强制规范背景下自动喷水灭火技术的应用
01｜研究背景
为适应国际技术法规与技术标准的通行规则，国务院《关于印发深化标准化工作改革方案的通知》（国发〔2015〕13号）明确，将强制性国家标准严格限定在保障人身健康和生命财产安全、国家安全、生态环境安全和满足社会经济管理基本要求的范围之内。住房和城乡建设部于2016年8月发布了《关于印发深化工程建设标准化工作改革意见的通知》，提出了政府制定强制性标准、社会团体制定推荐性标准的长远目标，逐步形成由法律、行政法规、部门规章中的技术性规定与全文强制性工程建设规范构成的“技术法规”体系。同时提出到2025年，将初步建立以强制性标准为核心、推荐性标准和团体标准相配套的标准体系，使标准有效性、先进性、适用性进一步增强，标准国际影响力和贡献力进一步提升。
根据上述要求，工程建设标准将构建“技术法规+技术标准”双轮驱动的新格局，其中技术法规是强制性规范，体现工程建设标准体系的改革要求，是推进提升建筑消防安全工作的重要环节；技术标准是推荐性标准，是为满足技术法规中有关功能和性能要求的解决方案，是社会普遍公认和接受的成熟措施。
02｜全文强制规范体系下水消防系统的目标、功能和性能分析
《建筑防火通用规范》（GB 55037-2022）和《消防设施通用规范》（GB 55036-2022）中均有水消防系统的相关规定，体现了保障人身和财产安全的原则，确定了消防安全的底线要求。《建筑防火通用规范》（GB 55037-2022）对所有建筑防火共性的、通用的关键技术措施作出了规定，其中在水消防系统方面，规定了必须设置消防给水系统、消火栓系统和自动灭火系统等的场所和部位；《消防设施通用规范》（GB 55036-2022）则为实现保障人身和财产安全目的，规定了各类消防设施的目标、功能、性能要求以及关键技术措施和关键技术参数。
比如，《消防设施通用规范》（GB 55036-2022）2.0.1条规定用于控火、灭火的消防设施，应能有效地控制或扑救建（构）筑物的火灾；用于防护冷却或防火分隔的消防设施，应能在规定时间内阻止火灾蔓延，规定了水消防设施的目标要求，即各类水消防设施的目标是控火、灭火、防护冷却或防火分隔；3.0.1条规定消防给水系统应满足水消防系统在设计持续供水时间内所需水量、流量和水压的要求；第4.0.3条规定自动喷水灭火系统的喷水强度和作用面积应满足灭火、控火、防护冷却或防火分隔的要求。这些规定则是由设计目标转化为功能要求的具体体现。
再如，《消防设施通用规范》（GB 55036-2022）3.0.11条规定，消防水泵所配驱动器的功率应满足所选水泵流量扬程性能曲线上任何一点运行所需功率的要求；3.0.12条规定消防水泵控制柜应具有机械应急启泵功能，且机械应急启泵时消防水泵应能在接受火警后5min内进入正常运行状态，这些条款则是由功能要求转化为性能要求的关键技术措施和关键技术参数。
03｜基于设计目标的自动喷水灭火系统应用技术研究
为实现全文强制规范规定的目标、功能和性能要求，《建筑防火通用规范》（GB 55037-2022）和《消防设施通用规范》（GB 55036-2022）均有合规性和创新性的规定，规定工程建设所采用的技术方法和措施是否符合本规范要求，由相关责任主体判定。其中，创新性的技术方法和措施应进行论证并符合本规范中有关性能的要求。合规性的实施路径一般是国家现行相关技术标准，即工程建设过程中如果严格执行国家现行相关技术标准，就认为符合了全文强制规范规定的合规性要求；而创新性的技术方法和措施属于国家现行相关技术标准尚未规定新技术、新产品或新方法，其实施路径一般应通过专家评审、数值模拟或实体试验等方式确定。本文针对上述内容，基于自动喷水灭火工程应用的实际情况，开展了相应的技术研究，提出相关解决策略。
3.1 低温地区仓库自动喷水灭火技术研究
