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一、酒店中庭防火設(shè)計(jì)技術(shù)措施

本文在探討酒店中庭防火設(shè)計(jì)時(shí)，采用比較分析和案例分析等方法，結(jié)合蘇州凱悅酒店超高中庭的工程實(shí)例展開討論，理論聯(lián)系實(shí)際，規(guī)范結(jié)合案例。蘇州凱悅酒店位于蘇州工業(yè)園區(qū)，酒店主樓平面呈A字型，地下2層，地上25層，建筑高度99.8m，其中庭貫通地上全部樓層。鑒于酒店中庭的特殊性，其防火設(shè)計(jì)除了耐火等級、平面布置、建筑構(gòu)造以外，尤其需要重點(diǎn)關(guān)注的是防火分隔、火災(zāi)探測、自動(dòng)滅火、煙氣控制等方面帶來的重大挑戰(zhàn)。

1．中庭與周圍連通空間的防火分隔

酒店中庭作為一個(gè)上下層連通的共享空間，若不進(jìn)行防火分隔，防火分區(qū)面積按上、下層相連通的建筑面積疊加計(jì)算，疊加計(jì)算后的建筑面積往往會(huì)超過規(guī)定的防火分區(qū)最大允許建筑面積，因此需要對酒店中庭進(jìn)行水平和垂直的防火分隔。垂直防火分隔最為直接的就是利用結(jié)構(gòu)樓板進(jìn)行分隔，即以層間樓板分隔成若干防火分區(qū)。水平防火分隔是在中庭開口部位采取甲級防火門窗、復(fù)合防火卷簾、A類防火玻璃等進(jìn)行有效分隔。房間與酒店中庭回廊相通的開口部位設(shè)置火災(zāi)時(shí)能自行關(guān)閉的甲級防火門、窗。與酒店中庭相通的過廳、通道等設(shè)置火災(zāi)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉或降落的甲級防火門和復(fù)合防火卷簾進(jìn)行防火分隔，主要起防火、防煙分隔作用。[2]防火門平時(shí)保持開啟狀態(tài)，火災(zāi)時(shí)通過自動(dòng)釋放裝置自行關(guān)閉，以利兼顧防火分隔和人員疏散的雙重功能；防火卷簾的耐火極限大于3h，且符合推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)《門和卷簾的耐火試驗(yàn)方法》（GB/T7633-2008）等有關(guān)耐火完整性和耐火隔熱性的判定條件，并具有防煙性能和信號反饋等功能。酒店中庭與周圍連通空間采用防火隔墻進(jìn)行防火分隔時(shí)，其耐火極限不低于1h；采用A類防火玻璃進(jìn)行防火分隔時(shí)，防火玻璃與其固定部件整體的耐火極限亦不低于1h。中庭回廊與酒店中庭之間設(shè)置擋煙垂壁，從頂棚下凸出不小于0.5m，每個(gè)防煙分區(qū)面積不超過500m2。

2．火災(zāi)探測及自動(dòng)滅火系統(tǒng)

