消防设计实例：大连梭鱼湾专业足球场

大连梭鱼湾专业足球场建设项目选址地块位于大连市甘井子区，东北路以东，万景街以南。区域内大部分为已平整场地。本项目总建设用地面积为18.5 hm2，总建筑面积为135922.28 m2，绿化面积47360.00 m2，道路及广场面积70359.40 m2，室外运动场工程14280.00 m2。用地性质为体育用地。大连梭鱼湾专业足球场项目-专业足球场单体建筑面积134 184m2，建筑规划高度66.70m，建筑防火分类为一类高层公共建筑。

图1 消火栓原理

大连市地处北半球的暖温带、亚欧大陆的东岸，属暖温带半湿润大陆性季风气候，兼有海洋性气候特点，冬无严寒，夏无酷暑，降雨集中，季风明显。年平均气温10℃左右，年极端最高气温35℃左右，年极端最低气温-28～-18℃。大连市冬季室外空气温度-9.8℃。

足球场单体内部冬季仅采用空调系统，未采用常态化供暖系统。由于本项目使用功能及体量的特殊性，并且结合当地气候条件，冬季不采暖空间湿式消火栓系统容易出现冻结、漏水等问题，如按照常规采用湿式消火栓系统则需采用大量的电伴热保温，其保温效果受施工质量影响较大，随着使用时间推移电伴热保温存在一定的事故隐患，同时电伴热需要消耗大量电能，而且工况不稳定，会大大增加初期工程投资和后期运营成本，造成一定程度上的能源浪费。大连地区年极端平均最低温度Ta=-16.2℃，Δt=To-Ta=5-(-16.2)=21.2（℃）,DN150、绝热层厚度为20mm管道散热量Q=25.9 W/m。若整个系统均采用电伴热保温，则电功率约19 961m×25.9 W/m=517kW。为响应国家节能减排、低碳环保的号召，本次设计在合理合规并且满足使用功能要求的情况下，尽可能减少资源的消耗，采用干式消火栓系统。

本工程消火栓系统为临时高压消防给水系统，系统竖向不分区，消防管道成环状布置。结合本项目单体的特殊性、安全性、经济性、规范性综合考虑采用干湿转换系统，夏季，消火栓系统为湿式系统；冬季，一层内环道消火栓系统主干管为环状湿式系统并采用电伴热保温，其他区域均采用干式消火栓系统。

在每年进入采暖季之前消火栓系统需完成干湿系统转换。系统由湿式系统转换为干式系统，湿式系统内的消防水经排水系统排放至室外雨水蓄水模块，供区域内绿化喷灌用水使用。干式系统充水时间不应大于5min。从1层内环道消火栓系统湿式环状主干管上分别接出干式消火栓环状系统16个（1层10个，2层至顶层共6个，见图1、图2）。

图2 消火栓系统

干式管道与湿式管道之间通过快速启闭装置连接，从系统形式及经济性角度考虑快速启闭装置采用电动阀，电动阀开启时间不应超过30s。在每个干式消火栓系统最高处设置两个DN25的快速排气阀，最低处设置两个DN50的泄水阀。当管道充水时，快速排气阀自动快速排气，并且每个干式消火栓环状系统均有两路进水管向环状管网供水，有效提高充水效率、减少充水时间，使管道快速充满水；当管道泄水时，通过快速排气阀向干式管道自动补充空气。每个下挂式消火栓底部均设置泄水阀，有利于冬季管道完全泄空。环状消火栓系统管网应采用阀门分成若干独立段，以便检修。室内消火栓竖管应保证检修管道时关闭停用的竖管不超过1根，当竖管超过4根时，可关闭不相邻的2根。每根竖管与供水横干管相接处设置阀门。

建筑内各层均设置室内消火栓，保证同层有两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位。

消火栓泵在消防泵房内和消防控制中心应设手动启停和自动启动的控制装置。在消火栓泵出水干管上设置压力开关，并引入消火栓泵控制箱内。该压力开关作为触发信号，直接控制启动消火栓泵。亦可由压力开关传递信号至控制中心，启动消火栓泵。消火栓泵启动后，在消火栓处用红色讯号指示灯显示。在屋顶消防水箱和稳压设备的总出水管上设置流量开关。流量开关信号作为报警信号传递信号至控制中心。消火栓备用泵在工作泵发生故障时自动投入工作，且两台消火栓泵应能自动切换交替运行工作。消防控制中心可监测消防水池、高位消防水箱等水源的高、低报警水位以及正常水位，监控消防水泵及稳压设施的运行状态，并将消防水泵运行情况用红绿讯号灯显示于消控中心和消防泵房内的消防控制柜显示屏上。本工程干式消火栓系统在收到火灾报警信号后应自动启动该区域内快速启闭阀，在消火栓箱处设置直接开启快速启闭阀的手动按钮，完成消火栓系统的干湿转换。电动阀开启时间不应超过30s，干式消火栓系统的充水时间不应大于5min。干式消火栓系统联动控制原理见图3。

