民用建筑防爆设计的若干问题

资讯 2021-10-03 易泵网手机阅读

前言：

经营、存放和使用甲、乙类火灾危险性物品的商店、作坊和储藏间，严禁附设在民用建筑内（《建规》5.4.2），因而民用建筑中，主要为使用燃气、氧气等特许场所，具体为锅炉房，采用油浸变压器、充油电容器、多油开关的变配电房（少用），厨房、直燃机房等,也包括燃气管道井、计量间等场所。有争议如发电机房等场所。

采用下列简称：

1、《建筑设计防火规范》GB 50016-2014（2018年版）简称：《建规》

2、《危险货物分类和品名编号》GB6944-2012简称：《危险品编号》

3、《锅炉房设计标准》GB50041-2020简称：《锅炉房》

4、《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014简称：《爆炸环境》

5、《易燃和可燃液体防火规范》SY∕T6344-2017 简称：《液体防火规范》

一、什么是爆炸性环境

许多设计人员由于基本概念不清晰，造成很多消防设计产生无价值的争议。

《爆炸环境》规范各种爆炸危险环境电力装置的设计，规范定义的爆炸性环境，也是分析民用建筑中是否属于爆炸性场所的参考。

爆炸性环境是指在大气条件下，气体、蒸气、粉尘、薄雾、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物引燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。主要有：

1. 爆炸性气体环境

(1) 在大气条件下，可燃气体与空气混合形成爆炸性气体混合物；

(2) 闪点低于或等于环境温度的可燃液体的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物；

2. 爆炸性粉尘环境

一般常见于工业建筑中，民用建筑中基本上不存在长时间性粉尘环境。

二、民用建筑可能产生爆炸的场所和争议场所

《爆炸环境》澄清爆炸性环境不等于易燃易爆物质存在场所，易燃液体更不是易爆物质，《危险品编号》等规范澄清可燃液体不等于易燃易爆液体。

什么是易燃液体？《危险品编号》规定闭杯法测试闪点低于60℃的液体，也即是甲、乙类液体（或运输环境温度高于闪点的液体）；《液体防火规范》规范定闪点低于37.8℃的液体，闪点不低于37.8℃的液体为可燃液体。

《建规》5.4.2规定限制了民用建筑内使用甲、乙类火灾危险性物品，民用建筑内可能产生爆炸的场所较少。

1. 化学爆炸

(1) 特许的少量易燃、易爆危险物质储存空间。如科研建筑的实验室、政法机关等单位建筑内部的弹药库等。

(2) 使用燃气，事故可能造成空气中含有易燃、易爆危险物质的房间。如锅炉房、直燃机房、厨房、燃气管道竖井，燃气表间等。

(3) 丙类液体在特殊情况下可能爆炸。如使用油浸变压器、充有可燃油的高压电容器和多油开关等设备用房，但目前很少在民用建筑内部采用。

(4) 设备中燃烧不充分的尾气的排放场所或部位。如锅炉、发电机的烟道等。

2. 物理爆炸

较严重的有锅炉爆炸，轻的如柴油机爆缸，高压管道、容器破裂等。

3. 争议场所如柴油发电机房及其储油间。

民用建筑内不允许使用甲乙类物品，包括闪点低于60℃的柴油，而市场上常见的0#柴油，闪点高于60℃，有可能为乙类柴油如-20#~-50#，在我国大部分地区市场上难以见到。相关规范一直也没有对柴油发电机房进行防爆设计的要求，只有在GB 50016-2014《建规》，才开始提出柴油发电机房不允许与人员密集场所毗邻。

但目前普遍的设计和审图，均要求按防爆场所设计，问题的主要根源在于技术人员“技术搞不清楚就从严”的恶习，再加上“技术问题行政化”的社会问题。

但是，柴油发电机房技术上确实也存在争议，理由是有一段时间普通柴油产品标准（已作废），-10#、0#、5#柴油的闪点允许最低55℃。且闪点与大气压存在一定的关系，大气压越小，闪点越低，高原地区，丙类柴油实际闪点可能微略低于60℃。

高原地区实际闪点低于60℃的柴油仍然是丙类柴油（见GB21775-2008-T 《闪点的测定闭杯平衡法》），即使使用闪点55℃的乙类柴油，也不属于爆炸环境，55℃远高于常温。

