淺談體育建筑水專業消防設計

楊 槐

(成都基準方中建筑設計有限公司八公司, 四川成都 610084)

近年來大型體育場館的建設越來越多，越來越復雜，一些體育場館和商業修建在一起，形成復雜的體育、商業建筑綜合體。在這種情況下，消防系統的設計尤為凸顯其重要性。本文詳細分析體育建筑中水專業消防系統的種類、適用場所及設計注意事項。

1 概述

大型體育建筑一般分為體育場、體育館、游泳館、全民健身中心(綜合館)、風雨球場、冰球場等場館。容易產生大于18 m凈空高度的室內空間部位有：體育館(籃球館)、游泳館、觀眾休息廳。其他容易產生超過8 m且小于等于18 m凈空高度的室內空間部位有：觀眾休息廳、武術館、乒乓球館、熱身蹦床區、羽毛球館、冰球場館、風雨操場等。當體育建筑為單純的體育功能時，大多情況下可定性為單、多層建筑。當體育建筑附帶大量商業建筑功能時，往往定義為商業、體育建筑群，或商業、體育建筑綜合體，有的定性為一類高層綜合樓。

2 室內消火栓系統

根據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第8.2.1條的規定：超過1 200個座位的體育館(單、多層建筑)應設消火栓系統。體育場可根據座位數，參照體育館的標準執行。一般情況體育館內有多處凈空高度超過8 m的部位，消火栓栓口動壓應不小于0.35 MPa, 且消防水槍充實水柱按13 m計算。對于體育場、體育館、游泳館，由于中間比賽場地和觀眾席無法設置消火栓箱，應盡量將消火栓箱布置在各樓層能夠安裝消火栓箱的輔助功能房間附近，并盡量靠近觀眾席和比賽場地。由于觀眾席呈坡向布置，部分輔助功能的房間層高較低。在消火栓箱布置時，應特別注意消火栓箱安裝處的層高和梁底標高，并核實是否有足夠安裝高度空間。在以上措施無法滿足兩股充實水柱到達任何著火點時，如果保護距離差距不大時，可以首先考慮增加消火栓口的壓力，以增加充實水柱的辦法來解決該問題，但是消火栓口壓力不能超50 m，以防過高的反作用力影響正常消防。當消火栓保護距離遠不能滿足要求時，也可以考慮采用埋地式室內消火栓箱，埋地式室內消火栓箱應考慮排水措施。也可考慮采用可調式無后座力多功能消防水槍,可調式無后座力多功能消防水槍的直流狀態有效射程可以達到35 m，噴霧狀態水槍有效射程可以達到24 m，水槍工作壓力0.30～1.20 MPa，水槍后座力很小，容易操作。這兩種情況下，對于消防泵的揚程均需要仔細核算。由于體育建筑為人員密集的公共建筑，消火栓箱內均應設自帶消防軟管卷盤。

3 自動噴水滅火系統

根據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第8.3.4條的規定：超過3 000個座位的體育館，超過5 000人的體育場的室內人員休息室與器材間等應設置自動噴水滅火系統。除了該規定用于判定是否需設置噴淋系統外，還應特別注意體育館防火分區超面積需要設置自噴的情況。由于體育館的觀眾廳往往跟體育比賽場地連通成為一個防火分區，大多數情況下該防火分區面積會超過規范規定的最大數值，在設計時必須注意該問題。根據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第5.3.1條的規定：一般耐火等級為一、二級的單、多層建筑的防火分區的最大面積為2 500 m2，對于體育館的觀眾廳防火分區的最大允許建筑面積可以適當增加。如果設置了自噴系統，防火分區最大面積可以根據設置自噴的范圍增加一倍計算。

在工程實踐中，由于體育館與觀眾廳的凈空高度可能會比較高，會超過18 m，無法設置自噴系統。這種情況可能需要用固定式消防炮或者大空間智能型主動噴水滅火系統來代替自噴系統，發揮自噴系統的作用。在實際項目中，由于馬道、觀眾席等部位的遮擋，可能存在觀眾廳同時設置固定式消防炮和大空間智能型主動噴水滅火系統的情況，在固定式消防炮無法保護的場所設置大空間智能型主動噴水滅火系統作為補充。

