农业基本建设项目消防给水系统设计的分析与思考

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  摘要 根据农业基本建设项目的消防设计现状和农业防火设计规范的历史沿革,分析存在诸如农业消防专项设计规范缺失、消防标准条文缺失以及消防内容不完善等问题。研究提出农业建设项目的消防给水设计应遵循实用性与经济性原则,借鉴现行民用建筑领域较为成熟的消防设计体系,适当简化和调整,体现生产与消防的协调性以及安全与经济的平衡性;针对消防水源、消防给水系统以及末端消防设施提出适宜农业基本建设工程的设计要点;并以温室、畜禽舍和农业园区为例,详细说明计算了农业建设项目的消防给水设计系统。
  关键词 农业基本建设项目;消防给水;设计;温室;畜禽舍;农业园区;消火栓系统
  中图分类号 TU 821  文献标识码 A
  文章编号 0517-6611(2021)15-0203-04
  Abstract According to the situation of agricultural capital construction project’s fire design, some problems are analysed, such as lack of the special fire specifications in agricultural construction project.The study puts forward the agricultural capital construction projects of fire water supply design should follow the principle of practicability and economy;draw lessons from the current civil construction field because of its relatively mature system of fire control design, simplify and adjust appropriately;embody the coordination of production and fire protection, the balance of safe and economy.Taking greenhouse, livestock and poultry house and agricultural park as examples, the design system of fire water supply for agricultural construction project is explained and calculated in detail.
  Key words Agricultural capital construction project;Fire protection water supply;Design;Greenhouse;Livestock poultry houses;Agricultural park;Hydrant system
  作者簡介 宋玮(1980—),女,河北衡水人,高级工程师,硕士,从事农业工程设计与研究。
  收稿日期 2020-12-09
  农业基本建设工程是指国家预算内基建投资、自筹资金、国内外基本建设投资贷款及其他专项资金进行的,以扩大农业生产能力为主要目的的新建、扩建工程。主要包括种植业、畜牧业、渔业、农垦、农机等行业的项目,以及农业系统管理的科研教育、生态环保、农村能源、社会化服务、市场、信息、质量安全等项目。农业基本建设项目类型主要有农业试验基地、科研观测试验站、现代农业产业园、畜禽养殖场、种植农场、村庄规划建设等。我国地域广阔、农业建(构)筑物种类繁多、规模不一,农业仓库、厂房、温室大棚等火灾现象不断发生,造成了较大的经济损失。近10年来,农村每年因火灾致1 000人死亡,每万起火灾死亡160人左右,是城市的2倍多[1]。
