大型室内乐园消防灭火系统设计应用研究

丁武明

【摘要】随着我国经济发展水平的高速增长，人民消费水平也日益提高，国内新建大型主题乐园也如雨后春笋般越来越多，由于主题乐园属于人员高度密集场所，其中特别是室内乐园区域，一旦发生火灾对于消防灭火及人员疏散有着很高的要求。本文对笔者所负责设计的武汉市某大型室内乐园消防灭火系统进行探讨，深入分析了该室内乐园室内消火栓系统、自动喷水灭火系统、消防水炮系统的设计原则、参数及相关要点。研究成果可为相关应用与研究提供参考。

【关键词】大型室内乐园;消防灭火系统;自动喷水灭火系统;消防水炮

1、引言

随着我国经济发展水平的高速增长，人民消费水平也日益提高，国内新建大型主题乐园也如雨后春笋般越来越多，诸如上海迪士尼乐园、北京环球乐园、万达主题乐园、海昌海洋乐园等;由于主题乐园属于人员高度密集场所，其中特别是室内乐园区域，一旦发生火灾对于消防灭火及人员疏散有着很高的要求。下面笔者以自身所负责设计的武汉市某大型室内乐园为例，介绍其消防灭火系统设计。

2、武汉市某大型室内乐园工程概况

湖北省武汉市某大型室内乐园位于某商业综合体地上3-5层，乐园内部空间长度150.5m，宽度126m，室内净高度38m，总建筑面积38093m2。乐园内部设置宽度不小于9m的防火隔离带，将室内大空间区域划分为若干个防火控制区，每个防火控制区面积控制在3000m2以内。乐园依据不同的游乐设备和故事情节划分为六大主题区域（神秘画室、不可思议的城堡、绿夜迷踪、失落洞穴、奇异花园、平行世界），共计包含20项游乐项目。

本项目由于建筑使用功能复杂、建筑体量大，依据现行国家相关消防规范难以实现本项目特定的使用功能、建筑效果及构造需求，因此专门邀请天津市消防工程技术研究所出具防火设计优化研究报告，为本项目提供消防技术建议和解决措施方案。

3、室内消火栓系统设计

3.1 主要设计参数

本项目室内消火栓设计流量为40L/s，室外消火栓设计流量为40L/s，火灾延续时间为3h。消火栓采用单栓型室内消火栓，室内消火栓出水口压力不小于0.35MPa，栓口压力超过0.50MPa的消火栓需采用减压稳压型消火栓。

3.2 布置位置

乐园内采用防火控制区进行防火分隔，室内消火栓的布置按每个防火控制区内任意一点有2支消防水枪的2股充实水柱能同时到达进行设计，消火栓的间距不大于30米，水枪的充实水柱不小于13m。乐园内局部3层及屋面层有16个暖通排烟机房及游乐设备控制室用房，也均按要求设置室内消火栓。

3.3 安装方式

乐园内部依据不同的游乐设备和故事情节划分为六个主题区域，每个主题区域均采用不同色彩和装饰包装风格，由于室内主题乐园很注重游客对于视觉观感的体验，室内消火栓箱的安装在满足《室内消火栓安装》15S202、《室内消火栓》GB3445-2018要求的前提下，尽量采用装饰减少对周边的环境景观的影响。乐园内室内消火栓安装方式分为三种，明装、暗装及半暗装。

（1）设置在主题景观区域内、花车巡演区域等范围内的室内消火栓箱采用暗装，将整个消火栓箱设置在装饰包装的完成面内，消火栓箱门的颜色根据所在主题区域的主题色彩确定，但消火栓箱门颜色应与箱门四周装饰包装材料的颜色应有明显区别，且箱门上应有符合产品标准要求的标识。

