mm（规范规定集热板面积不应小于1200mm2，最小一边不应小于200mm翻边20mm）（见下面示意图），板中钻一小孔，孔径略大于?25mm镀锌钢管外径，将板套在?25mm喷头连接支管上，然后采用点焊，将板固定在喷头连接地支管上，喷头距板内底距离为75－150mm此时喷头朝下安装，而其它部位不加集热板的喷头均朝上安装。实例之二：某货运中心原设计层高8．1m，屋顶为金属承重结构，按有关规定设置了自动喷水灭火系统，原设计喷头安装标高为距地7．7m，后因需要业主自行决定将钢屋架连同自动喷水灭火系统管道一起往上抬高2．3m，这样喷头安装高度变成距地10．0m，消防部门不予验收，后经多方研究采用加层安装自动喷水灭火系统方案，即原已安装的自动喷水灭火系统管道及喷头位置和高度不变，另在下方相同平面，不同高度再增设一层自动喷水灭火系统管道及喷头位置和高度不变，另在下方相同平面，不同高度再增设一层自动喷水灭火系统，其喷头设在距地7．6m高度（吊在屋架下弦下面）。上面一层喷淋系统作为保护钢屋架使用，喷头朝上安装，这样钢屋架可不再涂刷防火涂料等其他防火措施：下面新增的系统作为保护地面上物资使用，但由于喷头距上方屋面板距离达2．8m超过了规范规定的不大于150mm距离要求。因此，在下面一层每个喷头上方均加设一个集热板，集热板做法同上。实例之三：某飞机维修中心，总建筑面积13，868m2，长152m，宽91．5m，屋顶为金属承重构件，坡屋面顶最高高度为35．0m，最低31．5m平均屋面高度33．25m，属I类机库，可同时停放或维修二架波音747飞机，由于屋面平均高度达33．25m，面积达13868m2，其保护对象又是价值连城的飞机，普通的自动喷水灭火系统是无能为力的，按《飞机库设计防火规范的GB50284－98》（以下简称机规）有关规定，针对I类机库这样高大空间建筑钢屋架要保护，地面停放或维修的飞机要保护，以及机库建筑、工作人员和消防救援人员的安全均应得到有效的保护。一般飞机进库时其油箱内载有燃油，在维修过程中可能发生燃油火灾，其火灾危险性大，蔓延速度快，火灾损失大，属严重危险级，按《机规》要求设置了以下自动消防系统：1、泡沫一水雨淋灭火系统，该系统的任务是冷却屋顶承重金属构件保护钢屋架和扑灭机库地面油火，同时保护工作人员疏散和消防救援人员的安全。对飞机库的灭火设计要求应是快速反应、快速灭火，美国消防协会NFPA－409飞机库防火标准要求30秒内控制火灾，60秒内扑灭火灾，要在短时间内达到控火灭火的，唯有采用自动化程度高，灭火效果好的泡沫一水雨淋系统。采用泡沫一水雨淋系统冷却屋顶承重金属构件可不再喷涂防火隔热涂料，系一举双得的技术措施。由于飞机停放和维修区占地面积大，I类机库一个防火分区允许建筑面积为50000－30000m2，如此大面积的机库内泡沫一水雨淋灭火系统若不采取分区限量供水，其消防系统的流量非常可观。按《机规》规定，I类机库的泡沫一水雨淋系统的泡沫混合液供给强度为6．5L／分／m2，（当采用水成膜泡沫液时）灭火持续时间45分钟，（泡沫混合液连续供给10分钟，随后35分钟喷清水），按上述规定系统计算流量相当可观，因此宜在平面上进行适当分区。按《机规》要求，一个分区的最大保护地面面积不应大于1400m2，每个分区应由一套雨淋阀组控制。同时还规定泡沫一水雨淋系统的用水量必须满足以火源点为中心30m半径水平范围内所有分区系统的雨淋阀组同时启动的最大用水量。因此在机库平面内顺长度方向每10m左右划成一个区共计15个区，每区面积927．2m2＜1400m2，两个机坞头各分一个区，总共17个区由十七组雨淋阀组控制，按最不利着火点为中心30．0m水平半径范围内所有泡沫雨淋喷头同时洒水的要求，其雨淋系统的最大计算消防用水量为588L／S。