酒店中庭的滅火方式一般有邊墻覆蓋快速響應(yīng)噴淋、消防水炮、智能射水器等。消防水炮一般用于機(jī)場、火車站、體育館等人員眾多的高大空間。酒店運(yùn)營時(shí)中庭區(qū)域人員數(shù)量相對較少，中庭滅火系統(tǒng)采用流量適中、小巧靈活的智能射水器，可以克服消防水炮壓力較大、可能影響人員安全疏散的負(fù)面因素。中庭智能射水器設(shè)獨(dú)立控制系統(tǒng)，并自帶火焰探測、掃描定位裝置。智能射水器就近接入噴淋主干管，設(shè)計(jì)滅火時(shí)間不小于1h，用水量單獨(dú)考慮并計(jì)入消防總用水量，其安裝位置和間距確保覆蓋整個(gè)酒店中庭，保證無滅火盲點(diǎn)。用于超高酒店中庭的火災(zāi)探測主要有吸氣式感煙探測、反射光束感煙探測、圖像對射感煙探測、普通光束對射探測、光電火焰探測、圖像火焰探測等方式。蘇州凱悅酒店中庭從首層一直貫通到屋面，中庭高度達(dá)到99.8m，且中庭屋頂設(shè)有采光頂棚。正?？照{(diào)情況下，中庭室內(nèi)溫度在高度方向上呈現(xiàn)不一致性，尤其在夏季更不均勻。一般而言，中庭內(nèi)的溫度隨著高度的增加而增加，出現(xiàn)“熱障”現(xiàn)象。中庭地面火災(zāi)在初期或陰燃階段，由于火災(zāi)規(guī)模小，煙羽流溫度低、熱浮力小，加上煙羽流不斷卷吸周圍冷空氣而逐漸冷卻，上升過程中遭遇“熱障”失去熱浮力后在某一高度懸浮，形成煙氣“層化”現(xiàn)象，影響超高酒店中庭的火災(zāi)早期探測，為此在高度方向上分層設(shè)置紅外光束感煙火災(zāi)探測器，并滿足線型火災(zāi)探測器的設(shè)置要求。

3．中庭機(jī)械排煙系統(tǒng)酒店中庭獨(dú)立設(shè)置

機(jī)械排煙系統(tǒng)，在中庭回廊與酒店中庭之間設(shè)置擋煙垂壁防止煙囪效應(yīng)，進(jìn)行防煙分區(qū)分隔，中庭回廊另設(shè)機(jī)械排煙系統(tǒng)，即在酒店中庭和中庭回廊分別設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。采用這種看似保守的消防措施，主要是考慮最大限度地避免煙氣在酒店中庭與中庭回廊之間相互蔓延。利用酒店中庭首層直通室外或間接通向室外的門作為自然補(bǔ)風(fēng)口，與中庭頂部的排煙口一起組織煙氣排放，防止煙氣從回廊欄板與擋煙垂壁間侵入中庭各樓層。酒店中庭頂部3層（23～25層）采用A類防火玻璃進(jìn)行防煙分隔，與中庭頂棚共同圍合形成一個(gè)13m高的大型儲煙空間，在凸出屋面的儲煙倉側(cè)壁設(shè)置機(jī)械排煙口。設(shè)儲煙倉可以給客房層、尤其是高位客房層提供更長的火場耐受時(shí)間，以利酒店客人安全疏散。

4．裝修材料和家具的燃燒性能

酒店中庭連通部位的頂棚、墻面采用A級裝修材料，其他部位采用不低于B1級的裝修材料。擋煙垂壁的主要作用是減緩煙氣的擴(kuò)散和蔓延，提高防煙分區(qū)的蓄煙能力和排煙口的排煙效果，因此其裝修材料采用A級裝修材料。中庭照明燈具的高溫部位，若靠近非A級裝修材料時(shí)，采取隔熱、散熱等防火保護(hù)措施，燈飾所用材料的燃燒性能等級不低于B1級，燈飾亦至少選用B1級材料。為有效控制火災(zāi)荷載，酒店中庭區(qū)域的桌椅沙發(fā)和藝術(shù)陳設(shè)品等的燃燒性能等級均不低于B1級。

二、確定火災(zāi)規(guī)模和火災(zāi)場景

火災(zāi)模擬軟件能夠?qū)?shí)際消防安全工程中的一系列物理參數(shù)和設(shè)施，如火場溫度及速度、火源、火災(zāi)探測器、排煙風(fēng)機(jī)、擋煙設(shè)施、噴頭等建立在火災(zāi)模型中，并在模擬時(shí)讓它們再現(xiàn)實(shí)際火災(zāi)中的動(dòng)作時(shí)序，與真實(shí)火災(zāi)的相似性很高。利用火災(zāi)模擬軟件進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，需要輸入火災(zāi)規(guī)模和火災(zāi)場景作為火災(zāi)模擬的給定條件，模擬結(jié)果能實(shí)現(xiàn)可視化輸出，還能以“熱電偶”探測的方式通過Excel表格輸出，來進(jìn)行較為深入的量化分析。