根據JGJ 31-2003、J 265-2003《體育建筑設計規范》第8.1.8條的規定：比賽和訓練建筑的燈控室、聲控室、配電室、發電機房、空調機房、重要庫房、消防控制室等部位，應采取下列措施中的一種作為防火保護：

(1)采用耐火極限不低于2.0 h的墻體和耐火極限不小于1.5 h的樓板同其他部位分隔。門、窗的耐火極限不應低于1.2 h。

(2)設自動水噴淋滅火系統。當不宜設水系統時，可設氣體自動滅火系統，但不得采用鹵代烷1211或1301滅火系統。

該條款并未說明體育館或體育建筑的適用規?；虻燃?，故可以理解為適用所有體育場館的設計。在工程實踐中，第一條建筑專業實現起來比較容易，在項目配合中可以注意跟建筑專業配合此問題。

根據JGJ 31-2003 J 265-2003《體育建筑設計規范》第8.1.11條的規定，自動噴水滅火系統的設置應符合下列要求：

(1)貴賓室、器材庫、運動員休息室等應按《建筑設計防火規范》對體育館的規定設自動噴水滅火系統，可按GB 50084《自動噴水滅火系統設計規范》的中危險I級設計。

(2)賽后用做其他用途的房間，應按平時使用功能確定設置自動噴水滅火系統。

由于以上條款沒有明確設置自噴的體育館或體育建筑的適用規?；虻燃?，可以理解為根據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》中相關條款需要設置自噴系統的體育場館時,應適用以上條款,近一步明確體育建筑中自噴系統設置的范圍和自噴的危險等級。如果根據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》中相關條款無需設置自噴系統的小型體育場館, 則無需考慮此條。

需要特別指出來的是，由于現在的體育建筑項目往往已經不是一個單純的體育建筑了，里面會設置很多的商業、會議、教育培訓、辦公、餐飲等功能而形成復雜的商業、體育建筑綜合體或商業、體育建筑群。這種情況往往需要綜合考慮各種功能的自噴設置及適用條件, 除了《體育建筑設計規范》相關規定外, 還要參照GB 50016-2014《建筑設計防火規范》中8.3.3及8.3.4條的相關內容,確定自噴設置范圍及危險等級。多數情況除了不適合設置自噴的部位如:用電房間、游泳池上方、溜冰場外,其余部位均需要滿鋪設置自噴系統。

對于最大凈空高度小于等于18 m的各部位, 自噴系統設計參數及指標應滿足GB 50084-2017《自動噴水滅火系統設計規范》中5.0.1及5.0.2條的規定, 噴頭的選型要根據6.1.1條的規定執行。

4 大空間智能型主動噴水滅火系統(自動跟蹤定位滅火系統)

對于超過18 m凈空高度的室內超大空間又需要設置自噴系統的場所，可以考慮設置小型消防水炮來代替噴淋系統。這方面規范主要有CECS263: 2009《大空間智能型主動噴水滅火系統規程》、DB21/T1825-2010 J11701-2010《自動跟蹤定位射流滅火系統技術規程》(遼寧省地方標準)等。小型水炮有大空間智能型滅火裝置、自動掃描射水滅火裝置、自動掃描射水高空水炮、噴射型自動跟蹤定位滅火系統、噴灑型自動跟蹤定位滅火系統等多種類型。小型水炮流量有2 L/S、5 L/S、10 L/S等，保護半徑有6 m、10 m、20 m、25 m、30 m、34 m等，監控半徑大于等于保護半徑，射流半徑大于保護半徑，小型水炮最大安裝高度為6 m、8 m、15 m、20 m、22 m、25 m、30 m等。工作壓力為0.25 MPa、0.40 MPa、0.60 MPa、0.80 MPa等。小型水炮最低安裝高度為6 m。需要說明的是現在小型水炮獲得國家消防裝備質量監督檢驗中心檢驗報告的最大安裝高度為15 m。