2、由于机翼面积大于280m2，按规定还应设置翼下泡沫枪和泡沫枪灭火系统，翼下泡沫枪灭火系统是泡沫一水雨淋系统的辅助灭火设施，其功能是将泡沫直接喷射到机翼和中央机翼下部的地面，控制和扑灭泄漏燃油发生的流散水，同时对机身下部有冷却作用。当采用水成膜泡沫液时，泡沫混合液的设计供给强度不小于4．1L／min/m2，连续供给时间不小于10．0分钟。泡沫灭火系统可以与翼下泡沫枪灭火系统合并设置，也可与普通消火栓灭火系统合并设置（此时应自备泡沫液）。泡沫采用室内消火栓接口，公称直径D65mm，消防水带长度不宜小于40．0m，对于任一着火点必须有二支泡沫枪同时到达。当采用水成膜泡沫液时，一支泡沫枪的泡沫混合液流量不小于4．0L／S，连续供给时间不小于20．0分钟，善于机库各种灭火系统设计有关技术不再一一介绍。上述实例仅为了说明在种种不同高大空间生产性建筑内当建筑高度超过8．0m时，如何完善自动喷水灭火系统设计的有关技术措施。对于储存仓库特别是高架仓库等严重危险性建筑自动喷水灭火系统设计（不能用水保护的储存仓库不在此列），更是当前设计中的焦点。以储存丙类物品为例，其储存对象为闪点≥60℃的液体和可燃固体，一旦发生火灾不仅火灾迅速，蔓延速度快，造成的火灾损失也大。高架仓库由于层高高，《自喷》规范第4、2、3条要求：（i）设置在屋面板下的喷头间距不应大于2．0m；（ii）货架内应分层布置喷头．．．．．．；（iii）分层板上如有孔洞、缝隙，应在该处喷头上方设置集热板。高架仓库分层设置喷头，无论从技术、、安装、维护管理诸方面都比普通库房采用自动喷水灭火系统投资大，要求严，维护管理工作量大。能否简化系统设计，减少投资，又能确保灭火安全，是许多国家正在进行的一个课题。其核心是针对高危险火灾且堆积很多货物的大面积高空间的储存仓库自动喷水灭火系统应采用什么样喷头的问题。我国目前在这方面的技术投入几乎是空白，而英、美等国在这方面作了大量的研究工作。目前有美国可靠公司（Reloable）的早期灭火快速反应（ESFR）喷头；英国喷宝的LD型大水滴洒水头和ESFR－1型早期压制快速动作洒水头等专为对付高危险度的火灾。ESFR喷头有一个快速反应热敏元件，此元件使该种喷头比传统普通喷头反应快得多（当库房高度超过8．0时，热敏元件的快速反应尤其重要）这对保证喷头能及时开放喷水灭火致关重要，同时该喷头在高压下（喷头处工作压力不小于0．35MPa）喷出大量的水（?19mm喷咀，在最小压力0．345MPa作用下，ESFR喷头出流量为6．3L／S），有足够的水流量抑制火灾。ESFR喷头的另一特点是喷头在扑灭货架上部火的同时，喷头中心有一股强大的水柱，可以穿过货架扑灭在喷头下方货架底部的火灾，因此，安装了ESFR喷头，就可以取消分层布置的喷头，喷头直接安装在屋面板下，喷头间距可达3．05m。这就大大简化了系统设计，同时也提高了该系统在控火、灭火的可靠性，因为ESFR喷头是以喷出水流的动量（高压和大水滴）直接作用于火灾物体的表面。ESFR喷头的研制和为自动喷水灭火系统在高大空间建筑尤其是高架仓库提供更完善、更可靠的保护。ESFR喷头目前在（厦门－柯达工程，美国戴尔计算机（厦门）新工厂等工程中应用。据有关资料提供，美国对安装ESFR喷头的自动喷火灭火系统的应用条件作了限制，对于高架仓库而言：仓库高度不大于12．20m（40英尺）货架高度低于10．7m（35英尺），同时对ESFR喷头的安装作了极严格规定，目的是保证系统更好地发挥作用。ESFR喷头灭火系统与我国储存仓库等严重危险等级建筑自动喷水灭火系统设计参数比较如下：设计参数 喷水强度（L／²） 作用面积（m²） 喷头工作压力（MPa） 喷头最大间距（m） 每个喷头最大保护面积（m²） 喷头性能K 系统类别 ESFR喷头系统 40．86 111．6 0．35 3．05 9．30 204．8 严重危险级自动喷水灭火系统 15．0 300 0．10 2．30 5．40 80．0