（2）设置在防烟楼梯间前室、疏散走道两侧、商店餐厅等区域的室内消火栓箱采用半暗装，确保消火栓箱的安装不影响游客疏散。

（3）设置在大型游乐设备外沿、骑乘类游乐设备上下客平台区域、游乐设备疏散楼梯等区域的室内消火栓采用明装，确保发生消防火灾时消防救援人员能及时使用开启灭火。

4、自动喷水灭火系统设计

本项目乐园建筑布局是以中庭区域为主（主题城堡），中庭四周采用局部二、三层为辅的设计方案;其中局部二、三层的层高依据所安装的游乐设备及景观包装造景的要求进行区别化设计，每层平均净高控制在8-15m左右，满足设置自喷系统的设计要求;依据《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084及天消所出具的防火设计优化研究报告，本项目自动喷水灭火系统全部按不低于中危险级Ⅱ级进行设计，所有喷头均采用快速响应喷头，系统最大设计流量60L/s，火灾延续时间为1小时。

4.1 主要设计参数

（1）室内净空高度h≤8m的场所，按中危险Ⅱ级设计，喷水强度8L/min·m2，系统作用面积为160m2。

（2）室内净空高度8m

（3）室内净空高度12m

（4）湿式报警阀组设置在地下室，每套湿式报警阀担负的喷头不超过800个;每套湿式报警阀组控制的最不利点处设置末端试水装置，每个防火控制区设置一套水流指示器进行控制。

4.2 喷头设置

乐园内喷头设计时应避开空调风口、消防排烟口、照明灯具、火警探测器、应急照明等设施。当梁间设置喷头时溅水盘与顶板的距离，不应大于550mm。当结构梁、风管、工艺管道、电缆桥架等障碍物的宽度大于1.2m时，在下方应增设喷头。

乐园内入口大厅、黑暗骑乘、奇异花园等区域的建筑装饰吊顶上设置了很多装饰性LED灯具和带有造景功能的吊頂。装饰性LED灯具直径达到4m左右，通过在灯具四周增设喷头也无法满足喷头的间距要求，只能在工厂预制的灯具上预留喷头安装孔，现场进行二次安装。其中带有造景功能的吊顶最大高差达到500mm，且具有不规则的造景外形，采用常规的正方形/矩形布置喷头不能满足设计要求，故在其不规则外表面增设喷头，确保该区域满足设计喷水强度要求。

4.3 管道布置

喷淋给水干管设计时尽量贴结构梁底敷设，使喷淋干管两侧的喷头数量相同，避开建筑吊顶内的空调风管、排烟风管、电缆桥架、结构梁、设备及装饰构件吊杆等相关设施，特别是主题乐园类项目空调、排烟风管（2000mm×600mm）要比普通的公建类项目大很多，当发生交叉碰撞时采用上翻避让。在布置喷淋给水支管时也均要避开上述相关设施，每根配水支管控制的喷头最多不超过8个，保证整个喷淋给水系统的可靠性和尽量均衡系统管道的水力性能，避免水头损失过大。

5、消防水炮系统

乐园内中庭城堡区域、过山车区域及室内局部中空区域的净空高度均大于18m，特别是中庭区域净空高度达到38m，常规的自动喷水灭火系统在这些区域无法适用，依据《建筑设计防火规范》GB50016要求上述区域设置固定消防炮灭火系统;由于上述区域为乐园内游客最为密集的区域，消防炮启动前应考虑到游客疏散时间及游乐设备断电复位时间，故本系统设计采用预作用消防水泡灭火系统。

5.1 中庭区域

乐园中庭城堡区域的净空高度为38m，发生消防火灾时救援人员难以接近，常规的自动喷水灭火系统也无法进行保护，故参考《自动消防炮灭火系统技术规程》CECS248要求设置自动消防水炮进行保护，该区域系统设计流量40L/s，任一着火点二台水炮的水柱能同时到达，火灾延续时间1h。单台消防水炮设计流量Q=20L/s，最大保护半径50m，射流半径≥56m，定位时间≤60s，额定工作压力0.80MPa。