1．設(shè)定火災(zāi)規(guī)模實(shí)際

上火災(zāi)不會(huì)立即達(dá)到穩(wěn)態(tài)火災(zāi)的最高熱釋放速率，通常著火后有一個(gè)發(fā)展過程?；馂?zāi)的發(fā)展可以看作是時(shí)間的函數(shù)，發(fā)展火災(zāi)又稱“時(shí)間平方火災(zāi)”，快速發(fā)展火災(zāi)通常適用于酒店等火災(zāi)場景。在火災(zāi)模型中，從火災(zāi)發(fā)生到設(shè)定的火災(zāi)規(guī)模這段期間呈現(xiàn)時(shí)間平方火災(zāi)狀態(tài)，火災(zāi)達(dá)到設(shè)定的火災(zāi)規(guī)模峰值后將保持不變。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是有效的主動(dòng)消防設(shè)施，具有安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、滅火成功率高等優(yōu)點(diǎn)。通常將噴淋系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的火災(zāi)熱釋放率作為最大火災(zāi)規(guī)模（即噴淋啟動(dòng)后，火災(zāi)規(guī)模將保持不變），并考慮火災(zāi)探測、報(bào)警和排煙系統(tǒng)的延遲。酒店火災(zāi)燃燒物質(zhì)中危害最大的工程塑料，其主要原料有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚亞氨酯等。工程塑料燃燒熱量大、產(chǎn)煙率高，綜合評估后確定酒店中庭火災(zāi)的燃燒熱為20MJ/kg，發(fā)煙率為0.05，作為火災(zāi)模擬軟件的輸入?yún)?shù)。

2．火災(zāi)場景設(shè)計(jì)參考

上海市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》（DGJ08-88-2006）的相關(guān)規(guī)定，將未受自動(dòng)滅火系統(tǒng)保護(hù)和受自動(dòng)滅火系統(tǒng)保護(hù)的酒店中庭設(shè)計(jì)火災(zāi)分別確定為4MW快速時(shí)間平方火災(zāi)和1MW噴淋控制條件火災(zāi)。酒店各樓層伸入中庭范圍的功能區(qū)域，由于受到智能射水器滅火系統(tǒng)的保護(hù)，加之提高酒店家具的燃燒性能等級，如果發(fā)生火災(zāi)，其煙氣蔓延形式與中庭回廊火災(zāi)相似，均為陽臺型煙羽流類型，由于面積較小容易撲滅，此場景可不進(jìn)行火災(zāi)模擬。綜上，酒店中庭最不利的火災(zāi)場景是中庭地面火災(zāi)，消防顧問采用FDS火災(zāi)模擬軟件模擬了2個(gè)火災(zāi)場景：一是中庭地面4MW快速發(fā)展火災(zāi)，軸對稱煙羽流，燃燒熱20MJ/kg，發(fā)煙率0.05，通過火災(zāi)模擬驗(yàn)證中庭機(jī)械排煙的實(shí)際效果；二是中庭地面1MW快速發(fā)展火災(zāi)，軸對稱煙羽流，燃燒熱20MJ/kg，發(fā)煙率0.05，小型火災(zāi)容易產(chǎn)生“煙氣”層化現(xiàn)象，模擬此火災(zāi)場景就是為了驗(yàn)證小型火災(zāi)情況下中庭實(shí)際的機(jī)械排煙效果。

三、FDS火災(zāi)模擬及模擬結(jié)果

FDS軟件由著名的美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NationalInstituteofStandardsandTechnology，NIST）開發(fā)，是計(jì)算流體力學(xué)軟件的一種，專門從數(shù)值計(jì)算方面解決一系列有關(guān)熱驅(qū)動(dòng)、低速流動(dòng)的Navier-Stokes方程，適用于火災(zāi)導(dǎo)致的熱煙傳播和蔓延的數(shù)值模擬，F(xiàn)DS利用大渦流流體力學(xué)模型（LargeEddySimulation，LES）來模擬火場流體的紊態(tài)流動(dòng)。

