淺談大型服裝批發市場消防設計

      近年來隨著市場經濟的快速發展，各地相繼建起了許多大型服裝批發市場。株洲是湖南省最先建設大型服裝批發市場的城市，近兩年隨著舊城改造，招商引資項目的開發，株洲又將建設一批大型服裝批發市場。然而在對這類市場按照現行消防技術規范進行檢查的過程中，暴露出規范的不夠完善性的問題。按照現行國家消防技術規范，建設單位、設計單位、公安消防機關在執行規范上有較大分歧。在此研究人員結合實際工作經驗，依據相關技術規范和技術數據對此類市場消防設計提出個人意見，希望為此類市場消防設計起到拋磚引玉的作用。

    1 該類市場的特點

    (1)建筑面積大。該類市場建筑面積都在好幾萬m2以上。目前株洲在建的幾個市場建筑面積均在50000萬m2以上，其中匯亞服飾廣場總建筑面積就達200000m2；  
    (2)火災荷載大。該類市場一般為分隔攤位，每個攤位面積20-200m2不等。攤位前部為吊架垂掛樣品展示，后部水平堆積待批發的服裝。從天津消防科研所的實驗結果可以知道，70kg混質服裝平放堆放在lm2面積上的燃燒熱釋放率峰值960.00kW，而此類市場每個攤位均堆積有數百公斤的服裝。尤其在銷售旺季攤位中全是堆積的服裝，燃燒時產生的燃燒熱將是非常驚人的； 
    (3)可開啟外窗面積小，自然排煙能力差。此類市場為布置攤位營造商業氣氛，外開窗戶均被封閉或設固定窗戶。無法利用外開窗戶進行自然排煙； 
    (4)人員集中，火災危險性大，消防撲救難度大。發生火災后易造成群死群傷及重大經濟損失。此類市場攤位一般靠外墻布置，將原設置窗戶封堵，難以進入市場內部進行撲救。

    2 消防設計要求

    2.1 防火分區防排煙設計 
    2.1.1 防火分區設計要求 
    依據《建筑設計防火規范》第5.1.1條要求：多層市場每層防火分區面積最大允許為2500m2，在設有自動噴水滅火設施時可以達5000m2。依據《高層民用建筑設計防火規范》第5.1.2條要求，高層市場地上每層防火分區面積最大允許1000~1500m2，在設有火災報警系統和自動滅火系統時可以達4000m2；地下市場每層防火分區面積最大允許為500m2，在設有火災報警系統和自動滅火系統時可以達2000m2。進行防火分區一般采用防火卷簾和防火墻進行分隔。經過對地上無窗市場的火災危險性分析發現與地下建筑火災危險性一樣，在美國也將地上無窗房間的火災危險等級劃到地下建筑一類。所以對于沒有設置窗戶的市場在防火分區面積確定時應按地下建筑要求設置。

     進行防火分區分隔可采用防火墻和防火卷簾。防火卷簾一般分為兩類：第一類是普通防火卷簾，由于無隔熱保護措施，檢測時只通過測其背火面一定距離的輻射熱和簾片是否穿火來判斷其耐火極限，故達不到防火分區分隔的要求。在使用中應在卷簾兩側設置獨立的閉式自動噴水系統或水幕保護，其延續時間應不低于防火卷簾所代替的防火墻的耐火極限。在實際工作中因規范要求，自動噴水冷卻系統或水幕系統為獨立系統，加之冷卻用水量太大，建設單位基本難以采用。株洲已建和將建的市場中無一個采用此方式進行防火分隔。第二類為特級防火卷簾，由于采用了特殊材質，檢測時是將背火面溫升作為其耐火極限的判定條件，故能達到防火分區分隔的要求。目前市場上出現的汽霧鋼質防火卷簾、雙軌雙簾無機復合防火卷簾、蒸發式汽霧防火卷簾等均屬此類。此類市場因是分擱的攤位，在進行防火分區時可以將部分攤位的隔墻改為防火墻。這樣一來就只需在走道上設置特級防火卷簾進行分隔，大大降低了成本。對于地上無窗市場防火分區按地下建筑標準劃分所增加的工程造價也不會增加太多。