5.2 过山车区域、室内局部中空区域

乐园内部建筑景观设计为了达到景观包装造景的要求，在二层、三层之间设置了局部中空区域，在该部分区域设置很多小型游乐设备、游客娱乐区及休闲区，该部分区域建筑高度在15-22m左右，由于该部分区域也属于游客密集区域，如果采用流量为20L/s的大流量消防水炮可能会对游客疏散及生命安全造成影响，故参考《大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程》CECS263要求，采用流量较小的消防水炮进行保护，该区域系统设计流量20L/s，任一着火点确保四台水炮的水柱能同时到达，火灾延续时间1h。单台水炮设计流量Q=5L/s，最大保护半径35m，射流半径≥39m，定位时间≤30s，额定工作压力0.60MPa。

5.3 消防水炮控制要求

乐园内消防水炮系统保护范围内有很多载客型游乐设备，诸如过山车、旋转木马等，当发生消防火灾时为避免喷水系统启动出现电击事故，采用双保险的控制方式，首先将消防水炮系统设置为预作用系统，其次雨淋阀联信号改与火灾探测报警及机械臂自动回位两个信号同时发出，再启动消防泵对消防管道充水并切断过山车等游乐设施非消防设备的电源，在确保游客安全疏散的前提下启动消防水炮灭火系统。

结论：

室内乐园消防灭火系统设计是确保乐园内正常运营、游客生命安全的重要环节;在对室内主题乐园项目消防灭火系统设计过程中主要有下述几点体会：

（1）乐园属于人员高度密集区域，消防灭火系统启动同时应确保游客安全疏散。   主题乐园属于人员高度密集区域，而在游客中又有近30%为儿童，这又给人员疏散带来了更大的难度;例如游客在过山车、矿山飞车等骑乘类设备上游玩时突发消防安全事故，设备上的游客在平轨段时需要通过邻近的马道进行疏散，而在下坡段时则需要等设备靠重力下降到下客区后在进行疏散;如此时正好骑乘类设备或附近电气线路发生火灾，探测器探测到火源直接启动消防水炮进行喷射，就会影响游客的疏散、严重时甚至会影响到游客的人身安全。

（2）室内多为大空间区域和包装造景，影响消防灭火效果。室内乐园建筑布局主要是以中庭主题城堡、各类游乐设备为主，中小型剧场、商店、餐饮等为辅;特别是乐园中庭城堡四周的大空间区域，因功能使用需要空间高大，无法采用传统防火墙、防火卷帘等分隔措施进行防火分隔，而常规的自动喷水灭火系统、消防水泡灭火系统等由于景观包装造景遮挡等因素，影响了灭火效果。

（3）各类游乐设备运行工况复杂，常规消防灭火系统难有针对性。乐园内的游乐设备诸如过山车、黑暗骑乘、旋转木马、观光塔、海盗船、碰碰车等设备，均有一定的内部乘坐空间和复杂的电气控制系统，发生火灾时会造成大量游客滞留在设备附近，而常规的消防灭火系统难有针对性。

（4）国内尚无主题乐园相关的消防设计规范。国内大型主题乐园项目近十年才开始蓬勃发展，相比国外起步较晚;目前国内还没有专门针对主题乐园的相关设计规范，特别是消防系统设计这方面，由于大型主题乐园项目建筑功能复杂、体量较大，依据现行国家建筑防火规范关于防火分区、安全疏散、消防灭火等要求，难以实现主题乐园特定的使用功能、建筑效果及构造需求，因此目前很多主题乐园设计方案均参考国外相关规范及类似已建项目。

参考文献：

[1]GB50016-2014（2018版），建筑设计防火规范[S].

[2]GB50974-2014，消防給水及消火栓系统技术规程[S].

[3]GB50084-2017，自动喷水灭火系统设计规范[S].

[4]NFPA13-2019，自动喷水灭火系统标准[S].

[5]赵华亮，大型游乐园消防设计探讨[J].消防科学与技术，2017，788-790