4. 医疗建筑的氧气站、氧舱。

氧气是乙类气体，高压高浓度氧环境中，使可燃气的爆炸浓度极限范围变宽，医院内经常使用的各种药品如酒精、消毒剂等均含有可燃性气体，这些挥发出来的气体与氧舱中高含氧空气混合形成了易燃易爆性气体。因此医疗建筑的氧气站(包括笑气站）、汇流排间、氧舱等场所，需按爆炸危险环境设计。

5. 公共建筑中的甲、乙类易燃液体存放场所

《建规》5.4.2是不允许存在甲、乙类物质的，但NFPA允许微量的存在，大部分抄袭NFPA的推荐性石油行业规范《液体防火规范》，也提出民用建筑内允许储存的甲、乙类液体最大容量，工业规范规定民用建筑，权威性不如《建规》5.4.2，但实际上，民用建筑不可避免地存在甲、乙类液体物质，《建规》5.4.2完全禁止是不可能的，是对事实的逃避和忽视。

三、民用建筑爆炸场所的安全措施

1. 限制易燃、易爆危险物质使用，控制储存数量，控制疏散管道敷设场所限制。

2. 加强通风，防止易爆危险物质集聚。

3. 应有警装置，可靠地发出信号或连锁关闭阀门。

4. 避免引火点，在区域内应采取消除产生火花、电弧、静电或高温的措施，用电设备需要采用防爆设备。

5. 设置独立通风系统。

6. 防止伤人，控制安全距离和防爆分隔。

7. 防止损坏建筑，造成次生灾害伤人，如采用泄压设施等。

四、柴油发电机房设计争议问题

柴油发电机房不需要防爆设计，具体设计措施及争议问题讨论如下。

1. 《建规》5.4.13要求布置在民用建筑内的柴油发电机房不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻。人员密集场所是指人员密集场所建筑还是建筑中的人员密集场所？

具体举例：商业建筑中发电机房设于地下一层，上层是商场的仓库区，被判违规是否合理？

《建规》5.4.12条文解释中提出本条中的“人员密集场所”，既包括我国《消防法》定义的人员密集场所，也包括会议厅等人员密集的场所。《消防法》定义的人员密集场所大多数为人员密集场所建筑，本来5.4.13用词必须参照5.4.12的，但5.4.12解释与原文是存在矛盾的，既然允许布置在民用建筑内，又没有特别强调不允许布置人员密集场所建筑内，就不可能限制与人员密集场所建筑贴邻，场所建筑内部也有不少人员较少甚至一般情况下没人的建筑空间，发电机房允许与这些空间贴邻，不允许与人员密集的空间如会议室、餐厅、教室、多功能厅等贴邻。若连没人的局部建筑空间都不允许贴邻，有何必费事允许设置在建筑内？即使《建规》主编承认5.4.12是一个笔误，但由于没有通过正式文件纠正，仍按不允许与人员密集场所建筑内的非人员密集房间毗邻设计，毗邻设计被判违反强条遭受处罚的设计院还不少。下图为倪照鹏在《新疆消防技术若干问题专家论证会会议纪要》的相关说明：

2. 此处的人员密集场所是否包含室外人员密集场所？

不少设计，发电机房设于地下一层，顶板上面为公交车站、运动场地等可能人员密集汇集的室外场地，这个情况也争议不断。

不论是规范原文或5.4.12条文解释，仅仅为室内人员密集场所，不包含室外人员密集场所。

发电机房发生爆炸的可能性特别小，最多是发电机事故爆缸，但爆缸产生冲击力小，泄压设施都不用考虑，不太可能损坏建筑，更不可能对室外场所产生破坏。

3. 贴邻人员密集场所，采用双墙的设计是否可行？

不少设计，发电机房布置在室内人员密集场所隔壁，违反不允许贴邻的规定，常采用双砌体墙设计（砌体墙间距100mm）。这种处理方式，实质上仍然是贴邻设计，仍然是违反《建规》5.4.13。