      對于在市場內上下層相連通的走廊、敞開樓梯、自動扶梯等開口部位進行豎向防火分區時，規范要求也和水平防火分區一樣。豎向防火分區主要是考慮火災的熱對流蔓延、熱輻射、熱傳導兩種火災蔓延方式因有樓板的分隔而難以達到擴展。而水平防火分區還要考慮火災的熱輻射、熱傳導蔓延。因此水平防火分區和豎向防火分區要求不應同等對待。對于豎向防火分區應放寬，只要能達到防止火災豎向熱對流蔓延的結果就可以。但是設置時應將判定耐火極限的一面面向營業廳。在匯亞商業廣場中廳豎向防火分隔設計中因該市場中廳面積有2000m2，每層回廊寬度達4m，且中廳設置機械排煙設施。經過分析采取在中廳回廊中設置快速響應噴頭和機械排煙設施，在回廊外沿采用防火玻璃設置擋煙垂壁，取消設施防火卷簾的設計方案。此種設計方案在上海正大廣場中廳也采用了。對于其他大型中廳也可以采用此設計方案。

        2.1.2 防排煙設計要求 
        因在《建筑設計防火規范》中對在地上的市場沒有進行防排煙設計的要求，因此設計人員在設計中對此項設計不予考慮。在株洲已建多層市場尚無一設置。高層建筑中的市場的防火設計在《高層民用建筑設計防火規范》中雖有規定，但是在建設初期設計人員一般考慮利用外窗自然排煙，未設置機械排煙設施。然而在工程建設中或建成后均因市場攤位設置需要將外窗封堵，無法進行自然排煙。因此類市場中主要為堆積的服裝，而服裝一般以棉、麻、絲和高分子化合物為原材料，燃燒時將產生大量的煙氣。加之市場自然通風、排煙條件差，火災發生后因不充分燃燒產生大量的煙霧，嚴重影響人員疏散和火災撲救。同時因高溫的煙蔓延造成火場溫度迅速上升，縮短轟燃發生的時間，加快火災發展速度，增加火災撲救難度。設計防排煙工程的目的就是要防止火災產生的大量煙氣，阻止煙氣迅速蔓延，確保人員安全疏散和改善撲救條件。在NFPA中要求對于人員集中場所均應進行防排煙設計。因此上海研究人員認為此類市場均有必要設計機械防排煙設施。

        市場的機械防排煙方式有如下幾種： 
(1)自然送風，機械排煙。排煙時煙氣在很短時間內排出，走道內能見度較理想，氣流組織好，排煙時間短，對于安全疏散很有利，也利于火災撲救，減少火災損失。排煙量規范要求為60m3(m2?h)和120m3(m2?h)； 
(2)機械送風、機械排煙。在不具備自然送風條件的情況下，可以采用機械送風、機械排煙。對于地上無窗和地下市場應采用此設計。排煙系統的排煙量按其所負擔防煙分區建筑面積排煙量為60m3／(m2?h)和120m3／(m2?h)的防煙量計算，送風量按負擔防煙分區排煙量的50％確定。按規范要求一個防煙分區500m2進行排煙設計計算發現，按規范要求設計排煙量較大，風管有效截面積達1m2，防煙分區內排煙口的有效截面積達1.67m2。這樣因風管占用的空間高度就在1m以上。通過提高建筑層高解決商場營業廳高度將大大提高建筑造價。

      前面的計算沒有考慮自動噴水滅火設施對排煙的影響，實際此類市場均設置自動噴水滅火設施。但必須考慮對排煙通風的影響，噴頭噴出的水將降低火場溫度，可能減少煙氣排放量。另外噴出的水會把周圍的煙氣和空氣輸送的煙沖到地面，在設置有自動噴水滅火設施的建筑設置機械排煙設施的相互影響的直接數據中，一直是科研者的研究熱點。按火災模擬模型CFAST與人員疏散模型Fegress模擬，在自動噴水滅火系統與機械排煙系統的聯合作用下，排煙系統的排煙量所負擔防煙分區建筑面積排煙量為36m37m2?h)，就可以始終將煙的界面保持在2m以上，可以保證人員能夠有充足的時間疏散到安全地點。有試驗獲得對于地下商業營業廳排煙量按72m3／(m2?h)，就可以達到排煙目的。在自動噴水滅火系統的場所自動噴水系統噴出的水將降低熱煙的溫度，從而可能減少排煙量，而且噴出的水還有消煙作用。因此在自動噴水滅火系統與機械排煙系統的聯合作用下，排煙系統的排煙量按其所負擔防煙分區建筑面積排煙量為36m3／(m2?h)就可以了，建筑面積送風量按24m3／(m2?h)的送風量計算。在匯亞商業廣場排煙設計中因建筑層較高，對風管管徑大小沒有影響，所以是按2000x60m3／(m2?h)確定排煙量(防煙分區按2000m2劃分)。