  2019年3月26日,河北唐山某日光温室蔬菜基地发生火灾,4个村的286栋日光温室完全烧毁,火灾造成的温室设施和温室内种植作物在内的直接经济损失超过1 000万元[2]。2018年8月1日,海口市某农业示范园一座仓库发生火灾,过火面积约2 000 m2,仅货物财产损失就超过1 000万元。程婧园[3]对渭南农村消防安全进行研究,提出存在缺少统一标准规范、审批手续,消防基础建设不足,消防管理水平不足等问题。因此,目前消防安全问题逐步引起各方关注。2021年中央一号文件提出,要加强县乡村应急管理和消防安全体系建设,做好对自然灾害、公共卫生、安全隐患等重大事件的风险评估、监测预警、应急处置[4]。消防给水是水灭火系统的心脏,只有心脏安全可靠,水灭火系统才能有效。因此笔者从消防给水设计的角度,对此展开分析和思考。
  1 农业基本建设项目消防设计现状
  农业基本建设项目防火设计的主要依据是《农村防火规范》和《建筑设计防火规范》。《农村防火规范》历经3次历史沿革,分别是1979年发布的《农村建筑设计防火规范》(GBJ 39-79)、1990年发布的《村镇建筑设计防火规范》(GBJ 39-90)和2010年发布的《农村防火规范》。《建筑设计防火规范》(GB 50039—2010)的发展历程更为复杂,1954—2016年共有8次变革,现行《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)(2018年版)是我国首次统一的建筑设计通用防火规范,并形成了以此为母规,以各系统技术规范为子规的完整消防规范体系。
  消防安全贯穿农业基本建设项目始终,在项目建议书、编制可行性研究报告、进行初步设计及施工图设计、招投标、施工建设、竣工验收、后评价等阶段都涉及消防安全问题。设计文件除满足住建部规定的《建筑工程设计文件编制深度规定》外,还要满足农业项目建设规程及规定要求。农业项目的用地性质复杂,有建设用地、非建设用地中的农业设施用地或综合用地性质;使用性质多样,有种植用温室、试验类温室、养殖用畜禽舍等,并多需配套管理用房等民用建筑。一般包括试验生产区、仓储区、实验管理区以及公共配套设施等建设内容。农业项目虽然多数为单层或多层,极少有高层建筑,但涉及的消防系统非常全面,主要包括建筑防火系统、室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统、防排烟系统、火灾自动报警系统、气体灭火系统等。   对于建在建设用地上的仓库、厂房、实验楼、办公楼等民用和工业建筑,一般能够按照《建筑设计防火规范》等相应民用建筑规范执行;对于温室、畜禽舍、农业设施、小型农业园等农业建(构)筑物,由于各专项规范中的消防条文表述较为简单,实际工程中没有统一标准的消防设计。近年来,多位消防、住建部门的学者也关注和研究了这一问题,例如韩子忠[5]对我国农家乐的消防安全展开分析和研究;王东[6]对北方温棚设施园艺的消防问题提出安全管理对策;欧杰[7]提出乡村规划中缺乏有效的消防设施建设;李乐等[8]建议农业科研实验室引进智能消防系统,解决安全隐患。这说明农业建设项目同样具有高火灾危险性,其消防问题同样应引起设计人员的高度重视。
  2 农业基本建设项目中消防设计存在的问题
  2.1 农业消防专项设计规范缺失
  民用和工业建筑领域已经有非常完整的消防规范体系,如《建筑设计防火规范》《消防给水及消火栓系统技术规范》《自动喷水灭火系统设计规范》《建筑防排烟系统技术标准》《火灾自动报警系统设计规范》等。但在农业综合性技术规范中,目前仅有《农村防火规范》(GB 50039—2010),该规范适用范围是农村,主要针对农村中的居民生活和生产聚居点,没有关注到农业园区、农业设施等的消防问题。
  2.2 农业规范中消防标准条文缺失 农业行业规范4 000多项,其中关于建设标准的规范约有50项,编制重点为场址与建设条件、工艺与设备、用地规划布局、防疫隔离等方面。对消防安全方面规定较少,仅对耐火等级、防火间距等被动防火有所要求,对于消防给水等主动消防没有任何要求,没有体现出“预防为主,防消结合”的消防工作方针。
   例如《种羊场建设标准》(NY/T 2169—2012)条文8.7为“种羊场建筑执行下列防火等级:生产建筑、公用配套及管理建筑不低于三级耐火等级;生产建筑与周边建筑的防火间距可参考GB 50016戊类厂房的相关规范执行”。 《连栋温室建设标准》(NY/T 2970—2016)、《日光温室设计规范》(NY/T 3223—2018)、《农业科技园区建设规范》(NY/T 2365—2013)等则没有消防相关条文。
  2.3 农业基本建设项目中消防内容不完善