加厚了分隔墙体，从道理讲，确实降低了事故产生的风险，但是间距几十厘米的双墙，强度和安全性上还不如厚度100mm的钢筋混凝土墙，造价高、占面积，为何不采用钢筋混凝土？主要原因是目前设计行业的通病，缺乏技术分析解决问题的环境和能力，更多依靠自欺欺人的解释，100mm的空气成为避开“贴邻”的遮羞布，是想象中的“皇帝的新衣”。当然，规范行文也需要更全面、细腻，满足设计业“巨婴”的需求。

4. 在人员密集场所的上一层、下一层，采用双层板分隔的设计是否可行？

同上，采用双层板（双层板一般分别平梁面和梁底）分隔，这种双层板，结构上仍然是一个整体结构，实质上仍然是贴邻设计，仍然是违反《建规》5.4.13。同样，双层板确实增大结构荷载和楼板刚度，降低了事故产生的风险，尤其是发电机房在人员密集场所的下一层，一般不至于将双层天花板破坏，但发电机房若在上层，可能事故（爆缸等）瞬时冲击力通过整体结构传播，产生震动破坏造成下层人员受伤。另外，发电机使用时的振动，此类双层板也不能隔振和隔音。因此，实为整体结构的双层板，当发电机房设在人员密集场所的上一层时应严格限制使用。

5. 柴油发电机房不需要防爆设计，因而其他的防爆措施都不需要，但目前的设计普遍存在过度设计，笔者在《民用建筑柴油发电机房设计常见非疏忽问题的分析探讨》已经较全面分析，此处不再复述，请在本公众号阅读此文章。

6. 独立设置的柴油发电机房与其所服务的民用建筑的间距

柴油发电机房可按丁类场所设计，但其油箱间为丙类（面积比例小于5%）。，工业区中的柴油发电机房按丁类厂房与其他工业建筑防火间距设计，为民用建筑服务的独立柴油发电机房，也是民用建筑的一部分，可按民用建筑间距控制。

7. 柴油发电机需要防爆的唯一场所是尾气烟道。

目前的设计情况总体是：爆炸可能极低的发电机房过度设计，爆炸风险较高的尾气烟道，却集体忽略。

柴油发电机不充分燃烧会产生CO等易燃易爆气体，各地的环保部门基本都要求尾气必须高于屋顶排放，造成建筑中存在超长距离的烟道，烟道过长过高，尾气热动力不足，实际上尾气就没能排放，在烟道中集聚，影响到发电机的运行，且烟道中易爆气体浓度很容易超过爆炸下限，一旦接触到火源，即产生爆炸。下图为烟道爆炸后的照片：

此类问题应引起各行业的重视，需要从根源解决，消除建筑内部的爆炸隐患，同时也保证发电机的可靠运行。解决办法很简单，就是必须限制尾气烟道的长度和高度，低空排放尾气可以采取深度净化处理。

8. 柴油机消防泵房防爆设计。

柴油机消防泵作为备用消防泵，优势比全部使用电动机消防泵明显，以前国内没有推广应用，根源在于柴油机技术受制于人，但随着技术发展，国内生产的柴油机消防泵已经大量出口国外，柴油机也能做到国产化，甚至有的企业的柴油机已经取得UL/FM认证。因此2014版的《消水规》开始提倡在工业建筑应用柴油机消防泵，民用建筑对应用柴油机消防泵也指日可待。

由于目前柴油机消防泵的功率小，油箱容积小，独立设置油箱间存在实际上的困难，主要原因是距离远了需要增大油泵扬程、增大管路容积，容易造成油路进气，除非加大油箱容积，在没有规范限制的前提下，很难实现。而且油箱呼吸阀就设在泵房内，也带来风险，需要在规范层面加以限制。

