医院内科病房综合楼消防设计.docx
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医院内科病房综合楼消防设计
郑州大学第二附属医院内科病房综合楼消防设计
【摘要】本文对郑州大学第二附属医院内科病房综合楼消防设计进行了阐述，提出了特殊医疗用房消防设计的发展趋势，并针对新消防规范实施产生的影响进行了分析。
【关键词】医院消防设计气体灭火新消防规范
【Abstract】
In this paper,a fire protection design of medical ward building in the Second Affiliated Hospital of Zhengzhou University is described.Then,the development trend of fire protection design in special medical space is proposed.at last,we analyzed the impact of implement of the new .
【Key words】
Hospital,Fire protection design,Gas fire extinguishing system,new Code for fire protection design of buildings
1.工程概况
郑州大学第二附属医院创建于1952年，是一所学科设置齐全、技术力量雄厚、医疗设备先进的省级三级甲等综合医院。
郑州大学第二附属医院经八路院区坐落于省委行政区，位于金水路北侧，西临经八路，北临纬一路。
周边分布有省委、省军区等大型机关以及众多居住小区。
本医院作为附近居民的重点就医单位，并且随着医疗技术的进步以及人们对就医条件、环境和需求的增加，现有的医疗用房已无法满足人们日益增长的医疗需求，严重的制约了医院的发展，也使医院的改扩建项目成为势在必行的任务之一。
院区内原含有两栋3~5层门诊楼、两栋9~15层病房楼、1栋5层综合楼，还有室外大型液氧液氮和燃油贮槽、污水处理站、锅炉房、消防水泵房等附属构筑物。
由于院区面积局促，在院区南侧，紧贴9层病房楼南新建一座26层内科病房综合楼。
郑州大学第二附属医院的总平面布置图见图1。
新建内科病房综合楼于2011年开始施工图设计、施工，2014年9月完成消防验收并成功投入使用。
本工程地下二层为直线加速器及其辅助用房、生活水泵房、冷冻机房，以及战时人防救护站；地下一层为复式汽车库、高低压配电房；一层为放射科、消防控制室；二层为药房、介入治疗室；三层为信息中心、中心供应；四层为ICU；四层、五层之间为设备管道转换层；五层为儿科NICU；六至二十五层为各个科室的标准病房（局部含有净化要求病房，如血液病房）；二十六层为生化实验室。
本工程建筑高度99.7米，总建筑面积45388平方米。
2.消防设计的重要性
医院作为城市公共基础设施的重要组成部分，其建筑密集，人流量大，人员疏散能力差，设备集中，一旦发生火灾，极易引发群死群伤及重大财产损失等中、特大火灾事故[1]。
众所周知，火灾的发生有三个阶段，即初起、发展、熄灭，一般的火灾5-10分钟即由阴燃发展到轰然从而进入全面燃烧阶段[2]，因此对于初起火灾的及时扑救显得尤为重要。
消防设施作为防范和扑救火灾的主要设备，其设置的是否完善、合理，火灾时能否正常开启并顺利投入使用，成为防止火灾蔓延及有效、及时扑救的重要保证。
因此，消防设计作为整个建筑物消防安全的先头兵，就成为重中之重。
3.消防系统
3.1消防水源
扩建前：
从北侧纬一路引入一路DN100给水管供给院区生活及消防用水。
院区内已设消防水泵房及储存470吨室内外消防水量的消防水池。
水池顶部设有消防车取水口，且吸水高度小于6米，院区所有建筑物均在消防车取水口150m保护半径内。
扩建后：