《消防设施通用规范》（GB 55036-2017）规定，设置早期抑制快速响应喷头的仓库及类似场所应采用湿式系统、替代干式系统的场所或系统处于准工作状态时严禁误喷或严禁管道充水的场所应采用预作用系统。我国一些寒冷地区受环境条件所限无法采用湿式系统，采用干式系统或预作用系统成为首选，而《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2017）中尚未规定仓库型特殊应用喷头用于干式系统或预作用系统的设计要求。
预作用系统需要设置与火灾感应装置联动的系统，一般需要利用火灾自动报警系统联动控制，因此要确保火灾自动报警系统与自动喷水灭火系统联动的可靠性，对于仓库等火灾危险性较大的场所来说，预作用系统任一环节的不可靠，都会导致系统形同虚设，因此当这些场所确需采用预作用系统时，应首先确保与火灾自动报警系统联动的可靠性。
其次，需要开展系统响应时间、充水时间以及喷头动作时间等的对比研究，以确保喷头动作后能立即转换为湿式系统。系统响应时间和喷头动作时间受探测元件类型、火灾发生位置、火灾规模等影响，需通过实体试验或数值模拟技术分析确定。充水时间与消防水泵性能、管网充气压力、管网布置以及排气速度等有关，且配水管网在充水过程中为气-液二相流，气体压力非恒定值，一般通过采用数学模型计算与试验测试相结合的方式解决。在确定上述影响因素后，才能够通过对关键指标的研究确定预作用系统的应用技术要求（图1），如喷头类型选择及设计基本参数确立、系统管网规模和充水时间控制、火灾延续时间确定和货架布置要求等。
图1 模拟低温仓库场所自动喷水灭火技术研究
3.2 超高空间洁净厂房自动喷水灭火技术研究
《洁净厂房设计规范》（GB 50073-2013）规定，洁净厂房的消防给水和固定灭火设备的设置应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB 50016）的有关规定；《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014，2018年版）规定，占地面积大于1500 m2或总建筑面积大于3000 m2的单、多层制鞋、制衣、玩具及电子等类似生产的厂房应设置自动喷水灭火系统；《电子工业洁净厂房设计规范》（GB 50472-2008）规定，洁净室（区）设置的设置的自动喷水灭火系统应符合现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084）的有关规定。《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2017）中仅规定了净空高度不超过12m厂房的系统设计参数，各类工业企业的洁净厂房内生产的产品及其生产工艺不同，空间高度也有所区别，当净空高度超过上述高度后，需研究高空间厂房采用闭式自动喷水灭火系统的可行性和有效性，以确定系统工程应用参数。
本项研究拟通过实体试验进行，共分为火源燃烧特性试验和自动喷水灭火系统灭火性能试验两部分。火源燃烧特性试验拟通过对类似场所火灾危险性调研确定此类场所的典型可燃物类型及火灾危险性，通过实体试验确定典型可燃物的燃烧特性并与火灾试验模型组合试验开展对比研究，从而建立此类场所的标准火灾试验模型；自动喷水灭火系统灭火性能试验则根据确立的标准火灾试验模型，基于本项目空间高度、环境条件等建筑概况开展不同工况下的实体灭火试验，从而确立此类场所的系统工程应用参数，技术路线和试验情况如图2和图3所示。
图2 超高空间洁净厂房自动喷水灭火技术研究路线
图3 超高空间洁净厂房自动喷水灭火技术试验研究
3.3 超高空间防火分隔水幕技术研究
