浅谈大型服装批发市场消防设计

      近年来随着市场经济的快速发展，各地相继建起了许多大型服装批发市场。株洲是湖南省最先建设大型服装批发市场的城市，近两年随着旧城改造，招商引资项目的开发，株洲又将建设一批大型服装批发市场。然而在对这类市场按照现行消防技术规范进行检查的过程中，暴露出规范的不够完善性的问题。按照现行国家消防技术规范，建设单位、设计单位、公安消防机关在执行规范上有较大分歧。在此研究人员结合实际工作经验，依据相关技术规范和技术数据对此类市场消防设计提出个人意见，希望为此类市场消防设计起到抛砖引玉的作用。

    1 该类市场的特点

    (1)建筑面积大。该类市场建筑面积都在好几万m2以上。目前株洲在建的几个市场建筑面积均在50000万m2以上，其中汇亚服饰广场总建筑面积就达200000m2；  
    (2)火灾荷载大。该类市场一般为分隔摊位，每个摊位面积20-200m2不等。摊位前部为吊架垂挂样品展示，后部水平堆积待批发的服装。从天津消防科研所的实验结果可以知道，70kg混质服装平放堆放在lm2面积上的燃烧热释放率峰值960.00kW，而此类市场每个摊位均堆积有数百公斤的服装。尤其在销售旺季摊位中全是堆积的服装，燃烧时产生的燃烧热将是非常惊人的； 
    (3)可开启外窗面积小，自然排烟能力差。此类市场为布置摊位营造商业气氛，外开窗户均被封闭或设固定窗户。无法利用外开窗户进行自然排烟； 
    (4)人员集中，火灾危险性大，消防扑救难度大。发生火灾后易造成群死群伤及重大经济损失。此类市场摊位一般靠外墙布置，将原设置窗户封堵，难以进入市场内部进行扑救。

    2 消防设计要求

    2.1 防火分区防排烟设计 
    2.1.1 防火分区设计要求 
    依据《建筑设计防火规范》第5.1.1条要求：多层市场每层防火分区面积最大允许为2500m2，在设有自动喷水灭火设施时可以达5000m2。依据《高层民用建筑设计防火规范》第5.1.2条要求，高层市场地上每层防火分区面积最大允许1000~1500m2，在设有火灾报警系统和自动灭火系统时可以达4000m2；地下市场每层防火分区面积最大允许为500m2，在设有火灾报警系统和自动灭火系统时可以达2000m2。进行防火分区一般采用防火卷帘和防火墙进行分隔。经过对地上无窗市场的火灾危险性分析发现与地下建筑火灾危险性一样，在美国也将地上无窗房间的火灾危险等级划到地下建筑一类。所以对于没有设置窗户的市场在防火分区面积确定时应按地下建筑要求设置。

     进行防火分区分隔可采用防火墙和防火卷帘。防火卷帘一般分为两类：第一类是普通防火卷帘，由于无隔热保护措施，检测时只通过测其背火面一定距离的辐射热和帘片是否穿火来判断其耐火极限，故达不到防火分区分隔的要求。在使用中应在卷帘两侧设置独立的闭式自动喷水系统或水幕保护，其延续时间应不低于防火卷帘所代替的防火墙的耐火极限。在实际工作中因规范要求，自动喷水冷却系统或水幕系统为独立系统，加之冷却用水量太大，建设单位基本难以采用。株洲已建和将建的市场中无一个采用此方式进行防火分隔。第二类为特级防火卷帘，由于采用了特殊材质，检测时是将背火面温升作为其耐火极限的判定条件，故能达到防火分区分隔的要求。目前市场上出现的汽雾钢质防火卷帘、双轨双帘无机复合防火卷帘、蒸发式汽雾防火卷帘等均属此类。此类市场因是分搁的摊位，在进行防火分区时可以将部分摊位的隔墙改为防火墙。这样一来就只需在走道上设置特级防火卷帘进行分隔，大大降低了成本。对于地上无窗市场防火分区按地下建筑标准划分所增加的工程造价也不会增加太多。