1．酒店中庭火災(zāi)模擬

蘇州凱悅酒店中庭采用機(jī)械排煙，在屋頂設(shè)置機(jī)械排煙風(fēng)機(jī)，沿中庭頂棚四周側(cè)面均勻布置機(jī)械排煙口，排煙口采用常閉百葉形式，火災(zāi)時(shí)聯(lián)動(dòng)打開。結(jié)合上海市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》（DGJ08-88-2006）中有關(guān)4MW火災(zāi)規(guī)模和清晰高度的概念計(jì)算方法，并結(jié)合國家2005年版《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）有關(guān)中庭換氣次數(shù)的常規(guī)計(jì)算方法，考慮到機(jī)械排煙口的不同位置對中庭煙氣運(yùn)動(dòng)有較大影響，通過模型試算對中庭機(jī)械排煙口的位置進(jìn)行優(yōu)化選取，初步確定模型中的總排煙量為50萬m3/h，在模型中設(shè)置8個(gè)機(jī)械排煙口，即模擬在酒店屋頂布置8臺機(jī)械排煙風(fēng)機(jī)，每臺機(jī)械排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為6.2萬m3/h。補(bǔ)風(fēng)則主要通過首層直通室外或間接通向室外的門，如酒店入口及首層疏散外門等，共考慮補(bǔ)風(fēng)面積20m2。

2．中庭地面4MW火災(zāi)模擬結(jié)果

從中庭地面4MW火災(zāi)溫度豎向剖面切片圖來看，在600s內(nèi)，大部分煙氣溫度未超過60℃；同時(shí)，從中庭地面4MW火災(zāi)能見度切片圖（二十二層地面以上2m水平面）來看，火場可提供酒店內(nèi)最不利樓層—二十二層酒店客人（23～25層中庭回廊與酒店中庭之間設(shè)有全封閉的防煙分隔）的安全疏散時(shí)間不小于600s。由于中庭煙氣首先危及較高的客房樓層，模擬結(jié)果顯示較高樓層的酒店客人擁有足夠的安全疏散時(shí)間進(jìn)入同層的安全出口（防煙樓梯間）。

3．中庭地面1MW火災(zāi)模擬結(jié)果為分析

小型火災(zāi)可能產(chǎn)生的煙氣“層化”現(xiàn)象，又對中庭地面1MW火災(zāi)進(jìn)行了模擬，模型輸入?yún)?shù)中除火災(zāi)規(guī)模調(diào)整為1MW，其他所有輸入?yún)?shù)及FDS整體模型均未變化。在中庭地面1MW小型火災(zāi)場景下，雖然煙氣上升速度要比4MW火災(zāi)慢，且易產(chǎn)生煙氣“層化”現(xiàn)象，但小型火災(zāi)本來產(chǎn)煙就較小，而高大中庭對煙氣的稀釋效果又較好，再加上自動(dòng)滅火系統(tǒng)的及時(shí)啟動(dòng)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的吸熱作用（約吸收1/3熱量），使酒店中庭及中庭回廊區(qū)域的煙氣溫度降低、能見度提高。從模擬結(jié)果看，提供給酒店客人安全疏散的時(shí)間不小于1200。考慮到中庭地面酒店家具等影響人員安全疏散的不利因素，模擬結(jié)果表明酒店首層人員同樣擁有足夠的安全疏散時(shí)間從安全出口（疏散外門）離開火場。

