引言 
近年來隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，一批大空間建筑在全國各地相繼投資建設(shè)，且有進(jìn)一步增長的趨勢，對于這些大型建筑，如大會堂、體育館、展覽館、候機(jī)廳等，單層建筑面積超大，樓層超高，內(nèi)部空間不能分隔，其特殊使用的要求使建筑設(shè)計方案與現(xiàn)行防火規(guī)范相矛盾，套用現(xiàn)行防火設(shè)計規(guī)范無法解釋及確定出完善的防火設(shè)計方案，而這類大空間建筑又都存在著危險等級高、火災(zāi)水平蔓延速度快的特點(diǎn)，必須在現(xiàn)行規(guī)范基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)及新型產(chǎn)品，確定一套可靠的消防設(shè)施及設(shè)計方案保證其使用安全。 
按照《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》6.1.1條閉式噴淋系統(tǒng)設(shè)置場所的限制高度為8米，顯然，這類大空間建筑不能采用閉式噴淋系統(tǒng)。 

按照《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》4.2.5條，具有下列條件之一的場所，應(yīng)設(shè)雨淋系統(tǒng)： 
1.火災(zāi)的水平蔓延速度快，閉式噴頭的開放不能及時使噴水有效覆蓋著火區(qū)域。 
2.室內(nèi)凈空高度超過本規(guī)范6.1.1條的規(guī)定，且必須迅速撲救初期火災(zāi)。雨淋系統(tǒng)是一種開式自動滅火系統(tǒng)，在發(fā)生火災(zāi)時，雨淋閥開啟后，被保護(hù)區(qū)域內(nèi)所有噴頭一起噴水。采用雨淋系統(tǒng)能夠有效迅速地?fù)錅缛紵土?、蔓延迅速的火?zāi)。然而，對如此大空間的建筑，用水量和水力損失均較大，在系統(tǒng)設(shè)計和施工上存在一定困難，而且雨淋系統(tǒng)受火災(zāi)探測系統(tǒng)控制，須經(jīng)確認(rèn)火災(zāi)及火災(zāi)具體區(qū)域后才啟動噴水滅火，導(dǎo)致在火災(zāi)和噴水滅火之間增加了一個火災(zāi)確認(rèn)的環(huán)節(jié);若采用紅外對射探測器，會影響建筑使用功能的靈活性，例如在展覽建筑中使用紅外對射探測器，懸掛布幔、布標(biāo)、廣告裝飾時，會因其遮擋而誤報警，且其價格與一般探測器相比又較為昂貴。 

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，隨著建筑技術(shù)和建筑藝術(shù)的不斷發(fā)展，大型建筑和特殊建筑越來越多，要求在建筑結(jié)構(gòu)形式、造型等方面對傳統(tǒng)的程式有所突破和創(chuàng)新，新型和大型建筑物的火災(zāi)危險性和火災(zāi)危害性均有所增大，傳統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)范已較難滿足建筑防火設(shè)計的需要，嚴(yán)格套用現(xiàn)行規(guī)范，往往限制了建筑物的應(yīng)用功能，也限制了設(shè)計人員構(gòu)思的自由發(fā)揮。 
消防技術(shù)的發(fā)展，為現(xiàn)代建筑設(shè)計提供了新的防火手段。新型防火建筑材料、構(gòu)件以及消防設(shè)備和系統(tǒng)的出現(xiàn)，為建筑防火設(shè)計提供了新思路;為增加建筑防火設(shè)計方案選擇的靈活性和多樣性提供了條件。 

近年來國內(nèi)一些超大型建筑，在防火設(shè)計上都是由省級以上公安消防機(jī)構(gòu)組織專家論證來解決消防上的問題。來自各權(quán)威機(jī)構(gòu)的專家們對消防設(shè)計中超規(guī)范的部分進(jìn)行技術(shù)研討及論證，在消防安全方面達(dá)成共識后，確定出該工程的具體消防設(shè)計方案。 
此種方法，也就是國際上處理此類問題比較流行的設(shè)計方法——性能化設(shè)計。早在1985年，美國召開的第一次國際火災(zāi)安全科學(xué)學(xué)術(shù)討論會上，正式提出了火災(zāi)學(xué)(FireSafetyScience)和火災(zāi)安全工程學(xué)(FireSafetyEngineering)的概念。 
火災(zāi)安全工程學(xué)是火災(zāi)學(xué)、消防工程和系統(tǒng)安全工程密切結(jié)合的基礎(chǔ)上形成的一門應(yīng)用性很強(qiáng)的交叉學(xué)科，它運(yùn)用工程學(xué)的原理方法，對火災(zāi)過程及其影響進(jìn)行科學(xué)的決策分析，它強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)安全的高度出發(fā)，綜合考慮各種因素的影響，研究如何實(shí)現(xiàn)建(構(gòu))筑物的總體安全。

