消防搞不好要坐牢？地下綜合管廊消防設計的再探討
最近，一則建筑設計師和甲方一起坐牢的新聞又火了!發生在2010年導致12死、23傷的沈陽市鐵西區萬達廣場重大火災事故案件，日前一審作出判決：相關人員擅改消防設施規劃等導致災難發生，四名被告分別被判處2至5年不等有期徒刑，各處3至5萬元人民幣不等罰金。消防無小事，除了地上消防需要謹慎，地下綜合管廊的消防也需謹慎規劃。
綜合管廊常見的消防形式有超細干粉滅火系統、氣溶膠滅火系統、水噴霧滅火系統和高壓細水霧滅火系統等。經考察，氣溶膠滅火裝置經常發生氣溶膠失效導致系統不能正常使用，并且氣溶膠每隔5～6年需更換藥劑，增加成本;高壓細水霧滅火系統雖然用水量少，但管材需要采用不銹鋼管，系統造價高。僅對超細干粉滅火系統和水噴霧滅火系統做詳細比選，并結合工程實例，提出看法和建議，供同行商榷。
1可靠性分析
水噴霧滅火系統的可靠性是指系統在動作狀態時，主消防泵能夠成功啟動，同時雨淋閥組能夠通過火災探測與報警系統的自動控制、遠程手動控制、現場應急操作3種方式中的任何一種方式啟動。根據貝葉斯網絡分析計算，水噴霧滅火系統失效主要表現在水泵失效、雨淋閥組失效，系統的可靠度區間為(0.9987,0.9990)。
無管網超細干粉自動滅火系統由一個個滅火器串聯，通過電信號控制一個防火分區的滅火器，火警發生后，同時啟動防火區間內的自動滅火器，系統布置方案如圖1所示。
該防火分區長200m，寬2.4m，超細干粉自動滅火器布置間距2.4m，共84具，通過電源實現自動控制，當溫感探測器探知到火警時，同時開啟防火分區內自動滅火器滅火。當只考慮滅火器質量對系統可靠性的影響時，該系統的可靠性如式所示：Rs=R1×R2×R2×…×R84當采用同一廠家、同一批次的自動滅火器，系統可靠性Rs=R084。
根據《滅火器維修換藥年檢合作協議書》的合同范本，“滅火器換藥工作完成后由乙方提供一年的保修期，保修期內出現滅火器泄壓、泄漏、藥劑失效等情況，乙方負責無條件免費維修(不可抗拒的自然和人為破壞等因素除外);維修換藥完成后一年合同期內故障率不得超過5%，如超出5%，甲方有權終止協議”。鑒于此，超細干粉滅火器的故障率P=0.05，可靠率R0=0.95，故超細干粉自動滅火器滅火系統的可靠性Rs=0.9584=0.0128。
由于超細干粉儲存在氣壓罐內，有效噴灑時間不超過5s，84具自動滅火器串聯使用，只要一具滅火器失效，就導致綜合管廊防火區間的噴灑濃度達不到設計要求，不能保證撲滅效果。而水噴霧滅火系統的持續噴霧時間至少24min，即便系統某一個或幾個噴頭不噴水，也可以保證滅火區域的窒息滅火。
由上分析，僅僅從產品質量的可靠性而言，水噴霧滅火系統可靠性高，無管網超細干粉自動滅火器滅火系統可靠性低，遠遠低于可以接受的程度。
2維護管理
《消防法》規定“對建筑消防設施每年至少進行一次全面檢測，確保完好有效，檢測記錄應當完整準確，存檔備查”。消防滅火系統的日常維護是消防設計中必須考慮的一個因素，系統不同，其日常維護量也不同。城市地下綜合管廊采用水噴霧消防和超細干粉滅火器消防，其日常維護量差別很大。
水噴霧滅火系統失效主要表現在水泵失效、管網故障和雨淋閥失效，滅火系統的日常維護主要針對水泵、管網和雨淋閥。《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB50974—2014)和《自動噴水滅火系統施工及驗收規范》(GB50261—2005)規定“消防水泵或內燃機驅動的消防水泵應每月啟動運轉一次。當消防水泵為自動控制啟動時，應每月模擬自動控制的條件啟動運轉一次”、“每個季度應對系統所有的末端試水閥和報警閥旁的放水試驗閥進行一次放水試驗，檢查系統啟動、報警功能以及出水情況是否正常”。水噴霧滅火系統的日常維護管理采取的是試運行的方式進行，每月試驗性啟動一次水泵，每個季度對雨淋閥進行一次放水試驗，這種管理簡單、直接、有效、工作量少。
滅火器檢查與水泵、雨淋閥的檢查方式不一樣，水泵和雨淋閥采用直接試用的方式檢查，而滅火器只能間接檢查，不能直接試用。根據《建筑滅火器配置驗收及檢查規范》(GB50444—2008)，地下綜合管廊屬于地下室，其滅火器應每半個月檢查一次。檢查分為配置檢查和外觀檢查，配置檢查共11項，外觀檢查共18項，檢查應記錄在冊，存檔備查。由于無管網超細干粉自動滅火器懸掛在綜合管廊頂部，需要爬梯才能近距離檢查，每檢查一具耗時5min，一個防火分區有84具滅火器，需要7h才能完成檢查。廣東省梅州市某地下綜合管廊長20.2km，有101個防火分區，共有8417具自動滅火器，巡檢一次需要97d，遠遠大于規范要求的“每半個月檢查一次”。并且，滅火器出廠5年后必須送到有廠家或廠家授權的維修點進行首次維修，首次維修后每隔2年必須再次維修，一次外檢滅火器的數量不得超過總數的1/4。如果該地下綜合管廊采用無管網超細干粉自動滅火器滅火系統，就要配6.5個班組，每天巡視檢查，才能保證“每半個月檢查一次”，而且平均每年有1683具滅火器需要外送檢查。在后期管理中，考慮到滅火器報銷期限不一致，按10年計算，平均每年有842具滅火器需要更換。