国外楼宇智能控制系统(或称楼宇管理系统BA系统)是由中央管理站、各种DDC控制器及各类传感器、执行机构组成的，能够完成多种控制及管理功能的网络系统。它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。目前，系统中的各个组成部分已从过去的非标准化的设计生产，发展成标准化、专业化产品，从而使系统的设计安装及扩展更加方便、灵活，系统的运行更加可靠，投资大大降低。1.为什么在先进的综合性大楼，商场，酒店或生产厂内，都必须具有完善的中央管理及自控系统(1)能提供中央整体监察，对机电设备故障能作出即时察觉及分析，减少因小故障而引起的其它问题，同时节省时间和资金。(2)配合自控系统的节能程式操作，减少不必要的能源浪费，可达到平均节省百分之五到十五的水平。(3)提供防范性保养，对可能发生的设备问题作出事先维修。(4)提高对楼宇的整体管理效率，节省人力和时间。(5)可通过分层式网络监控系统充分控制地区性大楼及厂房，达到智能分散管理效果，提高能源分配使用和故障维修能力，并减少工作人员和机电设备维修费用。(6)相比之下，所需中央管理系统投资可在短时间内回收。(1)分散型智能网络，先进的设计，减少故障影响，从而提高可靠性。(2)开放式系统设计，能与不同的系统软件兼容：(3)主要的智能控制器都能完全独立操作，减少因网络故障而影响运作。(4)提供不同类型的控制器，配合各种机电设备使用，最理想是由12个点到296个点。(5)完善了手动/自动开关控制，包括所需的控制器及阀门，因此降低了因系统故障而引起的用户不便，并提供调试和保养。(6)可提供特大的不会消失的记忆容量，程式方面可采用单一式数据处理，减少出错机会且运行简便。(7)可连接高速以太网或远程通讯，扩大网络监测范围。(8)保证新旧设计系统版本的兼容，确保用户不需因技术更新而花费大量费用，并可保证在15年前的系统与最新的系统在同一根通讯线上使用。-通过电力变送器对整个楼宇供电情况作模拟监控系统网络组合最理想是采用多层网络结构的先进技术，这样一来大大提高了系统的可靠性和技术水平。包括中央图形及管理电脑工作站，可进入以太网络进行大型数据管理，工作站内具有兰吉尔管理软件。工作站通过同层式总线共享无主从网与独立模块式现场控制器进行沟通控制。每一台必须能独立通讯及自行操作。独立模块式控制器能提供局部区域网与较小型的独立式工业应用控制器进行通讯，达到分散式智能监控效果。(4)传感器，变送器及驱动器通过输入输出信号来监察和控制。三、楼宇自动化控制系统一般可分为以下三种类型:基于Windows NT的基本型建筑物自动化控制系统的工作站可以配置成文本显示中央操作站,也可以配置成全功能化的图形终端。它在Windows NT环境下操作,局域网可以是以太网或令牌环网,在一个多建筑物的校园内,可以配置多个分布式工作站。基本型建筑物自动化控制系统是一个独特的"插上就运行"的系统,系统可以在线快速投入工作,减少安装工时和节省系统启动费用。由于它具有极大的灵活性,因此它既满足用户当前的需要,又是未来功能增强和革新的一个平台。基本型建筑物自动化控制系统的每个PC工作站都体现着工业标准的Microsoft Window、Windows NT操作系统的特征。(1)规模可大可小的结构,可以从单台PC到基于网络技术的局域网。(2)工作环境简易。支持各种PC机,支持高速控制器总线,支持MS-Windows 或 Windows NT。(3)有符合用户需要的各种联结方式。 方便用户与控制总线、局域网或广域网联接;方便用户使用调制解调器和"拨号控制";方便用户与控制器端口的直接联接。