民建中庭消防設施與運用

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本文作者：陳曉晴 單位：福建省廈門市公安消防支隊

庭院可簡單的稱之為面積較大的天井，也可稱之為“內院”，是建筑的內部環境。同時為了有效區別于建筑內諸如敞開樓梯、自動扶梯、夾層等其它面積較小的共享方式，總結各種中庭建筑的共同特點，并參照美國規范（1981年版），我們不妨給中庭這樣一個定義：中庭是短邊長度不小于6m（或半徑不小于6m），橫截面積不小于100m2，且其共享層數不少于三層的帶有頂蓋的室內庭院。設有中庭的建筑稱為中庭建筑。

中庭消防設施的設置

排煙的性能化判定標準一般包括：煙層高度、溫度、CO體積分數、減光性等方面的具體數值。如NFPA指出煙氣層高度要高于人行走高度的1.8m，溫度要低于180℃，CO體積分數不能高于0.25%等。根據上述的各項安全參數，為排煙系統的設計提供了明確的依據。中庭火災的特點是火勢蔓延快、煙氣擴散快、疏散困難，因此中庭的排煙系統對于控制煙氣、保障疏散通道暢通有重要作用。排煙方式有自然排煙和機械排煙兩種。對于凈空高度不超過12m的中庭采用自然排煙方式，排煙口設置于頂部或中庭側壁上部，并應設置方便開啟的裝置。當中庭內發生火災時，開啟排煙口，煙氣依靠其浮升力從中庭上部排煙口排出。自然排煙方式的排煙量主要由排煙口的尺寸、煙氣層的厚度和煙氣溫度決定，其中GB50016—2006《建筑防火設計規范》就規定中庭排煙口尺寸不應小于該中庭地面面積的5%。GB50045—95（2005年版）《高層民用建筑防火設計規范》（以下簡稱《高規》）規定不具備自然排煙條件或高度超過12m的中庭應采用機械排煙方式，而沒有規定排煙口的設置位置。排煙量計算按照換氣次數法進行確定。但早期火災煙氣在上升的過程中，受到溫度分層環境或熱分層環境、浮力因素的影響，難以突破熱空氣層從而有可能終止在某一高度，而不能到達頂篷，因此，機械排煙系統排煙口的位置設計應分析煙氣的運動狀態，多數工程案例中，具有采光功能的中庭排煙口一般設置在中庭側壁上部，不具有采光功能的建筑中庭則通常設置在頂棚部位。對超高層建筑和地下大空間建筑的中庭則在較高側壁上設置機械排口，在較低高度的側壁設置正壓送風口，控制煙氣擴散至與中庭連通的區域，幫助煙氣向上運動至排煙口。需要注意的是排煙風機的排煙量并非越大越好。排煙量過大，可能使初始煙氣層變薄，則排煙風機可能排走煙氣層以下潔凈區或鄰室區的空氣，以致于降低了排煙風機的排煙效率，最終導致了煙氣層下降至設計高度以下，使人員暴露在煙氣中，不利于安全疏散。

目前國家標準規范只明確要求回廊應設噴淋系統，沒有明確針對中庭建筑應設置何種消防滅火系統的規定。閉式噴水滅火系統設置不超過12m，然而目前我國大多數中庭的高度超過12M，必須采用雨淋系統、固定消防炮系統、消防水槍等滅火設施。雨淋系統控制火災蔓延效果好，但是系統造價高，用水量大，投資較大。在實際工程應用中較多的是固定消防炮，一般設置在中庭側壁中上部不易被遮擋的突出部位。消防炮系統利用可視化圖像探測方法，可實現對火源定點滅火的功能，增強了滅火的準確性和有效性。消防水炮系統具有用水量少、滅火效果好、管線簡單的特點，雖然一次性投資稍大，但維護管理方便、費用低，還可以實現自動感應火災，遠程控制方向，聯動設備等功能。

《高層民用建筑設計規范》中只規定中庭每層回廊應設置火災自動報警系統，未規定中庭建筑設置火災探測報警系統，現行的《火災自動報警系統設計規范》中也沒有提及適合中庭建筑使用的火災自動報警系統。由于缺乏相關的防火設計規范，給中庭建筑內火災探測設計帶來了難題。通過對線型紅外光束感煙火災探測器、點型紅外火焰探測器、吸氣式感煙火災探測器、圖像型火焰探測器等設備的實驗，發現吸氣式感煙探測器較線型光束感煙探測器報警時間提早1-2分鐘，有時提早5-7分鐘，而線型感煙探測器受安裝位置和煙霧量影響，有的不報警。吸氣式感煙火災探測器應作為中庭火災探測的首選，通過大量的實驗發現，除酒精是明火無煙，其它實驗吸氣式感煙火災探測器均能有效探測，采用垂直布管方式，管路布置在中庭周圍立柱墻壁上，不但可以保護中庭首層，而且可以對于中庭相通樓層的火情進行輔助監測。適時選用火焰探測器，在有明火發生時，火焰探測器報警時間要比吸氣式感煙火災探測器報警時間提前2~3min，比線型光束感煙火災探測器報警時間提前5—7min以上。因此，可在中庭內設置火焰探測器，如發生明火，可以提早探測火災。由于中庭建筑形式多數被大型商場、會展中心所采用，中庭內陽光、照明演出燈光、煙氣、熱體輻射等環境干擾的因素較多，火災探測器容易產生誤報警，建議在商場、會展中心等中庭建筑中可以采用視頻圖像型火焰探測器用于對中庭首層的保護，可以在探測器報警后通過視頻圖像進行確認，既保證了火災探測的可靠性和及時性，也可以降低系統工程成本。

中庭結構的耐火極限

除了要對建筑整體作統一的防火設計外，還應充分考慮各種類型的中庭結構本身的消防安全。中庭鋼結構構件主要承受的是采光玻璃，對其所需的耐火極限應根據中庭在建筑物中的位置，中庭內火災荷載的大小，以及鋼結構對主體建筑的影響提出不同的要求。對于中庭上部就是主體高層建筑的，其鋼結構的耐火極限應不小于1.5h（參照樓板的耐火極限要求），采光玻璃也應為1h以上的防火玻璃，對于展覽館、商場等火災荷載較大的建筑中的中庭，其鋼結構耐火極限應高些，而辦公樓，賓館等建筑的中庭，其鋼結構耐火極限要求可適當降低。長廊式中庭，封閉式中庭，其鋼結構可不予保護。目前經常使用的中庭鋼結構保護措施有兩種：主動措施。于中庭建筑結構之上設置噴淋系統，火災情況下對結構實施冷卻保護。但有一點需要提醒注意的，根據中庭火災案例的分析（美國哥倫比亞特區中心IMF大樓中庭火災）對于設置了噴淋系統保護的中庭在考慮其應具有充分的排煙量的同時，還應于中庭頂棚部分設計有效的“貯煙”空間。否則，火災情況下噴淋設備會因其周圍空間溫度達不到動作溫度而無法自動打開。被動措施。于結構上外包不燃燒材料或做防火涂料的噴涂處理，使結構達到不小于1.0h的耐火極限。相比之下這種措施更為安全有效和方便易行。

結語

采取以上各方面的措施，可以保證在發生火災時，煙霧探測器感測煙霧，并報警，促使噴水設備立即啟動，機械送風與排煙系統隨之啟動，對中庭建筑內的煙氣進行排除。整個系統可由手動啟動，輔以自動噴水系統，采取有效的分隔措施與中庭內部鋼結構構件保護的并用，中庭建筑防火安全能基本得以解決。