設計上對于小型水炮系統如何設計目前沒有明確的規范，但是我們一般可以考慮在規定的保護高度、射流半徑的情況下，需考慮每個著火點兩股水炮保護。水炮應具有直流、霧狀噴射轉換功能。小型水炮是代替自噴的一種變相措施。目前不同的廠家對于同時作用最多水炮門數有不同的說法。比較常見的是最多9門炮(單排3門、雙排6門、三排9門)的計算方式，這種方式主要考慮火災點位左邊、上面、右邊三個方向的炮同時作用，這種計算方式的水炮系統最大流量為45 L/S。實際設計中，也有在考慮每個著火點兩股水炮保護的情況下，根據水炮監控半徑內最大重疊作用的水炮數量來確定水炮最大同時動作數量，并近一步確定最大設計流量的設計方法。無論哪種計算方法，各個廠家均有能力在控制上設定最大同時動作的水炮數量。在體育建筑內，可以按照一個防火分區內同時動作的水炮的最大數量來確定系統設計流量。CECS263:2009《大空間智能型主動噴水滅火系統規程》中，針對不同類型的水炮和自噴設置危險等級，規定了水炮布置的最大間距，以此來確保水炮系統具有滿足消防要求的噴水強度。需要引起注意的是同時作用水炮數如果太少，可能產生噴水強度不能滿足自噴要求的情況。建議按照CECS263:2009《大空間智能型主動噴水滅火系統規程》的規定確定水炮最大同時動作數量并確定水炮布置間距，而且復核兩股水柱同時保護每個著火點位，來確定系統設計流量。當水炮三排布置時9門炮同時動作，最大系統設計流量為45 L/S。

由于小型水炮的保護半徑有限，故適用的場所往往不包括大型體育館及其觀眾席。大型體育館及其觀眾席由于空間很大、室內凈空高度很高，采用小型水炮布置的話，可能數量會比較多，安裝比較麻煩，影響美觀，而且可能室內凈空高度會超出小型水炮的保護范圍。體育建筑內凈空高度超過18 m適用于設置小型水炮的場所可能有游泳館、觀眾休息廳等。另外有一些部位可能凈空高度低于18 m，但是設置自噴系統確實困難的高大空間部位，比如玻璃屋頂的中庭等可以采用小型水炮系統。在能夠設置自噴的部位和場所，不得以小型消防水炮來代替自噴系統。

小型水炮應設置用于管網充水的高位消防水箱，有效容積不得小于1 m3，高位消防水箱底的安裝高度應大于最高一個滅火裝備的安裝高度1 m，同時消防水箱應高于所有消防管網的高度，確保能夠對管網充水。當不能滿足以上要求時，可以考慮設置消防穩壓設備進行管網補水。

小型水炮的末端試水裝置一般都采用模擬末端試水裝置。模擬末端試水裝置應具有模擬火災時自動報警及自動起泵功能。小型水炮一般不自帶水流指示器，設計上可以按鏤空區域或防火分區統一設置水流指示器。每一個小型水炮前應設置電磁閥及檢修閥各一個，以便于控制和檢修。也有廠家的小型水炮集成自帶水流指示器，這種情況下水流指示器僅起指示水流通暢的作用，管網依然需要集中設置水流指示器以滿足其他消防功能的要求。從安裝方式來看小型水炮一般安裝于馬道下方，以便于檢修。供水方式上來看，雖然規范沒有要求雙向供水，但是一般設計上均考慮采用雙管環狀供水方式，并在環網上設置檢修閥門，以滿足檢修時系統可以局部使用的要求。水泵設置上，可以單獨設置，也可以與自噴泵合用。當自噴系統和小型水炮系統在同一防火分區內時，合用泵需考慮自噴系統和小型水炮系統同時動作的流量和壓力要求。當自噴系統和小型水炮系統位于不同防火分區內時，合用泵需按兩個系統中需求最大的系統來確定消防泵的流量和揚程。