图3 干式消火栓系统联动控制原理

本工程干式消防管道采用内外涂塑钢塑复合管，室内消火栓用水量为40 L/s，火灾延续时间为3 h。按照系统中最不利干式系统（图4 16号环状系统）管道的管路长度和管道容积进行充水时间的计算与校核。

图4 16号干式环状系统原理

干式消火栓系统的环状管道公称直径DN150（外径168.3 mm，壁厚4.5mm）消防管道截面积A1=0.02 （m2），图4系统中DN150管道总长度L1=287m；公称直径DN100（外径114.3 mm，壁厚4.0 mm）消防管道截面积A2=0.009 55 （m2），图4系统中DN100管道总长度L2=447 m；公称直径DN65（外径75.5 mm，壁厚3.75 mm）消防管道内直径D=68 mm=0.068 m，管道截面积A3=0.003 6（m2），图4系统中DN65管道总长度L3=164 m。管道体积:

式中 V——管道体积,m3;

A——管道截面积,m2;

L——管道长度，m。

图2中所有干式环状系统中充水管道体积：

充水时间：

式中 T——冲水时间，s;

V——管道体积,m3;

Q——设计流量, m3/s。

充水时间：

电动阀开启时间不应超过30 s，整个干式消火栓系统的充水时间不应大于5 min。

电动阀（快速启闭阀）动作后，开启时间按照30s考虑，即电动阀动作起30 s之内打开电动阀阀瓣，因此应保证每个干式消火栓环状系统的充水时间不超过Tmax。

充水时间T=265 s ，满足干式系统5 min充水时间要求。

综上可见，本工程设计每个干式消火栓环状系统均有两路进水管向环状管网供水，即每个干式环状系统均为双向供水，不但提高了充水效率并且减少了充水时间。

本项目运用BIM技术，通过建立直观的三维建筑及管道模型，辅助工程设计、施工及项目后期运营管理、系统维护等。在工程中应用BIM技术不仅可以直观的查看各专业综合管道布置情况及相关信息数据，并且便于施工、大大提高施工效率、缩短施工周期，有效避免管道施工过程中各管道之间相互阻碍、碰撞等不利影响，真正意义上实现可视化设计，降低各专业各系统综合布线的冗杂性。

本项目通过BIM技术的应用，经过管网综合碰撞分析和管道施工模拟，对干式消火栓系统的设计进行优化，使得管路排布更加具有合理性、准确性、实际性，干式消火栓系统计算更加趋于精准。

消火栓系统采用干湿交替运行，一方面尽可能减少管道为干式的时间，供暖季为干式，其余季节（环境温度大于5℃）为湿式，另一方面通过干湿交替运行可以定期检查调试，确保系统在火灾发生时可以正常运行。

系统由干式转为湿式时，应对系统进行水压试验，试验时确保环境温度大于5℃。管网充水后应缓慢升压至试验压力，稳压30min后，管网应无渗漏、无变形，且压力降不大于0.05MPa；由湿式转为干式时，关闭湿式系统与干式系统交接处阀门，从干式系统最低点泄水至干式系统管网全部泄空为止。如在供暖季发生火灾并扑灭后，应及时泄空管道内的水，尤其需要注意干式系统管网的局部最低点及下挂式消火栓处，防止管道冻结，丧失后续灭火能力。

系统运营中应保证系统各设备及组件的正常运行，对快速启闭装置、快速排气阀等定期检测，建立健全的维护保养制度并做好记录。

（1）本工程大连梭鱼湾专业足球场项目干式消火栓系统设计满足现行国家规范要求，5min内完成干湿系统转换。

（2）从系统形式及经济性角度考虑，快速启闭装置采用电动阀，电动阀启闭装置动作起30s之内打开电动阀阀瓣。每个干式系统的两根干管向环状管网双向同时供水，有效提高充水效率、减少充水时间，使管道快速充满水。

（3）对快速启闭装置、快速排气阀等定期检测，建立健全的维护保养制度并做好记录。