在新建病房楼以南西侧经八路上新增一路DN150给水管，与院区原有给水管连成环状，两处引入管均设置低阻力倒流防止器。
由于市政管网管径偏小，当生活水量达到最大时，给水管不能满足本院区室外消防用水量，无法保证室外消防的安全性，故消防水池仍需贮存室外消防水量。
扩建前，最高建筑为15层病房楼；扩建后，最高建筑物为26层内科病房楼，且新增地下机械车库，造成消防水量及水泵扬程有所增加，详表1。
扩建后，需要对消防水池进行扩容，且更换消防泵组，使其满足扩建后消防水量和泵组扬程的需求。
表1消防设计参数
室外消防水量（L/s）
室内消火栓用水量（L/s）
自动喷水用水量（L/s）
室内外消防水量（T）
室内消火栓泵扬程（MPa）
自动喷水泵扬程（MPa）
扩建前
20
30
30
468
1.0（30l/s时）
1.2（30l/s时）
扩建后
20
30
40
504
1.4（30l/s时）
1.5（30l/s时）
火灾延续时间（h）
2
2
1
另外，院区给水管上增设室外消火栓，设置间距不大于120m，与水泵接合器的距离在15~40米。
室外消火栓与室外消防水池形成备用关系，保证室外消防的安全性。
新建内科病房楼敞开屋面上增设18m3的消防水箱（与冷却塔补水箱合用，总有效容积27m3，并有保证消防水箱贮水量18m3不被动用的措施），设置高度满足最不利点消火栓7米静水压力要求。
采用箱泵一体化水箱，内设自喷增压稳压设备，外采用聚氨酯保温，镀铝锌外皮防护。
3.2室内消火栓系统
（1）室内消火栓系统采用临时高压消防给水系统。
在院区原有室外消防水泵房内设置
室内消火栓供水泵，一用一备。
泵由地下消防贮水池抽水。
（2）为确保消火栓静压不大于1.0MPa，消防管网分高低2个区，高区供五至二十六层，
低区供地下室至设备管道转换层，减压阀及高低区消火栓干管设在设备管道转换层内。
（3）消火栓布置在消防电梯前室、走道等明显易于取用的部位。
室内消火栓的布置应
保证同层任何部位有两股消火栓水柱同时到达，布置间距不大于30m，水枪的充实水柱不小于10m。
消火栓均采用带消防软管卷盘组合式消防柜。
（4）高、低区消火栓系统各设2组DN150水泵接合器。
3.3自动喷水灭火系统
3.3.1设置范围
除建筑面积小于5.0m2的卫生间、变配电等不宜用水扑救的电气用房及有特殊工艺
要求的医技用房外，均设置自动喷水灭火系统。
3.3.2设计参数
采用湿式系统。
地下车库按中危险（II）级设计、喷水强度8L/（min•m2），作用面
积160m2；其余部位均按中危险（I）级设计、喷水强度6L/（min•m2），作用面积160m2。
3.3.3喷头参数
除地下车库、设备管道转换层采用易熔合金快速响应喷头外，其余均采用玻璃球快
速响应喷头。
厨房、中心供应室采用温级98°C喷头，其余部位玻璃球喷头温级68°C，易熔合金喷头温级57~77°C。
本工程有吊顶部位，均采用隐蔽型喷头，无吊顶处采用直立型喷头。
复式汽车库中，除按梁格布置直立型喷头外，还应按停车的托板位置分层布置水平式边墙型喷头，采用车头车尾对喷，且在喷头上方设置集热板。
3.3.4系统描述
本工程喷淋管网采用临时高压给水系统，竖向分三个区。
地下二层至地上五层为低
区，六层至二十层为中区，均由自喷加压管道减压后供给，减压阀后压力分别为0.70MPa、1.20MPa。
二十一层至二十六层为高区，由自喷加压管道直接供给。
中、低区湿式报警阀设在地下一层的湿式报警阀间内，高区湿式报警阀设在屋顶水管道井内，每只报警阀所控喷头数不大于800只。
在院区原有室外消防水泵房内设置自动喷水供水泵，一用一备。
喷淋泵由地下消防贮水池抽水。
屋顶消防水箱内设置喷淋系统用增压泵和150L稳压罐，增压泵一用一备。
高、中、低区自喷系统分设水泵接合器。
高、中区各设2组DN150水泵接合器，低区设3组DN150水泵接合器。
3.4灭火器
各楼层均按规范要求布置手提式磷酸铵盐干粉灭火器。