      因該類市場均設置了空氣調節系統，將通風、空氣調節系統和機械排煙系統合用在規范中也是允許的。經過設計計算得知，排煙風管有效截面積與排風風管、送風風管有效截面積相近，因此在設計機械排煙系統時可以將通風、空氣調節系統和機械排煙系統合用。設計中一般采用通風系統或排風系統的風管為排煙管。但風管應符合排煙風管的要求。對于與排風系統自用可以考慮采用耐高溫、強度高、≥280℃時可以連續工作30min以上的雙速消防排煙軸流風機，平時低速運行排風，火災時高速排煙。對于與送風系統自用合用應在風管末端分別設置送風風機和排煙風機，采用防火閥分隔。平時，開向送風風機的防火閥打開，開向排煙風機的防火閥關閉，送風風機啟動送風；火災時送風風機和開向送風風機的防火閥關閉，排煙風機和開向排煙風機的防火閥開啟排煙。

      對于合用應注意以下幾點： 
    (1)應采用可以由報警系統控制關閉功能的送風口； 
    (2)排煙口平時關閉，火災時有控制系統開啟； 
    (3)應按有關技術要求核算送風口和排煙口的有效截面積，合理布置送風口和排煙口； 
    (4)對于與排風系統共用的風機和排煙風機應由消防供電回路供電，排風風機平時用動力供電回路供電，火災時切換為消防供電回路供電； 
    (5)排煙口設置自動排煙防火閥，可以關閉氣體溫度超過280℃的排煙口，整個系統仍可以繼續工作，保證整體的排煙效果，防煙分區的面積規范中要求≤500m2。通過對此條文說明可以知道，規范按500m2劃分主要是考慮排煙豎井過多影響建筑設計。對于大型商場在頂棚上設置過多的擋煙垂壁難度較大，所以可以根據實際將防煙分區面積加大。在匯亞服飾廣場采用2000m2為一個分區，每個分區采用獨立的排煙系統。在上海的地方技術規程中也將2000m2為一個分區的面積。經過分析擋煙垂壁高度為地面到天花板高度的20％最佳，按營業廳高度3~4m計算擋煙垂壁的有效垂度以60~80cm為宜。考慮到市場的特點多采用自動擋煙垂壁，平時垂板在吊頂的位置，垂壁與裝設的火災探測器相配合，一旦發生火災，火災探測器報警，同時驅動自動擋煙垂壁開啟下垂90°。擋煙垂壁要在熱煙流中不被破壞才可以保證儲煙倉不被破壞，所以應采用耐高溫堅固的不燃材料做擋煙垂壁。為了市場美觀還可以采用防火玻璃制成的擋煙垂壁。

      防煙設計主要是對疏散樓梯間和前室送風，按規范要求對于疏散樓梯間每隔2層設置百葉送風口。因規范對于前室送風只要求每層設置，沒有明確如何設置，設計中容易引起錯誤。前室送風量的確定是按開啟2~3扇門時以保證門洞一定風速，火場人員疏散屬于連續疏散，屆時所有門均可能開啟，如果采用百葉送風口，若風量不足將無法保證門洞所需風速。所以在設計中前室送風口時應采用帶電子閥的常閉式送風口，火災時由控制中心開啟著火層及上一層前室送風口，20層以上的開啟3層送風口。

     門洞所需風速規范要求為0.7~1.2m／s，根據對門洞有效防止煙氣影響人員疏散所需風速的研究發現，門洞風速要達到4m／s才可以有效控制煙氣對人員疏散的影響，所以在設計中建議采用4m／s的參數設計。