(4)具有开放的系统结构 。支持Open link、DDE接口和多种网络通讯协议。(5)适应主流的网络工作环境 ,如支持Windows NT、TCP/IP和DDE。(6)适应主流计算机结构 ,如适应Microsoft 环境;适应Novell、IBM或Microsoft LAN; 适应和支持硬件与外围设备的灵活性;支持第三方软件的应用。(7)具有通用的BMS功能 。支持点的显示和命令、历史数据采集、图形、报表,便于安装、学习、使用和维护。在基本型建筑物自动化控制系统的基础上建立一个综合型建筑物自动化控制系统。综合型可以监控来自系统的数据,包括同层总线、防火与保安总线、S总线设备等,可以将多个工作站连接至Novell LAN,以提供与其它分支维护管理的接口。开放型建筑物自动化系统是基于Unix的,它监控多种分布式子系统,像空调自控、防火与保安,并且可以把其它公司的产品综合在一个网络系统中。采用符合工业标准的操作系统、LAN通信、相关数据库和图形系统。它生成同类的"单一窗口"供建筑自动化系统使用,在设计上充分考虑到技术的未来发展。楼宇自动化系统负责完成大厦中的空调制冷系统、变配电系统、照明系统、供热系统及电梯等的计算机监控管理。楼宇自动化系统由计算机对各子系统进行监测、控制、记录,实现分散节能控制和集中科学管理,为大厦中的用户提供良好的工作环境,为大厦的管理者提供方便的管理手段,为大厦的经营者减少能耗并降低管理成本,为物业管理现代化提供物质基础。它的主要控制部件如下:(2)冷冻站监控系统 包括对冷却水泵、冷却塔风机的自动控制,以及冷水机组台数的节能控制和冷冻水系统的压差控制,还包括中央管理站对冷冻站的控制,因此需解决如下问题:·冷却塔风机运行状态监测、控制和故障报警。·冷却水泵运行状态监测、控制和故障报警。·冷却水泵运行状态监测、控制及故障报警。·冷水机组冷却水出水温度、流量监测及控制。·冷水机组运行状态监测、控制和故障报警。(3)给排水监控系统 对大厦生活用水、消防用水、污水、冷冻水箱等给排水装置进行监测和启停控制。其中包括压力测量点、液位测量点以及开关量控制点,并要求显示各监测点的参数、设备运行状态和非正常状态的故障报警,并控制相关设备的启与停。(4)变配电监控系统 包括低压配电系统、计算机不间断UPS电源系统、冷冻站配电、变压器、高压系统和高压二次线中的各个点进行监测控制。它主要包括电流量、电压量、有功电度、无功电度、功率因数、温度等的测量和开关量的控制,并要求实时监测和计量供电系统的运行参数,显示主接线图、交直流系统和UPS系统运行图国内现状分析 一、消防安全制度不健全，消防安全责任落实不到位。施工现场管理人员不重视，思想麻痹大意，缺少现场监督与检查，对操作人员缺乏消防安全教育，人员素质参差不齐，务工人员消防安全意识不强等极易导致建筑工地发生火灾事故，极易造成重大损失和人员伤亡。 二、施工现场临时用电设备多，电气线路私拉乱扯现象较严重，用电设备线路老化。尤其在后期装饰阶段，随着施工承包队伍的增多，如果管理不善，极易引起电气火灾事故。如2009年2月5日上午9时许，武汉汉正街批发市场民房楼发生的火灾就是因为线路老化引起的。 三、由于高层建筑施工中承包单位较多，民工的流动性较大，给现场消防安全管理带来了很大难度，火灾隐患不易被及时发现。民工临时宿舍人员也较密集，个别 再建工程间作宿舍和仓库，不注意用电安全，一旦发生火灾，容易产生群死群伤事故。 四、施工现场缺少可靠的灭火器材，如干粉式灭火器设置不足或灭火器已失效。临时用水管线水压低、水量小，无法满足高层建筑消防要求。 五、施工现场道路不通畅，发生火灾后，消防车不畅通，无法靠近火场，阻碍了灭火行动。 