5 固定式消防炮滅火系統

根據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第8.3.4條的規定：超過3 000個座位的體育館，應設置自動噴水滅火系統。另外,對于建筑面積超過防火分區規定最大面積的體育比賽場館及其觀眾席也應設置自噴系統,以增加其防火分區面積。而體育館的比賽場館凈空高度往往超過18 m,無法設置自噴系統。同時小型水炮的保護半徑和保護高度在使用上也不能滿足場館的空間需要。固定式消防炮系統在體育建筑中往往就用在體育館的比賽場館和觀眾席相連的最大空間內,用于取代自噴系統。體育建筑中使用的固定式消防炮采用的是消防水炮。根據GB 50338-2003《固定消防炮滅火系統設計規范》的要求，民用建筑的用水量不應小于40 L/S,應保證有兩門水炮的水射流同時到達防護區任何一部位。固定式消防炮的最小水量為20 L/S, 保護半徑為50 m，工作壓力為0.80 MPa。一般情況我們常用20 L/S的炮，兩股水柱共40 L/S,正好滿足設計流量的要求。從安裝方式來看一般安裝于馬道下方，便于檢修。從控制方式來看，固定式消防炮有手動、遠程、自動、數碼編程控制等方式，一般我們采用的是自動控制消防炮。當空間特別高，自動控制消防炮不能滿足高度要求時，可以采用安裝在地面的平臺(包括鋼平臺和鋼筋混凝土平臺)上、柱子(包括鋼柱和鋼筋混凝土柱子)上、墻(砌體或鋼筋混凝土墻)上和落地的鋼筋混凝土基礎上。由于自動消防炮的流量及壓力較大，建議最小安裝高度不低于12 m，以免造成人身傷害。當固定式消防炮落地安裝時，應充分考慮其消防炮水平旋轉的角度及其保護范圍的問題，并考慮柱子及其他障礙物遮擋問題，以合理布置消防炮的位置及數量。固定式消防炮一般情況下不自帶水流指示器，設計上需要為每個固定式消防炮單獨設置水流指示器。每一臺固定式消防炮前應設置水流指示器、電動閥及檢修閥各一個，以便于控制和檢修。供水方式上來看，雖然規范沒有要求雙向供水，但是一般設計上均考慮采用雙管環狀供水方式，并在環網上設置檢修閥門，以滿足檢修時系統可以局部使用的要求。固定式消防炮系統在水泵設置上一般情況下單獨設置。當固定式消防炮系統和小型水炮系統位于不同防火分區、不會同時動作時，固定式消防炮系統可以考慮與小型水炮系統合用消防泵。

由于馬道遮擋等原因，當固定式消防炮無法完全保護該大空間防火分區內的所有部位時，可以考慮最高大空間采用固定式消防炮，觀眾席層高較低的部位設置小型水炮，其余辦公室或衛生間采用自噴系統。以上系統的保護高度及范圍必須在各自系統產品的保護高度和范圍內。這種情況下，可以考慮自噴、小型水炮和固定式消防炮各自獨立設置消防泵。當地下車庫、超市或倉庫等部位自噴系統流量超過80 L/S時，也可以考慮體育館內自噴系統和小型水炮系統合用消防泵，這時應根據系統合用后消防系統同時動作產生的總的消防水量和總的消防水壓的需求來選用消防水泵。自動控制消防炮的最大安裝高度，應根據國家消防裝備質量監督檢驗中心檢驗報告的最大安裝高度來確定。

固定式消防炮應設置用于管網充水的高位消防水箱，有效容積不得小于1 m3，高位消防水箱底的安裝高度應大于最高一個滅火裝備的安裝高度1 m，同時消防水箱應高于所有消防管網的高度，確保能夠對管網充水。當不能滿足以上要求時，可以考慮設置消防穩壓設備進行管網補水。

固定式消防炮有廠家設置模擬末端試水裝置，也有廠家設置手動末端試水裝置。模擬末端試水裝置應具有模擬火災時自動報警及自動起泵功能。

6 其他問題

(1)小型水炮和固定式消防炮的消防時間均應為其取代的自噴系統的消防時間，均為1 h。

(2)當屋頂消防水箱不能滿足固定式消防炮系統或者小型水炮系統的要求時，可以單獨為固定式消防炮系統或者小型水炮系統設置有效容積不小于1 m3高位消防水箱。固定式消防炮系統和小型水炮系統可以合用高位消防水箱。

(3)消防性能化公司或消防論證專家為保證消防安全可能提出更多的消防安全措施要求，例如室外疏散樓梯下方加設噴淋系統等。

7 結論

體育建筑種類較多、空間關系復雜，在水專業消防設計中，應充分分析各部位空間關系，正確確定各消防系統的設置，走管方式及消防水箱的布置位置，才能準確完成整個建筑的水系統消防設計。