     在實際設計中應注意建筑物中的排煙系統設計和其它設施系統設計，均應按每個防火分區為獨立單元設計，這樣以保證設施在火災中的安全性。

    2.2 安全疏散設計 
    2.2.1 安全疏散總寬度的確定 
      目前執行的國家規范對占用人荷載的核定指標因規范制定年代已久，難以合理確定人均占有的設計面積。在NFPA101中對于在商場營業廳中的人員密度按2.8m2／人確定。根據對珠洲市現有的批發市場的估測(節日前一個月左右)市場營業高峰期間人員最高密度為1.8m2／人左右。研究人員通過對國內部分已建市場的分析，建議對于地上部分采用2m2／人為計算密度指標，地下部分按1.5m2／人確定。

     營業廳的實際面積應按照具體工程的施工設計圖確定營業廳的建筑面積。在設計時為了降低總疏散寬度，不少設計人員用每層的建筑面積乘以34％(《商店建筑設計規范》(JGJ48-88)第3.1.2條規定：建筑面積>15000m2，營業面積應>建筑面積x34％來確定營業廳面積，也有按每個攤位多少人來確定總人數的。在匯亞商業廣場開始設計時，設計人員為降低總疏散寬度就按每攤位2.5人計算，研究人員認為這些計算方法采用依據不合理。因為34％只是營業在營業、倉儲、輔助三部分所占建筑面積的分配比例，每攤位2.5按人計算的來源也沒有依據。因此在設計審核中這些計算方法均未被采用。計算面積時按可供顧客(含商店工作人員)停留和活動的面積確定。根據對許多工程實例分析，大型商用營業廳中可供人員停留與活動的計算面積約為其建筑面積的50％，乘以一定的換算系數計算確定疏散人數，然后將算出的總人數除以疏散寬度指標就可以計算出總疏散寬度。

      2.2.2 安全疏散距離的確定 
      對于多層市場，市場內任意點到最近的安全出口的直線距離為40m。有自動噴水滅火系統時，疏散距離可以增加到50m，而高層市場在《高層民用建筑設計防火規范》中規定為30m。在高層市場發生火災后，自動噴水滅火系統開啟噴水滅火、機械排煙設施，啟動排煙勢必延長疏散時間。在疏散速度一定時，疏散時間增加了。在NFPA101中明確規定兩個疏散出口間的最大距離從該建筑物或該區域的最大對角線長度為參照。按4000m2的區域(矩形50x80)對角線長度可以達到94m。在《建筑設計防火規范》第5.3.8條的條文說明中提到，設置自動噴水滅火系統時，疏散距離可以增加25％，作為加強設防條件情況下，允許適當調整，從而給設計以一定靈活性，因此對于高層市場的疏散距離可以放寬。對于設有自動噴水滅火系統、火災自動報警系統、機械排煙設施的高層，市場，疏散距離可以放寬到42m，這樣一來給大型市場的設計也帶來靈活性。對于地下部分和更大的商場，可以考慮設置安全疏散走廊來解決疏散距離的問題。在適當位置設置密閉的疏散走道連接疏散樓梯，在走道中設置正壓送風系統防煙。

      2.2.3 自動噴水滅火系統的設計 
      目前在已建和將建的市場中設計的自動噴水滅火系統均為普通自動噴水滅火系統(指普通型噴頭、水力計算按《自動噴水滅火系統設計規范》第5.0.1條的普通自動噴水滅火系統)。然而研究人員認為在此類市場設計普通自動噴水滅火系統不符合實際要求，難以成功控制初期火災。該類市場一般均有吊頂，而在《自動噴水滅火系統設計規范》第6.1.3條條文說明中不推薦使用普通型噴頭。原因是在吊頂下安裝此種噴頭時，灑水嚴重受阻，噴水強度將下降40％，嚴重削弱系統的滅火能力。美國規定在人員密集的場所必須全部采用快速響應噴頭，理由是火災主要靠自動噴水滅火系統滅火，火場中的人員必須及早地離開事故現場。快速響應噴頭能在火災初期反映滅火，并實現早期火災自動報警，使消防隊及時接警，快速到達火場，初期火災不至于產生大量的有毒煙霧，有利于人員及早撤離火場。消防隊到達火場后能盡早將人員投入撲救初期火災，而不必將力量放在疏散和拯救人員上，錯失撲救初期火災的時機。火災初期快速動作的消防系統能有效抑制火災的蔓延，況且此類市場中的服裝均為水平堆放，普通噴頭所噴的水難以達到燃燒物表面，無法有效控制火災。