由此可見，當滅火器數量很多時，其日常維護的工作量非常巨大、繁重。水噴霧滅火系統日常管理簡單方便，只需試運行就可以完成檢查。
3經濟比較
廣東梅州市某綜合管廊長20.2km，井字形布局，消防分區長200m，擬對水噴霧消防方案與超細干粉自動滅火器方案進行經濟比選。消防方案一：采用水噴霧消防，設置1座水噴霧消防泵房，消防泵房最大服務半徑4.5km，電力艙水噴霧的設計強度13L/(min˙m2),持續噴霧時間0.4h，噴頭最小壓力0.35MPa，噴頭間距2.4m，噴頭采用離心式水霧噴頭，最不利防火分區設5組雨淋閥，火災報警時同時開啟2組雨淋閥，系統流量64.32L/s。干管管徑DN200，支管管徑DN150，噴頭到支管雨淋閥的水頭損失h1=17.21+35+6=58.21(m)，干管水頭損失hi=i˙l=1.83×10-4×4500=0.41(MPa)=41(m˙H2O)，故水泵揚程H=(58.21+41)×1.1=109.1(m)。消防泵房設置3臺主泵，2用1備，穩壓罐1套，穩壓泵2臺，消防水池1座100m2。僅僅計算管材、噴頭、雨淋閥及消防設備間的分攤，在綜合管廊100年的生命周期里，水噴霧滅火系統每公里造價不超過200萬元。消防方案二：采用無管網超細干粉自動滅火系統，自動滅火器懸掛管廊頂部，間隔2.4m，每公里需要420具滅火器，首期投資大約10.5萬元，滅火器在報廢之前可以維修3次，每公里滅火器總共維修費用為12.6萬元，10年后滅火器直接報廢。根據《城市綜合管廊工程技術規范》(GB50838—2015)規定“綜合管廊工程的結構設計使用年限應為100年”，100年使用期間，超細干粉自動滅火器需要更換10次，在不考慮通貨膨脹的情況下，每公里消防設施總造價為(10.5+12.6)×10=231(萬元)。
在100年的使用年限內，水噴霧消防系統造價低，而超細干粉自動滅火器方案造價高，主要原因是超細干粉滅火器需要經常外檢維護，并且報銷期限是10年。
4環保設計
水噴霧系統以水作為消防媒介，窒息滅火。水對環境和人體都沒有危害，屬于環保材料。超細干粉滅火劑平均粒徑不大于5μm，為白色粉末固體，經加壓、噴射后以氣溶膠的形態彌散于保護空間，滅火效率高。超細干粉滅火劑平均粒徑跟PM2.5顆粒是一個數量級，不分解、不吸濕、不結塊，具有良好的流動性、彌散性和電絕緣性。干粉噴灑于空氣中，能見度低，影響管廊內人員逃生。干粉流動性好，不沉淀，容易吸入肺部，市面上常見的口罩或防毒面具不能過濾這種粒徑的顆粒，只能采用特別的顆粒防護口罩。噴灑于綜合管廊內，在現有技術狀態下，只能通過鼓風機排到廊外空氣中，即便排到廊外，路上行人也會吸入肺部。從這個角度而言，超細干粉不環保。廣東梅州市某綜合管廊有20.2km，需要8417具滅火器，需要超細干粉滅火劑16.834t，并且管廊附近都是商業住宅用地，大范圍使用這種超細干粉滅火劑，人吸入的可能性大。我國近幾年一直開展節能減排、低碳發展行動，提倡綠色建筑、綠色市政，要求在設計階段采用新工藝、新材料來保護環境，作為消防媒介的水和超細干粉，水更環保，用于綜合管廊示范項目，更能體現綠色市政的設計理念，符合“節能減排、低碳發展”的倡議，真正發揮“綜合管廊示范工程”的示范效應。
5小結
目前，已建成的綜合管廊較多采用水噴霧滅火系統，也有部分綜合管廊示范項目采用無管網超細干粉滅火裝置。客觀分析，超細干粉滅火裝置有突出優點，滅火效率高，對初期火災能在3s內滅火，對保護物無任何損害，其火災損失基本為零;超細干粉滅火劑可以長時間懸浮，并能繞過障礙物，散布到各個角落，以一種全淹沒的方式滅火，無管網布置，設計、施工簡單。但是，超細干粉滅火裝置畢竟是一種局部應用系統，是局部范圍的權益之計、無奈之舉，當大范圍應用時，它的缺點也隨之放大，系統可靠性低、維修量大、造價高、材料不環保。水噴霧滅火系統可靠性高、造價低、維護簡單。水噴霧消防也有缺點，例如：消防管占了綜合管廊斷面資源、消防泵揚程大以及雨淋閥設置困難等。筆者參與廣東省梅州市某綜合管廊項目，經過方案比選，最終采用水噴霧滅火系統。
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