建筑消防性能化设计的经济效益分析

　　摘要：介绍了介绍建筑消防性能化设计与传统消防设计方法之间的关系，阐述传统的处方式防火设计的缺点，并对性能化防火设计方法的概念及其优越性进行分析，重点运用经济学的基本理论与方法，对比分析两种建筑消防设计在防火设计方面的投入成本和投资经济效益，得出消防性能化设计更能够适应社会发展需求，在经济效益方面也具有明显优势，为性能化防火设计的经济优越性提供论证基础。

　　关键词：“处方式”防火设计，性能化防火设计，经济效益

　　Abstract: The article introduced the relations between the performance-based building fire protection design and traditional design method, and elaborated the shortcoming of traditional design method. Also analysis to the concept and superiority of the performance-based building fire protection design was carried out. By using economic elementary theory and method, and comparing the investment cost and benefit of the two kinds of building fire prevention design, it can be concluded that the performance-based building fire protection design can adapt the social development demand better, and also has the obvious superiority efficiency in economic, providing the proof foundation for the performance-based building fire protection design in economical superiority.

　　Key words: "department means" fire design, performance-based fire design, cost-effective

　　中图分类号：TU2 文献标识码： A 文章编号：

　　1 前言

　　建筑火灾安全关系着人们的日常生活、生产的基本条件，无论是从古代以木结构为主的建筑，还是近代以砖木结构为主的建筑，以至现代以钢筋混凝土或全钢为主的摩天大楼，都可能成为火魔的对象[1]。随着社会的进步和人类的发展，现行的“处方式”防火设计已无法完全适应当今建筑设计的要求。人们对火灾现象及其规律进行了进一步的深入研究，一定程度上实现了对火灾过程的定量描述和分析，提出了“以性能为基础的消防安全设计方法”，即“性能化”防火设计[2]。目前，全世界各国针对建筑防火设计措施主要是传统的“处方式”设计和正在逐步完善的“性能化”防火设计，同时也正在积极发展“性能化”规范和“性能化”设计工具，方法与评估技术的日益成熟[3-6]。

　　2 “处方式”防火设计方法与性能化防火设计

　　2.1 “处方式”防火设计

　　传统的防火设计方法是根据有关设计规范条文中给定的消防设施设置要求，按设计参数和指标进行设计，设计人员必须严格按照规范条文给出的消防设施设置要求和参数指标制定设计方案。这种“处方式”规范规定了详细的设计参数和指标，因而具有设计的局限性，使设计出来的建筑工程单调而呆板[7]。在我国，现行建筑防火设计规范按各种建筑物进行分类，根据有关消防安全的要求，对建筑物耐火等级、防火间距、防火分区、装修材料控制、安全疏散、防排烟设施、火灾自动报警设施、室内外消火栓、自动喷水灭火设施等每项设计的参数和指标，都进行了具体的规定。设计人员只要根据所设计建筑物的规模、性质和用途，从规范中直接选定与该建筑物相应的设计参数和指标即可。

　　“处方式”建筑防火规范，是指根据火灾事故的发生、发展和扑救等经验教训和火灾科学研究试验等消防实践总结出来的，并经不断修改完善的一套有明确防火设计措施和各种具体的设计参数要求的设计规定。通常认为，设计者只要按照规范规定进行设计就认为该建筑的防火安全是符合使用要求的[8]。

　　2.2 “性能化”防火设计的概念

　　“性能化”防火设计是运用消防安全工程学的原理和方法，通过分析火灾过程的基本规律，结合实际火灾案例，对建筑物及其内部可燃物的火灾危险性进行综合分析和计算，从而确定性能指标和设计指标，选择相应的消防措施，对整个设计方案做综合性分析、调整和优化的过程。其主要思想是在消防设计时仅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指标，而不直接要求设计人员为此而必须采用某些特定的解决方法[9]。