      对于在市场内上下层相连通的走廊、敞开楼梯、自动扶梯等开口部位进行竖向防火分区时，规范要求也和水平防火分区一样。竖向防火分区主要是考虑火灾的热对流蔓延、热辐射、热传导两种火灾蔓延方式因有楼板的分隔而难以达到扩展。而水平防火分区还要考虑火灾的热辐射、热传导蔓延。因此水平防火分区和竖向防火分区要求不应同等对待。对于竖向防火分区应放宽，只要能达到防止火灾竖向热对流蔓延的结果就可以。但是设置时应将判定耐火极限的一面面向营业厅。在汇亚商业广场中厅竖向防火分隔设计中因该市场中厅面积有2000m2，每层回廊宽度达4m，且中厅设置机械排烟设施。经过分析采取在中厅回廊中设置快速响应喷头和机械排烟设施，在回廊外沿采用防火玻璃设置挡烟垂壁，取消设施防火卷帘的设计方案。此种设计方案在上海正大广场中厅也采用了。对于其他大型中厅也可以采用此设计方案。

        2.1.2 防排烟设计要求 
        因在《建筑设计防火规范》中对在地上的市场没有进行防排烟设计的要求，因此设计人员在设计中对此项设计不予考虑。在株洲已建多层市场尚无一设置。高层建筑中的市场的防火设计在《高层民用建筑设计防火规范》中虽有规定，但是在建设初期设计人员一般考虑利用外窗自然排烟，未设置机械排烟设施。然而在工程建设中或建成后均因市场摊位设置需要将外窗封堵，无法进行自然排烟。因此类市场中主要为堆积的服装，而服装一般以棉、麻、丝和高分子化合物为原材料，燃烧时将产生大量的烟气。加之市场自然通风、排烟条件差，火灾发生后因不充分燃烧产生大量的烟雾，严重影响人员疏散和火灾扑救。同时因高温的烟蔓延造成火场温度迅速上升，缩短轰燃发生的时间，加快火灾发展速度，增加火灾扑救难度。设计防排烟工程的目的就是要防止火灾产生的大量烟气，阻止烟气迅速蔓延，确保人员安全疏散和改善扑救条件。在NFPA中要求对于人员集中场所均应进行防排烟设计。因此上海研究人员认为此类市场均有必要设计机械防排烟设施。

        市场的机械防排烟方式有如下几种： 
(1)自然送风，机械排烟。排烟时烟气在很短时间内排出，走道内能见度较理想，气流组织好，排烟时间短，对于安全疏散很有利，也利于火灾扑救，减少火灾损失。排烟量规范要求为60m3(m2?h)和120m3(m2?h)； 
(2)机械送风、机械排烟。在不具备自然送风条件的情况下，可以采用机械送风、机械排烟。对于地上无窗和地下市场应采用此设计。排烟系统的排烟量按其所负担防烟分区建筑面积排烟量为60m3／(m2?h)和120m3／(m2?h)的防烟量计算，送风量按负担防烟分区排烟量的50％确定。按规范要求一个防烟分区500m2进行排烟设计计算发现，按规范要求设计排烟量较大，风管有效截面积达1m2，防烟分区内排烟口的有效截面积达1.67m2。这样因风管占用的空间高度就在1m以上。通过提高建筑层高解决商场营业厅高度将大大提高建筑造价。

      前面的计算没有考虑自动喷水灭火设施对排烟的影响，实际此类市场均设置自动喷水灭火设施。但必须考虑对排烟通风的影响，喷头喷出的水将降低火场温度，可能减少烟气排放量。另外喷出的水会把周围的烟气和空气输送的烟冲到地面，在设置有自动喷水灭火设施的建筑设置机械排烟设施的相互影响的直接数据中，一直是科研者的研究热点。按火灾模拟模型CFAST与人员疏散模型Fegress模拟，在自动喷水灭火系统与机械排烟系统的联合作用下，排烟系统的排烟量所负担防烟分区建筑面积排烟量为36m37m2?h)，就可以始终将烟的界面保持在2m以上，可以保证人员能够有充足的时间疏散到安全地点。有试验获得对于地下商业营业厅排烟量按72m3／(m2?h)，就可以达到排烟目的。在自动喷水灭火系统的场所自动喷水系统喷出的水将降低热烟的温度，从而可能减少排烟量，而且喷出的水还有消烟作用。因此在自动喷水灭火系统与机械排烟系统的联合作用下，排烟系统的排烟量按其所负担防烟分区建筑面积排烟量为36m3／(m2?h)就可以了，建筑面积送风量按24m3／(m2?h)的送风量计算。在汇亚商业广场排烟设计中因建筑层较高，对风管管径大小没有影响，所以是按2000x60m3／(m2?h)确定排烟量(防烟分区按2000m2划分)。