四、結(jié)論和建議

1．結(jié)論人員安全疏散

所需的時(shí)間由探測時(shí)間、延遲時(shí)間和行動(dòng)時(shí)間三部分組成。一般情況下，感煙探測器響應(yīng)時(shí)間小于30s，考慮酒店內(nèi)工作人員向消防控制中心報(bào)警的方式，探測時(shí)間為60s。參考公安部2009年《建設(shè)工程消防性能化設(shè)計(jì)評估應(yīng)用管理暫行規(guī)定》，客房內(nèi)設(shè)帶蜂鳴器（床頭處75dB）的感煙探測器，酒店客房和中庭回廊均設(shè)消防廣播，延遲時(shí)間（消防報(bào)警時(shí)間、人員識別及反應(yīng)時(shí)間）為120s。消防顧問采用Pathfinder疏散軟件對客房層人員疏散的模擬結(jié)果顯示，客房層酒店客人全部疏散到本層防煙樓梯間的時(shí)間為92s，考慮1.5倍的安全系數(shù)后為138s，再加上60s探測時(shí)間和120s延遲時(shí)間，客房層酒店客人疏散至本層安全出口的所需時(shí)間為318s，小于600s安全疏散時(shí)間。根據(jù)對中庭地面4MW快速時(shí)間平方火災(zāi)和1MW噴淋控制條件火災(zāi)的模擬結(jié)果，中庭地面4MW和1MW火災(zāi)場景下，火場允許酒店客人安全疏散的時(shí)間分別不小于600s和1200s。對比防火設(shè)計(jì)提供的人員安全疏散時(shí)間和酒店客人疏散所需的逃生時(shí)間，酒店中庭50萬m3/h的機(jī)械排煙量可以為酒店客人，特別是為儲煙倉下最不利的二十二層的酒店客人提供了寶貴的火場逃生窗口時(shí)間。而且此排煙量已相當(dāng)于酒店中庭和中庭回廊總體量的6次換氣次數(shù)，相比規(guī)范要求的4次換氣次數(shù)具備一定的安全冗余。酒店中庭下部設(shè)置自然補(bǔ)風(fēng)，中庭頂部排煙口均勻布置，每個(gè)排煙口的風(fēng)速不大于10m/s，中庭機(jī)械排煙系統(tǒng)的排煙效果良好。

2．具體建議

基于前述分析和討論，本文對酒店中庭，特別是高大酒店中庭的防火設(shè)計(jì)給出如下建議：第一，在中庭頂部若干樓層的中庭回廊與酒店中庭之間設(shè)置全封閉的防煙分隔措施，與中庭頂棚共同圍合形成儲煙空間，為中庭排煙創(chuàng)造有利條件；第二，雖然國內(nèi)已有一些案例，如上海金茂大廈、鄭州綠地中心等只在酒店中庭設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，而未在中庭回廊設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械排煙系統(tǒng)，但為了有效控制和盡量減少火災(zāi)蔓延，仍然建議在酒店中庭和中庭回廊分別設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)；第三，高大中庭火災(zāi)探測可使用紅外光束感煙探測器，由于中庭空間較高，建議分層設(shè)置探測器，在中庭高度方向上每隔30m左右設(shè)置一層紅外光束感煙探測器，并錯(cuò)開設(shè)置以保證火災(zāi)探測效果；第四，可以采用智能射水器作為中庭自動(dòng)滅火系統(tǒng)，智能射水器具有保護(hù)半徑大、流量小、較為美觀、主動(dòng)探測掃描并定位滅火等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)需滿足相關(guān)國家、部委、行業(yè)、協(xié)會(huì)、地方等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；第五，中庭防火設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）第5.3.2條的規(guī)定，如中庭與周圍連通空間進(jìn)行防火分隔、中庭內(nèi)不布置可燃物等；只有現(xiàn)行規(guī)范未作明確規(guī)定或雖有明確規(guī)定但執(zhí)行該規(guī)定有困難時(shí)，才能采用性能化消防設(shè)計(jì)方法，且消防安全性能不得低于規(guī)范規(guī)定的安全水平。

作者：王怡勻 單位：華東建筑設(shè)計(jì)研究總院高級設(shè)計(jì)師