除汽车库按中危险级B类火灾设计灭火器外，其他均按严重危险级A类火灾设计灭火器。
根据灭火器保护半径设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器，除就近设在组合式消防柜内，其他均设在灭火器箱内。
另外，在各机房、电控室、护士站、值班室均配置2具手提式磷酸铵盐干粉灭火器（3A）。
高、低压配电间配置推车式磷酸铵盐干粉灭火器（6A）各2具。
3.5气体灭火
3.5.1设置范围
不宜用水扑救的电气用房：
高低压配电间，电子计算机房；CT、核磁共振等贵重的医疗设备间。
3.5.2设计参数
高低压变配电间灭火设计浓度为9%，设计喷放时间不应大于10s；电子计算机房灭
火设计浓度为8%，设计喷放时间不应大于8s；贵重的医疗设备间火设计浓度为8%，设计喷放时间不应大于10s。
3.5.3系统描述
因为各个防护区面积均远小于500m2，且布置分散，所以采用预制七氟丙烷灭火系
统。
单个防护区七氟丙烷消防柜台数不超过10台，且多台应能同时启动，动作响应时差不得大于2s。
走道外墙上设置泄压口，泄压口高度应位于防护区净高的2/3以上。
喷放灭火剂前，防护区内除泄压口外应能自行关闭。
3.6管材
低区消火栓管道、低区自喷管道采用内外壁热镀锌焊接加厚钢管，管道及管件公称压力1.60MPa，管材应符合GB/T3091-2001标准的规定。
高区消火栓管道、中高区自喷管道采用内外壁热镀锌无缝钢管，管道及管件公称压力2.00MPa。
管径小于DN100螺纹连接，管径大于等于DN100沟槽式连接。
4.设计思考
4.1特殊医疗用房灭火设备选用
随着医学生物工程、计算机、微电子技术及信息科学的进步，并且广泛应用于医疗工程中，过去单纯的放射科已发展成为当今集诊断与治疗于一体的大型临床医学影像科室。
医疗设备投资不菲，且很多医疗设备属于精密仪器，部分设备房间还有防辐射要求、净化要求。
消防事故不仅会造成重大的经济损失，也会危害医患的人身安全，这就对消防灭火设备提出更高的要求。
自动喷水是世界上公认的最为有效的自救灭火设施，具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点，据不完全统计，自动喷水灭火系统扑灭初期火灾的成功率在90%以上[2]。
早期，自动喷水灭火系统也运用于特殊的医疗用房内，但随着医疗设备越来越贵重，便出现一些观念，比如：
电气设备怕水浸，维修造成的经济损失过大；自动喷水系统存在误喷的可能性；水污染影响房间的洁净度，达不到净化要求，自动喷水系统不再为广大用户所接受，逐渐退出了特殊医疗用房的消防设计。
近几年来，气体灭火系统广泛应用于贵重的设备室。
《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）第7.6.7.6条和《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）第8.5.5条均要求特殊重要的设备室应采用气体灭火系统。
目前，气体灭火系统多以CO2、热气溶胶、七氟丙烷为主要灭火溶剂，运用于医疗用房上是否合适，在此我们分别进行阐述。
CO2灭火系统经济、能远距离输送，但其有巨大的副作用，其灭火系统最小设计浓度为34%，远远超过了人的致死浓度15%，对人危害较大，不宜用于有人经常停留的场所。
且CO2灭火系统释放气体后，迅速吸湿，产生雾化、冷凝现象，虽然达到冷却降温的目的，但吸湿后CO2产生弱酸性，对电子产品及玻璃制品有很大的腐蚀性。
还有CO2使用钢瓶数量较多，储存空间大；灭火时气体喷放时间达60S之上，灭火时间长。
等等诸上缺点，限制了CO2气体灭火系统在医疗用房上的使用。
S型气溶胶[3]较其他气溶胶常用，我们以其为例介绍。
1）S型气溶胶是气体和固体的混合物，灭火后会有一定残留物，对保护区造成一定污染，不能运用于人员密集场所和有超净要求的场所。