近年来，我国一些诸如剧院、会展中心等大空间建筑越来越多，由于使用功能的要求，这类建筑空间高大，舞台口、展厅等部位往往无法使用实体墙、防火卷帘等进行分隔。《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014，2018年版）和《剧场建筑设计规范》（JGJ 57-2016）等均规定，对于应设置防火墙等防火分隔物而无法设置的局部开口部位应设置水幕系统。《自动喷水灭火系设计规范》（GB 50084-2017）中仅规定了喷头安装高度不超过12m时的系统应用参数。因此，当设置场所的安装高度超过规范规定时，有必要对此类场所水幕系统的防火分隔性能及其工程应用参数进行研究。
针对上述需求，本文以实体试验为基础，通过建立防火分隔水幕系统测试平台及测试方法，以洒水分布性能试验和防火分隔性能试验为基础开展不同安装高度下的实体火灾试验，研究水幕系统在超高空间场所应用的可行性和可靠性。并通过喷水强度和隔热性能等关键参数和指标的对比分析，综合评判水幕系统在不同工况下的防火分隔性能，从而确立水幕系统的喷头选型及布置、管网布置等关键技术要求，为超高空间建筑合理设置水幕系统提供了技术依据。
图4 超高空间防火分隔水幕技术研究
04｜全文强制规范实践路径的探索
4.1 准确理解和把握全文强制规范与技术标准之间的关系
全文强制规范属于技术法规属性，是不得突破的底线和红线，其制定和确立来源于技术标准，体现与现行技术标准衔接并保证完整性，但其执行和实施又回归于技术标准，即“从标准中来，到标准中去”。同时，对于采用一些创新性方法确定的技术手段，在经过实践检验后又可以成为具体的技术措施或技术参数，反哺于技术标准。技术标准是推荐性标准，是满足技术法规规定的功能、性能和关键技术要求的具体举措，也是经过实践检验的、保障达到强制性规范要求的成熟技术措施，在一定条件下也应当执行。
因此，全文强制规范与技术标准应当是相辅相成、你中有我和我中有你的关系，在执行全文强制规范与技术标准时，需同时把握“守正和创新”“通用和特殊”以及“底线要求和成熟措施”的原则。
4.2 创新性技术措施应满足“安全性、经济性和适用性”的原则
住房和城乡建设部《建设工程消防设计审查验收管理暂行规定》（建设部令〔2020〕第51号、〔2023〕第58号）中规定，对于国家工程建设消防技术标准没有规定或者拟采用的新技术、新工艺、新材料不符合国家工程建设消防技术标准规定的特殊建设工程应进行特殊消防设计，特殊消防设计方案应当对2种以上方案进行比选，从安全性、经济性、可实施性等方面进行综合分析后形成。
因此，当采用创新性技术措施时，应当开展必要性论证、特殊消防设计方案、火灾数值模拟分析、实体试验等内容，并且火灾数值模拟分析应当科学设定火灾场景和模拟参数，实体试验应当与实际场景相符，从而满足“安全性、经济性和适用性”的原则。
4.3 合理使用团体标准，发挥市场主体意识，“物善其用、物尽其用”
团体标准是伴随着推广科学技术成果、促进产业技术进步和填补标准空白的目的而生，近年来，国家陆续出台了针对团体标准的相关政策和文件，如“《关于促进团体标准规范优质发展的意见》（国标委联〔2022〕6号）”“《推荐性国家标准采信团体标准暂行规定》（国标委发〔2023〕29号）”等，使得我国团体标准的发展如雨后春笋。据不完全统计，截至2023年10月，共有8 217家社会团体在全国团体标准信息平台注册，其中民政部登记注册的1 007家，社会团体在平台共计公布66 966项团体标准，其中民政部登记注册的社会团体公布25 761项，46家一级社会团体发布的消防类团体标准超过300部。团体标准以其“短平快”的逐渐优势发展壮大，但是如此规模的团体及标准数量难免出现“良莠不齐、水平不一”等弊端，在认识到团体标准优势的同时，也要清晰地辨别其带来的不足，做到“物善其用、物尽其用”。