  一是一些农业建设项目地点偏远、孤立,城市或城镇的公共消防设施保障无法覆盖,消防救援距离较远,发生火灾后,专业消防车和消防队员无法及时赶到,室外消火栓、水泵接合器、取水口等专用消防设施不能够为普通人员使用,造成功能浪费。二是一般农业建设项目单方造价低,消防通道等基础设施不足,复杂的消防给水设施会增加投资费用,容易造成“性价比极低”的窘况。三是缺少有效的安全监管制度,主管部门对是否建立以及如何建立完善的消防设施没有具体要求,存在监管空白地带,一旦发生火灾,可能因权责不明产生相互推诿的情况。
  3 农业基本建设工程消防给水设计原则与设计要点
  3.1 设计原则
  3.1.1 實用性与经济性原则。
  对于农业建设工程,应在广泛调查研究的基础上,坚持实用性、经济性原则,根据实际情况,合理设计不同类型的消防给水系统,减少火灾危害,保障人身和财产安全,同时避免功能缺失和过度设计。消防设计的根本是控火、灭火,对于城镇消防救援无法保障的项目,更应突出“自救”的特点,设计具有自救可能的消防设施。因此,消防给水设计应具体、明确、可操作,对于农业项目,还应“易操作、能顶用、重自救”。
  3.1.2 统一性与差异性原则。由于农业系统的消防设计规范尚不健全,应积极借鉴现行民用建筑领域较为成熟的消防设计理念和体系,在消防水源、供水设施、给水形式、消火栓系统等方面参照研究。并根据农业系统的各式建(构)筑物类型,在民用建筑防火规范适用范围内的,采用民用建筑消防设计;不在其范围内的,如温室、畜禽舍、农业综合园区等,应根据其规模、功能、项目周边消防保障情况等,仔细分析火灾危险性,分级分类设计消防给水系统,适当简化,体现与民用建筑的差异化设计。
  3.1.3 协调性与平衡性原则。农业建筑承担着重大的生产、服务功能,设计中要正确处理好生产服务与消防安全的关系,协调生产设备、工艺布局与消防系统的平面、立面关系。不能仅考虑建筑内生产工艺需求而忽略消防,也不能过度强调消防安全而影响工艺设备布局。同时,还要平衡安全性与经济性的关系,要结合具体工程及当地的地理环境等自然条件、人文背景、经济技术发展水平和消防救援力量等实际情况进行综合考虑。
  3.2 设计要点
  3.2.1 建筑类型与火灾类别。
  正确认定建筑类型与火灾类别是消防给水设计流量的前提和计算依据。由于《建筑设计防火规范》中并未包含农业设施,例如温室、畜禽舍等的火灾类别一直没有明确认定,一些农业规范中以“参照戊类厂房”表述,但根据《建筑设计防火规范》“3.1.1”条文中,对生产和储存物品的火灾危险性分类,戊类指使用、加工或储存不燃烧物质。种植作物和畜禽动物显然并非不燃烧物质,因此应按照可燃固体特征,认定为丙类厂房或丙类仓库。
  3.2.2 消防水源。
  消防水源是消防灭火时的水源保障和动力,务必要保证安全可靠。一般由消防水池和消防水泵房组成,形式有地下消防水池+地下消防水泵房、地下消防水池+地上消防水泵房、高位消防水池等。消防水池有效容积应满足火灾时最大消防需水量的要求;消防水泵应满足最不利消防用水点的水量和水压要求。建设在非建设用地上的消防水池,可以采用地上式装配式一体消防给水泵站,具有安装简便、占地紧凑、方便使用等特点。
  3.2.3 消防给水系统。
  消防给水系统根据建(构)筑物的类型、耐火等级、规模等情况确定,农业项目中常见的系统有室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统、固定消防水炮灭火系统。设计中应对各个单体是否设置,以及设置何种系统进行研究判别,这不仅涉及该单体本身,而且还关系整个场区消防管道系统和消防水源的设计。相比民用建筑,农业建筑消防设计宜适当简化,可从减小设置消防给水系统的建筑规模、减少消防给水量、缩短火灾时间3个方面,简化消防给水设计范围和消防水池的容积设计。   3.2.4 末端消防设施。除自动灭火系统的消防设施外,消防给水系统中的末端消防设施大多是由专业消防队员和消防车使用,如室外消火栓、室内消火栓、水泵接合器、消防取水口等。因此农业项目的消防设计要结合考虑建设地点的市政消防救援机构的设置情况,目前我国大中城市已有较为健全的消防救援组织,但在广大小城镇和农村则公共消防基础设施落后,火灾扑救力量缺乏[9]。因此设计中应选择适宜的末端消防设施,如巧用消防软管卷盘、轻便消防水龙、分散式消防水箱、手提式/推车式灭火器等,方便建筑内的普通人员及时扑灭初期火灾。
  4 典型农业基本建设项目消防给水设计
  4.1 温室