2）S型气溶胶喷放时间较长，一般在90S-120S之间，气固交融的形态造成其蔓延速度不及气体快，灭火效率低。
3）S型气溶胶在灭火过程中，喷口温度高达150°C~180°C，喷放初期，灭火剂温度也高达100°C以上。
所以S型气溶胶不能应用于有爆炸危险的场所。
灭火剂一旦误喷，如果人员不能及时撤离防护区，则会对人体造成极大伤害。
4）S型气溶胶只有预制灭火系统，不能远距离输送，且对防护区的面积、容积均有限制，在设计上有一定的局限性。
5）防护区均需单独配置灭火剂，相互之间不能共用，造成灭火剂用量较大。
S型气溶胶使用年限一般为6年，每6年时间需要对全套设备进行更换，长期运行成本高。
所以， 针对S型气溶胶以上缺点，此灭火系统不适用于医疗用房上。
七氟丙烷[3]与气溶胶不同，其在灭火时无固体物质残留，且在一定浓度范围内不会对人体造成伤害，适用于人员密集及有超净要求的场所。
七氟丙烷喷放时间短，小于8S~10S，高压储存，灭火效率高；常温喷放，相对比较安全；有管网和预制两种形式，设计比较灵活；管网制可保护多个防护区，七氟丙烷用量满足最大一个防护区即可，大面积使用时造价较低。
综合考虑，本工程选用七氟丙烷灭火系统作为特殊医疗用房的主要自动灭火设备。
但是目前为止，国内并无气体成功灭火的案例。
气体灭火对控制要求较高，灭火剂喷放前，防护区内除泄压口外的开口应能自行关闭，防护区密闭效果影响气体灭火效率；灭火后，防护区应通风换气，把残留气体物质排至室外。
气体灭火中的灭火剂毕竟是化学物质，高温下产生的多种物质对人体的影响还在研究阶段，对于医院这种弱势群体较多的场所，其潜在危害不容忽视。
由此可见，选用如水一样安全的灭火介质、又能避免自动喷水缺点的灭火系统，是特殊医疗用房消防设计将来发展的方向。
4.2新消防规范的执行对本类工程设计的影响
《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014（简称“新消规”）于2014年10月1日实施，《建筑设计防火规范》GB50016-2014（简称“新防火规范”）于2015年5月1日实施，而本工程于2010年9月完成消防验收并成功投入使用，因此，新规范的实施并未对本工程造成影响。
但此类工程在今后的设计中，须根据新规范做相应调整，我们对下面几项做重点介绍。
（1）消防水量：
新老防火规范对本工程（建筑高度99.7米）的定性相同，均为一类公
建。
《高层民用建筑设计防火规范》（简称“高规”）对其消火栓系统用水量要求为：
室内30l/s，室外20l/s；而“新消规”中，室内消火栓用水量增加为40l/s，室外消火栓用水量则根据建筑物体积不同，范围从25l/s~40l/s。
新老规范对火灾延续时间规定相同，均为2个小时。
（2）高位消防水箱：
“高规”7.4.7条，高位消防水箱的储水量，一类公建不小于18吨；
水箱设置高度，满足最不利点消火栓静水压力不低于0.07MPa。
《自动喷水灭火系统设计规范》（简称“自喷规范”）10.3.1条，消防水箱供水满足系统最不利点喷头的最低工作压力和喷水强度。
当高位水箱不能满足静压要求时，应设增压设施。
“新消规”5.2.1条中规定，小于100m的一类公建，高位消防水箱的有效容积不应小于36吨。
第5.2.2条强调，高位消防水箱的设置高度应高于其所服务的水灭火设备，且最低有效水位应满足最不利点的静水压力：
消火栓系统不低于0.10MPa，自喷系统根据喷头灭火需求压力确定，但最小不应小于0.10MPa。
当不能满足静压要求时，应设稳压泵。
“新消规”对高位消防水箱还增加许多要求，例如：
增加出水防止旋流器，对最低有效水位、进水管高度、溢流管最小管径、出水管最小管径等等提出要求，详5.2章节。
（3）消防水池：
消防水池设置条件，“高规”规定为两条。
第一条，市政给水管和进水
管或天然水源不能满足消防水量；第二条，市政给水管道为枝状或只有一条进水管（二类居住建筑除外）。