火災(zāi)安全工程學(xué)的發(fā)展為改進(jìn)建筑物的防火創(chuàng)造了條件。性能化設(shè)計是以火災(zāi)安全工程學(xué)的思想為指導(dǎo)，建立以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)施(PerformancebasedFireProtectionDesign)，在國內(nèi)通常簡稱為“性能化”防火設(shè)計。 
性能化要求根據(jù)具體建筑物的火災(zāi)發(fā)展特殊性來決定其防火需要，具體說要使火災(zāi)安全目標(biāo)、火災(zāi)損失目標(biāo)和設(shè)計目標(biāo)實(shí)現(xiàn)良好統(tǒng)一。 
從20世紀(jì)80年代開始，澳大利亞、新西蘭、加拿大、日本、英國、美國、瑞典、芬蘭等發(fā)達(dá)國家相繼開展了性能化消防設(shè)計方面的國家級研究工作，取得了不同程度的進(jìn)展和成果。 
性能化設(shè)計在我國還處在準(zhǔn)備探索階段，然而它已經(jīng)開始應(yīng)用在一些超大空間、超規(guī)范建筑的防火設(shè)計中。 

根據(jù)性能化的指導(dǎo)思想，總結(jié)近年來國內(nèi)一些超大建筑的防火設(shè)計方案及國外設(shè)計資料，我們認(rèn)為，對于大空間建筑的防火設(shè)計，除采用傳統(tǒng)的規(guī)范規(guī)定的消火栓系統(tǒng)、閉式噴淋系統(tǒng)(局部小空間)外，在大空間內(nèi)應(yīng)采用
(一)應(yīng)用快速響應(yīng)早期抑制噴頭的閉式噴淋系統(tǒng)。
(二)設(shè)置自動消防水炮系統(tǒng)。
(三)自動水槍裝置。

應(yīng)用快速響應(yīng)早期抑制噴頭的閉式噴淋系統(tǒng)  
快速響應(yīng)早期抑制噴頭ESFR(earlysuppressionfastresponsesprinkler)是由美國70年代末研制生產(chǎn)的。它的響應(yīng)時間指數(shù)RTI<28+8(ms)05(RTI為反映噴頭達(dá)到爆破溫度的時間的參數(shù))，該噴頭的特點(diǎn)為反應(yīng)快、水滴大、流量大、壓力高，能快速壓制火災(zāi)，國內(nèi)外的實(shí)踐及研究證明，該噴頭可用于13米的高度，它最初是用來保護(hù)高堆垛倉庫的大流量專用噴頭，但展覽館、博物館等大空間建筑與倉庫在火災(zāi)特點(diǎn)上有一定的相似之處，都具有火災(zāi)水平蔓延速度快的特點(diǎn)，因此我們認(rèn)為在9至13米大空間內(nèi)采用應(yīng)用快速響應(yīng)早期抑制噴頭的閉式噴淋系統(tǒng)是目前較可行的防火設(shè)計方案。參照《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》5.0.5條、5.0.6條，作用面積按300m2計算，作用面積內(nèi)開放的噴頭數(shù)為12只，噴頭最低工作壓力0.5Mpa，噴水強(qiáng)度16L/min.m2，則此系統(tǒng)設(shè)計流量為1.3×16/60×300=104L/s，消防水池貯水量為104L/sx3.6=375T。