国内的发展趋势及针对措施 建筑施工现场消防安全受季节、气候、人为、设施等因素的制约，这就造成了其管理的特殊性和复杂性，增加了消防管理的工作难度，基于以上分析，提出以下措施： 一、建立健全消防管理制度是高层建筑施工消防安全管理的源头 1、建立健全消防安全机构及消防安全制度。高层建筑的建设单位和施工各单位应建立防火领导小组，成立义务消防队，定期进行防火安全检查和消防学习。施工现场应制定一些必要的防火措施和防火安全规章制度，并组织相关人员学习，以使各承包单位和各作业工种有章可循，从而落实防火工作。对于各种防火措施和防火安全规章制度的执行情况，应加强督促和检查。 2、严格执行动火审批制度。 (1)施工现场动用明火作业、取暖的应严格落实有关消防安全管理制度，由施工现场的消防主管人员根据施工现场情况和消防措施落实情况开具动火证后方可动用明火； (2)动用明火地点要有专人负责看管，用火部位的周围无易燃、可燃物品，同时用火部位要准备好消防器材，备足消防水源； (3)使用焊接的施工作业中应用石棉被或不燃物品接住火花，防止引燃可燃物品； (4)动用明火作业后，负责人应对用火地点加强检查，确认无死灰复燃可能方可离开。 3、施工总平面布局审批制度。施工总平面布局应有合理的功能分区，各种建、构筑物及临时设施之间应有适当的防火间距。施工现场一般应有环形消防车道，尽端式道路应设回车场。消防车道的宽度、净高和路面承载力应能满足大型消防车的要求，这是在发生火灾事故后，确保将火灾及时扑灭减少损失的有效措施。 二、职工消防安全教育是做好高层建筑施工消防安全管理的关键 1、组织企业全体员工，认真学习贯彻执行《中华人民共和国消防法》及《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》，进一步增强全员的消防安全法律意识和责任意识。 2、教育员工及时报警。火灾报警是一个很重要的环节，一旦发生火灾，若不及时报警，自己又无法处置，后果往往不可收拾，同时应教育员工报告火警是每个公民应有的权力和应尽的义务，以解决个别员工对报警的错误认识。 3、进一步强化应付火灾的能力。火灾多为突发性事故，火灾发生后容易造成人心理上的恐惧，或应处置不当，错过了扑救初期火灾的最佳时机，小火变成大火，小灾酿成大灾，因此在平时应加强员工的基本消防技能培训，使员工们懂得消防基础知识。 三、易燃易爆物品安全管理是做好高层建筑施工消防安全管理的重点 1、冬季施工中用的易燃易爆物品和压缩气体瓶，应设专用的仓库分类隔离存放。库房之间和建筑物防火间距应按防火规范严格执行。库房内通风，降温设备和电源、防爆设备必须灵活、可靠，电源开关要设在库房以外安全的地方。 2、冬季施工中所用的帘布、草席等易燃保温用品存放要远离火源，并按照施工需要严格控制使用，专人负责调派，以降低施工现场的火灾载荷。 3、施工现场、加工作业场所、材料堆置场所内刨花、木片、锯末等易燃物品应及时清除，并且在此类场所严禁动用明火作业。 4、可燃保温材料不准堆放在电闸箱、电焊机、变压器及电动工具周围，以减少发生火灾的可能。 四、消防器材与设施管理是做好高层建筑施工消防安全管理的保障 1、施工现场设置专兼职消防员，对施工现场的各种消防器材定期进行检查和维修，保证其完整有效。 2、高层建筑施工需要施工用水池、水泵及输水立管，可以利用上述施工设施兼作消防设施。施工用水池可兼作消防水池；施工水泵可准备两台(一用一备)兼作消防水泵，应保证消防用水流量和一定的扬程；施工输水立管可兼作消防竖管，管径不应小于100毫米；高层建筑周围应设一定数量的室外临时消火栓，每个楼层应设室内临时消火栓、水带和水枪。在高层建筑施工现场重点部位应配备一定数量的移动灭火器材，对冬季施工现场的消防水源要做好保温防冻工作，以使其在发生火灾时发挥其应有的作用。

施工现场消防安全好像出了个规定，里面有一些详细规定，比如临时消防用水之类的