“新消规”对第二条进行了补充，变更为“当采用一路消防供水或只有一条入户引入管，且室外消火栓设计流量大于20l/s或建筑高度大于50m”。
另外，“高规”中第7.3.4条规定，供消防车取水的消防水池应设取水口或取水井；而“新消规”第4.3.7条则变更为，储存室外消防用水的消防水池或供消防车取水的消防水池均应设置取水口。
言外之意，临时高压制室外消火栓管网系统中的室外消防水池也要增设取水口（井）。
另外，“新消规”对消防水池进水管的最小管径、出水、排水、水位均有新规定，详4.3.8条。
（4）消防水泵房：
“新消规”及“新防火规范”与“高规”最大的不同在于前者提出“附
设在建筑物内的消防水泵房，不应设置在地下三层及以下，或室内地面与室外出入口地坪高差大于10m的地下楼层”。
另外，前者还强调，“消防水泵房和消防控制室应采取防水淹的技术措施”。
（5）室内消火栓：
对于消火栓的设置，“高规”中提出，“除无可燃物的设备层外，高层
建筑和裙房各层均应设室内消火栓”。
“新消规”中则强调，“设置室内消火栓的建筑，包括设备层在内的各层均应设置消火栓”，已经把“无可燃物的设备层”剔除；另外，其还强调消防电梯前室的消火栓应计入消火栓使用数量，明确把前室消火栓作为一股水柱并写入规范中。
消火栓的栓口压力及水枪充实水柱，在“新消规”中也有所调整。
“高层建筑，消火栓栓口动压不应小于0.35MPa，且消防水枪充实水柱应按13m计算”，并且，充实水柱不再根据建筑高度是否大于100m进行区分。
消火栓栓口动压及水枪充实水柱的增加，造成消火栓水泵扬程加大，消火栓栓口减压装置的设置层数也随之调整。
消火栓系统的启泵方式在“新消规”中也有所不同，提出“消火栓按钮不宜作为直接启动消防水泵的开关”，“消火栓泵应由消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关等开关信号直接启动”。
（6）自动喷水灭火系统：
“新防火规范”中提出，“一类高层公共建筑（除游泳池、溜冰
场外）及其地下、半地下室”应设自动喷水灭火系统，“高规”中提出不用布自动喷水的“建筑面积小于5平方的卫生间”也须增设自动喷水。
另外，“自喷规范”中按“配水管道的工作压力不应大于1.20MPa”进行自喷系统分区；但“新消防”提出，“自动喷水灭火系统报警阀处的工作压力大于1.60MPa或喷头处的工作压力大于1.20MPa”时，消防给水系统应分区供水。
“新消规”还强调了测试排水，提出末端试水处的排水立管管径不宜小于DN75，报警阀处的排水立管宜为DN100。
5.工程附图
图1郑州大学第二附属医院总平面布置图
图2郑州大学第二附属医院内科病房综合楼消火栓系统原理图
图3郑州大学第二附属医院内科病房综合楼自动喷水系统原理图
参考文献
[1]李旻.重点单位消防安全管理要求第5部分：
医院.上海市地方标准.
[2]李念慈等.自动喷水灭火系统.北京：
中国建筑工业出版社，2009
[3]国家标准.气体灭火系统设计规范GB50370-2005.北京：
中国计划出版社，2006
[4]国家标准.高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005年版）.北京：
中国计划出版社，2005
[5]国家标准.自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001（2005年版）.北京：
中国计划出版社，2005
[6]国家标准.消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014.北京：
中国计划出版社，2014
[7]国家标准.建筑设计防火规范GB50016-2014.北京：
中国计划出版社，2015
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