自動消防水炮系統(tǒng) 
對于高度大于13米的大空間，尤其是具有較高美觀要求的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及玻璃幕頂?shù)慕ㄖm然閉式噴淋滅火系統(tǒng)能夠起到保護(hù)鋼屋架的作用，但在實(shí)際設(shè)計及施工中，尤其是對于不規(guī)則屋頂，存在較大的難度。 
目前日本、歐美等國家在機(jī)場、體育館等大空間建筑中，普遍使用消防水炮系統(tǒng)，該系統(tǒng)早期常用于碼頭及大型露天油庫，近年來被越來越多地應(yīng)用于室內(nèi)大空間場所，如日本關(guān)西機(jī)場、首都體育館、東莞國際會議中心、深圳會展中心、天津?yàn)I海國際汽車城等。自動消防炮系統(tǒng)，不僅可以遙感、自控、自鎖，可自動對準(zhǔn)著火點(diǎn)自動噴水，而且可與火災(zāi)探測系統(tǒng)聯(lián)動，采用雙波段圖像火災(zāi)自動探測與空間定位補(bǔ)救技術(shù)及光截面圖像感煙火災(zāi)探測技術(shù)，可解決大空間火災(zāi)報警，具有控制距離遠(yuǎn)、保護(hù)面積大、反應(yīng)速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可遠(yuǎn)程定點(diǎn)撲滅早期火災(zāi)。 
國外對消防水炮的研制和應(yīng)用技術(shù)已比較成熟，如日本報知機(jī)水炮，設(shè)計先進(jìn)、制做精細(xì)、性能優(yōu)越，但其價格昂貴，每臺約100萬人民幣。國內(nèi)近年來開始對消防水炮進(jìn)行研制，上海消防科研所、中國科技大學(xué)合肥科大立安安全技術(shù)公司等已成功地將消防水炮應(yīng)用于室內(nèi)消防。 
自動消防水炮聯(lián)動系統(tǒng)經(jīng)火災(zāi)探測器探測報警并進(jìn)行圖像顯示后，通過聯(lián)動控制器聯(lián)動，掃描確定著火點(diǎn)坐標(biāo)，驅(qū)動消防水炮對準(zhǔn)著火點(diǎn)，并啟動消防水泵，通過壓力繼電器設(shè)定的水壓值自動開啟消防電磁閥噴水滅火。當(dāng)火災(zāi)探測器結(jié)束警報時或設(shè)定時間內(nèi)，聯(lián)動控制器關(guān)閉水泵及關(guān)閉消防電磁閥。

目前國內(nèi)常用的消防水炮，如EL570消防炮，最大流量1200升/分鐘(20L/s，水炮人口壓力8-10bar時，最大射程可達(dá)到50米) EL367消防炮，最大流量2400升/分鐘(40L/S)，水炮入口壓力8-10bar時，最大射程可達(dá)80米。 
以上水炮水平旋轉(zhuǎn)范圍可從零點(diǎn)位置到左邊右邊的90度位置，垂直旋轉(zhuǎn)范圍從+60度~高達(dá)-85度。
根據(jù)《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(國家標(biāo)準(zhǔn)報批稿)規(guī)定，水炮系統(tǒng)從啟動至炮口噴射水的時間不應(yīng)大于5min。撲救室內(nèi)火災(zāi)的滅火用水連續(xù)供給時間不應(yīng)小于1hr。室內(nèi)消防炮的布置應(yīng)保證被保護(hù)區(qū)域的任何一部位同時處于至少兩門水炮的保護(hù)范圍內(nèi)。

例：采用EL367水炮，則系統(tǒng)設(shè)計流量：Q=1.2×2×40L/S=96L/s消防水池貯水量40L/S×2×3.6=288T。消防水炮系統(tǒng)在室內(nèi)的應(yīng)用，雖然一次性投資較大，但其解決了傳統(tǒng)消防滅火設(shè)施無法解決的大空間防火問題，且其滅火迅速可靠，管線簡單，可結(jié)合室內(nèi)建筑裝修合理布置，不影響其美觀及使用功能，是目前最為理想的大空間室內(nèi)滅火設(shè)施。