      因该类市场均设置了空气调节系统，将通风、空气调节系统和机械排烟系统合用在规范中也是允许的。经过设计计算得知，排烟风管有效截面积与排风风管、送风风管有效截面积相近，因此在设计机械排烟系统时可以将通风、空气调节系统和机械排烟系统合用。设计中一般采用通风系统或排风系统的风管为排烟管。但风管应符合排烟风管的要求。对于与排风系统自用可以考虑采用耐高温、强度高、≥280℃时可以连续工作30min以上的双速消防排烟轴流风机，平时低速运行排风，火灾时高速排烟。对于与送风系统自用合用应在风管末端分别设置送风风机和排烟风机，采用防火阀分隔。平时，开向送风风机的防火阀打开，开向排烟风机的防火阀关闭，送风风机启动送风；火灾时送风风机和开向送风风机的防火阀关闭，排烟风机和开向排烟风机的防火阀开启排烟。

      对于合用应注意以下几点： 
    (1)应采用可以由报警系统控制关闭功能的送风口； 
    (2)排烟口平时关闭，火灾时有控制系统开启； 
    (3)应按有关技术要求核算送风口和排烟口的有效截面积，合理布置送风口和排烟口； 
    (4)对于与排风系统共用的风机和排烟风机应由消防供电回路供电，排风风机平时用动力供电回路供电，火灾时切换为消防供电回路供电； 
    (5)排烟口设置自动排烟防火阀，可以关闭气体温度超过280℃的排烟口，整个系统仍可以继续工作，保证整体的排烟效果，防烟分区的面积规范中要求≤500m2。通过对此条文说明可以知道，规范按500m2划分主要是考虑排烟竖井过多影响建筑设计。对于大型商场在顶棚上设置过多的挡烟垂壁难度较大，所以可以根据实际将防烟分区面积加大。在汇亚服饰广场采用2000m2为一个分区，每个分区采用独立的排烟系统。在上海的地方技术规程中也将2000m2为一个分区的面积。经过分析挡烟垂壁高度为地面到天花板高度的20％最佳，按营业厅高度3~4m计算挡烟垂壁的有效垂度以60~80cm为宜。考虑到市场的特点多采用自动挡烟垂壁，平时垂板在吊顶的位置，垂壁与装设的火灾探测器相配合，一旦发生火灾，火灾探测器报警，同时驱动自动挡烟垂壁开启下垂90°。挡烟垂壁要在热烟流中不被破坏才可以保证储烟仓不被破坏，所以应采用耐高温坚固的不燃材料做挡烟垂壁。为了市场美观还可以采用防火玻璃制成的挡烟垂壁。

      防烟设计主要是对疏散楼梯间和前室送风，按规范要求对于疏散楼梯间每隔2层设置百叶送风口。因规范对于前室送风只要求每层设置，没有明确如何设置，设计中容易引起错误。前室送风量的确定是按开启2~3扇门时以保证门洞一定风速，火场人员疏散属于连续疏散，届时所有门均可能开启，如果采用百叶送风口，若风量不足将无法保证门洞所需风速。所以在设计中前室送风口时应采用带电子阀的常闭式送风口，火灾时由控制中心开启着火层及上一层前室送风口，20层以上的开启3层送风口。

     门洞所需风速规范要求为0.7~1.2m／s，根据对门洞有效防止烟气影响人员疏散所需风速的研究发现，门洞风速要达到4m／s才可以有效控制烟气对人员疏散的影响，所以在设计中建议采用4m／s的参数设计。