五、锅炉房设计及其争议问题

燃油燃气锅炉房是存在化学爆炸和物理爆炸风险的场所，因此相关防爆设计规定比较严格。

1. 平面布置

(1) 锅炉房宜为独立的建筑物（《锅炉房》4.1.2）。

(2) 确需贴邻民用建筑布置时，应采用防火墙与所贴邻的建筑分隔，且不应贴邻人员密集场所（《建规》5.4.12）。

(3) 设置在屋顶上的常（负）压燃气锅炉，距离通向屋面的安全出口不应小于6m（《建规》5.4.12）。

(4) 不应设置在人员密集场所和重要部门的上一层、下一层、贴邻位置（4.1.3、5.4.12）

(5) 不应设置在主要通道、疏散口的两旁（4.1.3）

(6) 应设置在首层或地下室一层靠建筑物外墙部位。（4.1.3、5.4.12）

(7) 常（负）压燃油或燃气锅炉可设置在地下二层或屋顶上（5.4.12）

(8) 住宅建筑物内，不宜设置锅炉房。（4.1.4）

《锅炉房》4.1.3 规定比《建规》5.4.12更全面、更详细，描述更准确。条文解释明确不应布置在人员密集的场所（如公共浴室、教室、餐厅、影剧院的观众厅、会议室、候车室、档案室、商店、银行、候诊室），和重要部门（指档案室、通讯站、贵宾室等）的上一层、下一层、贴邻位置和主要通道、疏散口的两旁。

锅炉房与人员密集的场所和重要部门、主要通道、疏散口贴邻时，采用双墙的设计是否可行？

同发电机房相比，锅炉房（尤其是燃气锅炉房），爆炸的威力较大，如前所述，从技术上、规范上都不允许采用双砌体墙规避，满足抗力要求的钢筋混凝土墙技术上可以防爆，但仅仅是技术上建议，技术行政化环境下，技术仅限于写文章。

2. 防止次生灾害（防倒塌、防伤人）

(1) 锅炉房的外墙、楼地面或屋面应有相应的防爆措施（《锅炉房》15.1.2）。

(2) 并应有相当于锅炉间占地面积10%的泄压面积（《锅炉房》15.1.2）。

(3) 泄压方向不得朝向人员聚集的场所、房间和人行通道，泄压处也不得与这些地方相邻。（《锅炉房》15.1.2）。

争议：如何理解锅炉房泄压方向不得朝向人员聚集的场所？

泄压口不得朝向人员聚集的场所，原因是避免爆炸冲击波冲击人员，造成次生伤害，同时，也避免爆炸产生的碎片直接伤人。因此，具体设计可这样处理：

(1) 泄压口宜朝向室外，这种情况冲击波快速减弱，难以产生次生伤害。

(2) 首层锅炉房的门窗、泄压口不应直接朝向室外人员聚集的场所和人行通道，至少在门窗、泄压口与室外人员聚集的场所和人行通道之间设置防爆隔墙（宜采用钢筋混凝土）。

(3) 采用竖井或有转弯走廊泄爆时也可不设置防爆隔墙，但泄压口与室外人员聚集的场所和人行通道宜存在一定距离，具体距离可根据竖井或走廊长度选取2~6m。

(4) 朝向室外人员聚集的场所和人行通道的泄压口，宜高于地面2m或以上。

3. 独立设置的锅炉房与其所服务的民用建筑的间距

根据《锅炉房》15.1.1，锅炉房按丁类场所设计，但其油箱间、油泵间和重油加热器间为丙类（面积比例小于5%），燃气调压间及气瓶专用房间应属于甲类生产厂房。，工业区中的锅炉房按丁类厂房与其他工业建筑防火间距设计，为民用建筑服务的独立锅炉房，也是民用建筑的一部分，可按民用建筑间距控制。

六、其他使用燃气设备场所

属于爆炸性环境，《城镇燃气设计规范》 GB50028-2006（2020修订版）第十章以及相关专业规范已有详细要求，消防设计基本同燃气锅炉房。

七、医疗建筑

民用建筑内除了燃气使用场所，医疗建筑内爆炸性场所较多，主要有氧气站、汇流排间、氧舱等，具体设计要求GB51039-2014《综合医院建筑设计规范》、 GB50030-2013 《氧气站设计规范》、GB50751-2012《医用气体工程技术规范》、GB/T12130-2005《医用空气加压氧舱》等等，目前经常接触到的违规设计是没有将氧气站独立设置，或防火间距不足，甚至设于地下室，这是行业内需要注意的严重问题。

八、其他爆炸性场所

特殊场所的防爆设计，可参见各特殊建筑的设计标准和建设标准，如科研建筑的实验室见《科研建筑》5.2.5，等等。

九、物理爆炸场所

物理爆炸，一般是指高压管道、容器、设备，当壳体不囊满足压力要求产生爆破的事故，爆炸事故可使碎片如子弹般射入人体造成伤亡，这也是需要重视的防爆设计内容。由于相关规定较少，笔者总结如下设计原则：