      在此類市場中的自動噴水滅火系統采用ESFR噴頭對于抑制初期火災是有效的。對于難以采用ESFR噴頭的也應采用流量為2.21／s的噴頭，按作用面積內動作噴頭確定水量。研究人員在審核匯亞商業廣場初步設計中提出將市場的自動噴水滅火系統設計為流量2.21／s的噴頭，得到設計人員的認同。ESFR(EafiySuppressionFast-Response)噴頭，稱為早期壓制快速反映噴頭。它是一種快反應的噴頭，即響應時起到火災壓制作用。ESFR噴頭的作用是火災壓制，而不是控制火災(除ESFR噴頭以外其它快速反應噴頭不能用于火災壓制)。根據NFPA13的定義，火災壓制是直接充分地將水透過火焰噴射到燃燒物表面，明顯地減少火焰熱量的釋放，防止重新增長。ESFR噴頭的反應速度是目前噴頭中最快的，大流量、大水滴、高速率的噴水可以穿透火焰，直接到達燃燒物表面滅火。此噴頭滅火系統的設計參數來自“fullscale”或"large scale”實物規模的滅火實驗。噴頭成功滅火的水力參數才能用于ESFR噴頭滅火系統的設計參數。

    2.2.4 消防電氣設計 
     (1)火災自動報警系統設計。火災自動報警系統有智能型、全總線型和綜合型。目前多選用全總線型火災自動報警系統光電感煙探測器。但是全總線型系統存在誤報、漏報率高，對于多種消防設施的同時控制難度大的缺點。針對此類建筑面積大、探測點多、控制設施多的特點，根據對多種火災自動報警系統的性能分析，采用智能型火災自動報警系統較為合理。智能型火災自動報警系統因為使用探測器將發生火災期間所產生的煙、溫度等的模擬量形成連同外界相關的環境參數一起傳輸給報警器，報警器再根據獲得的數據參照內部儲存的大量數據來判斷火災是否存在，解決了目前火災自動報警系統的兩大難題(誤報、漏報)。同時火災自動報警及聯動滅火系統是用兩總線(或三總線)來實現系統信息傳輸，給工程的設計、安裝和維護帶來極大方便。與建筑物的空調、供電、供水、照明、防盜系統等公共設施以及其它公共安全和管理系統合并成一個總體，組成樓宇自動化管理系統，為提供中央監測和智能分散管理發揮更大作用； 
     (2)火災事故應急照明系統和疏散指示系統規范對火災事故應急照明照度要求為0.5Lx。在實際中發現此照度達不到人員疏散時所需照度要求，同時火災事故應急照明多設置在頂棚，火災時受煙氣影響較大。根據對火場人員疏散時心理行為分析發現，提高照度可以減少人員恐懼心理。研究人員在審核中要求設計人員將照度提高到15Lx，此類市場火災事故應急照明一般采用消防供電回路供電，提高照度不會增加工程造價。火災事故應急照明系統供電線路應盡量暗敷，明敷時也應穿鋼管涂刷防火涂料保護，以確保在火災初期不受火災的破壞。

      規范要求疏散指示標志設置在離地1m以下的部位，因市場的特殊性實際工程中多設置于頂棚下，達不到疏散指示的目的。建議在實際中將特制的疏散指示標志設置在攤位間的隔墻處，同時在走道地面上設置發光的疏散指示標志。

      3 結束語

      由于大型服裝批發市場與一般商店在火災現象方面存在較大區別，不少市場在建設初期對內部設計的不確定性和現行消防技術規范對此類市場消防設計沒有明確要求，或有些規定在實際執行中給設計帶來很大難度，因此應對此類市場發生火災時的特征進行科學的分析，實施科學的消防設計，采用新技術、新設備，使此類市場消防設計更合理、更科學。