自動水槍裝置 
另外，我們從一些相關(guān)資料粗淺了解到一種例如目前在日本千葉市綜合體育館使用的自動水槍裝置。千葉市綜合體育館的賽場是一個約90m×56m，高約18m的大空間。它的火災(zāi)探測滅火系統(tǒng)選用的是掃描式火災(zāi)探測滅火系統(tǒng)選用的是掃描式火災(zāi)探測器和自動水槍裝置。 
該體育館采用的掃描式火災(zāi)探測器與以往使用的火災(zāi)感應(yīng)器不同，火災(zāi)發(fā)生時，即使尚未出現(xiàn)熱氣流或濃煙，探測器也能感知到。也就是說，是通過掃描接收火災(zāi)時的放射能，來感知火災(zāi)，測出位置，比較接近人的目測效果。掃描式火災(zāi)探測器的原理與近年來廣泛使用的“放射溫度計”的原理相同。 
該體育館采用的自動水槍裝置分遠(yuǎn)程用空氣加壓式噴口和為防止直噴的近程噴霧式噴口，并可以根據(jù)需要選擇、切換，從而達(dá)到有效保護(hù)館內(nèi)比賽場地的目的。該裝置的有效噴水范圍，自噴槍的最大水平距離為80m，核定它的有效噴水率為4.82L/min.m，特別是遠(yuǎn)程用的氣壓式噴口與一般的噴口相比較，可以達(dá)到用較低的水壓實(shí)現(xiàn)大面積噴水甚至是遠(yuǎn)程噴水的效果。另外，噴出的水在消防對象上空形成水幕式落下，因而不宜形成噴淋障礙，對人和物都具有較高的安全性。 
在該比賽場內(nèi)設(shè)置了兩臺掃描式火災(zāi)探測器和一臺噴水槍裝置。在噴水槍裝置中包括設(shè)在泵室的加壓供水裝置(泵)和空氣壓縮裝置(壓縮機(jī))，保證足夠的水和氣壓。 
另外，在消防控制室，設(shè)置了系統(tǒng)監(jiān)視控制盤和噴槍中央操作臺。設(shè)防比賽場內(nèi)的掃描式火災(zāi)探測器，通過兩臺常規(guī)的監(jiān)視器，一旦發(fā)生火災(zāi)，會立即將火災(zāi)位置的信號送到系統(tǒng)監(jiān)視盤內(nèi)的監(jiān)視器，該監(jiān)視器經(jīng)演算確定火災(zāi)位置的坐標(biāo)后，在操作顯示部分確定功率的同時，控制系統(tǒng)會將噴水裝置的旋鈕撥向火災(zāi)位置并確定噴水射程。接下來，操作人員開始啟動加壓送水裝置及空氣壓縮裝置進(jìn)行噴水滅火。另外，操作人員還可以根據(jù)具體情況，對噴槍、消防室內(nèi)噴槍的操作臺或在安裝噴槍的現(xiàn)場進(jìn)行手動操作控制。 
該噴水裝置的另一特點(diǎn)為造型美觀，其可動式噴頭的安裝可采用埋入式，即完全埋入墻內(nèi)，采用下周圍墻壁顏色和材質(zhì)相同的面磚裝飾，保證了建筑室內(nèi)整體設(shè)計的和諧美觀。但這種系統(tǒng)目前尚未在國內(nèi)使用。

建筑物的防火安全設(shè)計是一門綜合性科學(xué)，是由多專業(yè)(建筑、結(jié)構(gòu)、空調(diào)、電氣、給排水)共同采取安全措施的綜合體現(xiàn)，而直接參與撲滅火災(zāi)的當(dāng)屬各種自動消防滅火系統(tǒng)，鑒于我國國情和經(jīng)濟(jì)體制的關(guān)系，我國目前對于高大空間建筑無論在消防設(shè)計、消防產(chǎn)品開發(fā)上，還有一定差距，這就要求我們公安消防機(jī)構(gòu)盡快學(xué)習(xí)國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，開發(fā)新型消防產(chǎn)品設(shè)計，在消防系統(tǒng)設(shè)計上優(yōu)先保證人員在火災(zāi)中的安全，同時考慮如何減少火災(zāi)的發(fā)生和火災(zāi)的損失，防止火災(zāi)大面積蔓延，最大限度地降低火災(zāi)對財產(chǎn)、環(huán)境的破壞，利用性能化設(shè)計的思想來彌補(bǔ)現(xiàn)行防火規(guī)范的不足，適應(yīng)飛速發(fā)展的社會需求，最大限度地保障人民生命財產(chǎn)安全。