  以连栋温室为例,其主要建材为玻璃、阳光板、钢结构等,根据《连栋温室建设标准》(NY/T 2970—2016)划分:温室/温室群面积不大于1万m2的为小型工程;面积介于1万~10万m2的为中型工程;面积不小于1万m2的为大型工程。根据火灾发生特点,同一时间内,一起火灾的灭火所需用水量,与工程总面积无关,而是由工程中最大灭火需水量的建筑决定。因此,从消防给水设计来讲,应该根据温室的单栋面积,或者通过连廊连接的单个温室群的面积来划分。
  参照《建筑设计防火规范》,建筑占地面积大于300 m2的厂房或仓库就需要设置室内外消火栓,这对于生产性温室来讲,面积要求过为严格,可设计为单栋(或连廊连接的单个温室群)建筑体积大于等于1万m3的,按照丙类厂房、三级耐火等级设计室内外消火栓系统,消防水量按照同等规模的工业建筑水量的50%计算;小于1万m3的,仅设计轻便消防水龙,代替室内消火栓的功能。轻便消防水龙是在自来水供水管路上使用的由专用消防接口、水带及水枪组成的一种小型简便的喷水灭火设备,接在自来水管道上即可,简单可行,普通人员均可使用,对于有效扑灭温室初期火灾具有明显效果。
  此外,随着农业设施的大力推广,温室的功能也更加多样化,对于展示类温室、科研教学类温室等具有公共建筑属性的类型,因其人员流量大,室内设施多,科研实验仪器贵重等因素,火灾危险性更接近与公共建筑,因此建筑类别应以相应的民用建筑类别定性。
  4.2 畜禽舍
  农业项目中有大量畜禽舍类建设项目,包括羊舍、猪舍、牛舍、兔舍、梅花鹿舍等,建筑设计各不相同,有敞开式、半敞开式、封闭式等;甚至同一种舍,南北方地区建筑做法亦有差别。对于敞开式、半敞开式畜禽舍,可不设置室内消防给水系统,依靠室外消防系统保护。对于封闭式畜禽舍,参照温室设计,单栋体积大于等于1万m3的,按照丁类厂房、三级耐火等级设计室内外消火栓系统,消防水量按照同等规模的工业建筑水量的50%计算;小于1万m3的,设计轻便消防水龙。
  近期立体化养殖楼大量兴建,高楼养猪、集约化经营的生产模式,把“平面化”猪舍布局变成“立体式”,从消防设计角度来讲,这不再是传统猪舍,而是自动化工厂。应按照《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974—2014)的厂房建筑要求,根据建筑体积、高度设计室外消火栓、室内消火栓系统,高层建筑还应设计自动喷水灭火系统。
  4.3 农业园区 一个完整的农业产业园区或农业科技园区,单体建筑全部或部分包含:试验办公楼、食堂、宿舍、加工车间、仓库、水泵房、锅炉房、门卫、温室、畜禽舍等。以该类型的农业园区为例,详细说明消防给水系统设计。园区建筑概况见表1,消防给水设计概况见表2。
  经过消防分析和计算,该园区消防用水量最大的建筑为仓库,用水量为1 037 m3,因此应建设有效容积不小于1 037 m3的消防水池和配套消防水泵房、室外消防管网等基础设施。同时可以看出,当园区内有民用建筑、工业建筑和农业设施时,农业设施的消防用水量并不大,因此园区消防设计虽然不以农业设施为准,但消防水量及消防管网完全可以覆盖保障农业设施。
  另外,一些以农业设施为主的农业园区,只有少量而且规模很小的民用建筑,往往建在非建设用地上,但消防安全也应重视,可设置储存一定水量的消防水池,保证火灾时具有消防水源。各类农业设施的室内消防给水可以采用室内消火栓或轻便消防水龙;室外消防给水常见形式为消防水池+室外消火栓+管网+取水口,根据项目具体情况,也可以简化为消防水池+取水口,保证取水口距园区最远建筑的行走距离在150 m以内即可。
  5 结语
  十九大以来,我国实施乡村振兴战略,要求大力推进农村公共消防设施、消防力量和消防安全管理组织建设,改善农村消防安全条件[10],目前现代农业设施、农业产业园、示范园、农村“双创”基地等正在如火如荼地建设,消防安全是各类项目的根本保证,除消防给水设计外,还应在农业建筑防火布局、建筑材料阻燃性能、科学管理控制用火、严格落实消防责任、普及消防安全知识等方面予以重视。建议尽快研究出台农业建设项目的专项消防规范或消防标准,积极探索适宜农业工程的消防给水措施,规范、明确各类建设项目的消防给水设计要求;增强农业项目中消防规划的重要性,建立健全农业工程中设计、施工、验收、维护管理一体化消防体系,为全面实施乡村振兴战略提供有力的安全支撑。
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