     在实际设计中应注意建筑物中的排烟系统设计和其它设施系统设计，均应按每个防火分区为独立单元设计，这样以保证设施在火灾中的安全性。

    2.2 安全疏散设计 
    2.2.1 安全疏散总宽度的确定 
      目前执行的国家规范对占用人荷载的核定指标因规范制定年代已久，难以合理确定人均占有的设计面积。在NFPA101中对于在商场营业厅中的人员密度按2.8m2／人确定。根据对珠洲市现有的批发市场的估测(节日前一个月左右)市场营业高峰期间人员最高密度为1.8m2／人左右。研究人员通过对国内部分已建市场的分析，建议对于地上部分采用2m2／人为计算密度指标，地下部分按1.5m2／人确定。

     营业厅的实际面积应按照具体工程的施工设计图确定营业厅的建筑面积。在设计时为了降低总疏散宽度，不少设计人员用每层的建筑面积乘以34％(《商店建筑设计规范》(JGJ48-88)第3.1.2条规定：建筑面积>15000m2，营业面积应>建筑面积x34％来确定营业厅面积，也有按每个摊位多少人来确定总人数的。在汇亚商业广场开始设计时，设计人员为降低总疏散宽度就按每摊位2.5人计算，研究人员认为这些计算方法采用依据不合理。因为34％只是营业在营业、仓储、辅助三部分所占建筑面积的分配比例，每摊位2.5按人计算的来源也没有依据。因此在设计审核中这些计算方法均未被采用。计算面积时按可供顾客(含商店工作人员)停留和活动的面积确定。根据对许多工程实例分析，大型商用营业厅中可供人员停留与活动的计算面积约为其建筑面积的50％，乘以一定的换算系数计算确定疏散人数，然后将算出的总人数除以疏散宽度指标就可以计算出总疏散宽度。

      2.2.2 安全疏散距离的确定 
      对于多层市场，市场内任意点到最近的安全出口的直线距离为40m。有自动喷水灭火系统时，疏散距离可以增加到50m，而高层市场在《高层民用建筑设计防火规范》中规定为30m。在高层市场发生火灾后，自动喷水灭火系统开启喷水灭火、机械排烟设施，启动排烟势必延长疏散时间。在疏散速度一定时，疏散时间增加了。在NFPA101中明确规定两个疏散出口间的最大距离从该建筑物或该区域的最大对角线长度为参照。按4000m2的区域(矩形50x80)对角线长度可以达到94m。在《建筑设计防火规范》第5.3.8条的条文说明中提到，设置自动喷水灭火系统时，疏散距离可以增加25％，作为加强设防条件情况下，允许适当调整，从而给设计以一定灵活性，因此对于高层市场的疏散距离可以放宽。对于设有自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统、机械排烟设施的高层，市场，疏散距离可以放宽到42m，这样一来给大型市场的设计也带来灵活性。对于地下部分和更大的商场，可以考虑设置安全疏散走廊来解决疏散距离的问题。在适当位置设置密闭的疏散走道连接疏散楼梯，在走道中设置正压送风系统防烟。

      2.2.3 自动喷水灭火系统的设计 
      目前在已建和将建的市场中设计的自动喷水灭火系统均为普通自动喷水灭火系统(指普通型喷头、水力计算按《自动喷水灭火系统设计规范》第5.0.1条的普通自动喷水灭火系统)。然而研究人员认为在此类市场设计普通自动喷水灭火系统不符合实际要求，难以成功控制初期火灾。该类市场一般均有吊顶，而在《自动喷水灭火系统设计规范》第6.1.3条条文说明中不推荐使用普通型喷头。原因是在吊顶下安装此种喷头时，洒水严重受阻，喷水强度将下降40％，严重削弱系统的灭火能力。美国规定在人员密集的场所必须全部采用快速响应喷头，理由是火灾主要靠自动喷水灭火系统灭火，火场中的人员必须及早地离开事故现场。快速响应喷头能在火灾初期反映灭火，并实现早期火灾自动报警，使消防队及时接警，快速到达火场，初期火灾不至于产生大量的有毒烟雾，有利于人员及早撤离火场。消防队到达火场后能尽早将人员投入扑救初期火灾，而不必将力量放在疏散和拯救人员上，错失扑救初期火灾的时机。火灾初期快速动作的消防系统能有效抑制火灾的蔓延，况且此类市场中的服装均为水平堆放，普通喷头所喷的水难以达到燃烧物表面，无法有效控制火灾。

      在此类市场中的自动喷水灭火系统采用ESFR喷头对于抑制初期火灾是有效的。对于难以采用ESFR喷头的也应采用流量为2.21／s的喷头，按作用面积内动作喷头确定水量。研究人员在审核汇亚商业广场初步设计中提出将市场的自动喷水灭火系统设计为流量2.21／s的喷头，得到设计人员的认同。ESFR(EafiySuppressionFast-Response)喷头，称为早期压制快速反映喷头。它是一种快反应的喷头，即响应时起到火灾压制作用。ESFR喷头的作用是火灾压制，而不是控制火灾(除ESFR喷头以外其它快速反应喷头不能用于火灾压制)。根据NFPA13的定义，火灾压制是直接充分地将水透过火焰喷射到燃烧物表面，明显地减少火焰热量的释放，防止重新增长。ESFR喷头的反应速度是目前喷头中最快的，大流量、大水滴、高速率的喷水可以穿透火焰，直接到达燃烧物表面灭火。此喷头灭火系统的设计参数来自“fullscale”或"large scale”实物规模的灭火实验。喷头成功灭火的水力参数才能用于ESFR喷头灭火系统的设计参数。

    2.2.4 消防电气设计 
     (1)火灾自动报警系统设计。火灾自动报警系统有智能型、全总线型和综合型。目前多选用全总线型火灾自动报警系统光电感烟探测器。但是全总线型系统存在误报、漏报率高，对于多种消防设施的同时控制难度大的缺点。针对此类建筑面积大、探测点多、控制设施多的特点，根据对多种火灾自动报警系统的性能分析，采用智能型火灾自动报警系统较为合理。智能型火灾自动报警系统因为使用探测器将发生火灾期间所产生的烟、温度等的模拟量形成连同外界相关的环境参数一起传输给报警器，报警器再根据获得的数据参照内部储存的大量数据来判断火灾是否存在，解决了目前火灾自动报警系统的两大难题(误报、漏报)。同时火灾自动报警及联动灭火系统是用两总线(或三总线)来实现系统信息传输，给工程的设计、安装和维护带来极大方便。与建筑物的空调、供电、供水、照明、防盗系统等公共设施以及其它公共安全和管理系统合并成一个总体，组成楼宇自动化管理系统，为提供中央监测和智能分散管理发挥更大作用； 
     (2)火灾事故应急照明系统和疏散指示系统规范对火灾事故应急照明照度要求为0.5Lx。在实际中发现此照度达不到人员疏散时所需照度要求，同时火灾事故应急照明多设置在顶棚，火灾时受烟气影响较大。根据对火场人员疏散时心理行为分析发现，提高照度可以减少人员恐惧心理。研究人员在审核中要求设计人员将照度提高到15Lx，此类市场火灾事故应急照明一般采用消防供电回路供电，提高照度不会增加工程造价。火灾事故应急照明系统供电线路应尽量暗敷，明敷时也应穿钢管涂刷防火涂料保护，以确保在火灾初期不受火灾的破坏。

      规范要求疏散指示标志设置在离地1m以下的部位，因市场的特殊性实际工程中多设置于顶棚下，达不到疏散指示的目的。建议在实际中将特制的疏散指示标志设置在摊位间的隔墙处，同时在走道地面上设置发光的疏散指示标志。

      3 结束语

      由于大型服装批发市场与一般商店在火灾现象方面存在较大区别，不少市场在建设初期对内部设计的不确定性和现行消防技术规范对此类市场消防设计没有明确要求，或有些规定在实际执行中给设计带来很大难度，因此应对此类市场发生火灾时的特征进行科学的分析，实施科学的消防设计，采用新技术、新设备，使此类市场消防设计更合理、更科学。