　　“性能化”建筑防火规范，是指在确定建筑消防安全目标或性能化设计水平基础上，规定一系列性能化准则，并附有指导设计的技术文件。规范使用者可根据设计对象，按规范要求，采用“处方式”规范或“性能化”设计和评估方法来完成认为可以接受或能够取得最低规定安全水平的设计“性能化”建筑防火规范体系，将随着消防安全工程学的逐步建立、计算机科学与计算机火灾模拟技术的发展及风险评估技术在消防安全中得到应用而逐步建立、发展与完善。

　　2.3 建筑消防性能化设计与传统设计方法的比较

　　传统的“处方式”设计方法，其基于场所类型进行设计考虑，而“性能化”设计方法立足于危害分析及火灾假想，对于解决超法规或现行法规无法解决的复杂建筑的消防设计具有很大意义。

　　“处方式”规范和设计方法在客观上存在着：规范中有关条文之间常常出现互不沟通，相互矛盾的现象，条文与条文之间无法解释清楚;传统的设计只能给出局部保障，无法给出一个统一、清晰的整体安全度水准，国家消防技术标准对部分技术问题尚未规定或未能涵盖,跟不上新技术、新工艺和新材料的发展，且限制了设计人员主观创造力的发展，无法充分体现人的因素对整体安全度的影响。而性能化消防安全设计是运用消防安全工程学的原理和方法，考虑火灾本身发生、发展和蔓延的基本规律，结合实际火灾中积累的经验，通过对建筑物及其内部可燃物的火灾危险性进行综合分析和计算，从而确定性能指标和设计指标;然后再预设各种可能起火的条件和由此所造成的火、烟蔓延途径以及人员疏散情况来选择相应的消防安全工程措施并评估、核定预定的消防安全目标是否已达到;最后再视具体情况对设计方案作调整、优化。

　　与传统的消防安全设计相比，性能化消防安全设计具有以下优点：

　　(1)体现了一座建筑的独特性能或用途、某个特定风险承担者的需要;

　　(2)注重安全目标的达到，不考虑采取途径，有利于发挥防火设计人员的主观创造性;

　　(3)根据工程需要，为开发和选择替代消防方案提供了方法;

　　(4)可在安全水平方面与替代设计方案进行比较，确定安全等级与成本之间的最佳点;

　　(5)要求在分析中使用多种分析工具以提高工程精度，并可产生更具有革新性的设计;

　　(6)体现了消防系统是作为一个整体考虑的，而不是孤立地进行设计的新消防战略;

　　(7)有利于保险部门参与建筑的消防工作，为其提供可靠的建筑安全评估报告。

　　3 研究方法

　　3.1 消防经济效益的概念

　　消防经济效益是指消防投资在国民经济方面所带来的实际利益，主要关注消防投入与国民经济发展情况的匹配度、消防投资的成果对国民经济或部门经济的促进作用等问题。具体来讲，消防经济效益主要关注单位或项目消防投入的经济性问题，即以尽量少的消防投资取得尽量多的安全经营成果，或者以同等的投资耗费换取得更大的安全经营成果。

　　3.2 消防投资经济效益的度量

　　通过对消防投资的有效利用，可以使企业，乃至社会安全效益提高，从而进一步保障经济效益的产出。一方面，消防投资的有效利用使社会生产环境的安全水平得以提高，从而保障生产的平稳协调进行，提高生产效率，增加社会产能，这些都为社会经济的发展做出了正面的贡献。另一方面，当消防投资用于基础建设、固定资产购置、消防产品及用具的购买等方面时，消防投资将直接融入国民经济的整体运作之中，起到促进经济的正面作用。

　　利用消防投资相对于社会经济总产出的贡献率(用来表现经济关系中各分量对于总量增长的促进作用的强弱程度)指标，间接的求出研究消防投资增值效益：(3-1)

　　式中，L0为在没有该项消防投资的情况下预测得到的火灾损失额;L为投入该项消防投资后的实际火灾损失额,I为消防投资贡献率;G为社会经济总产出的增量;P为消防投资额。(注：消防投资贡献率=消防投资产出的增量/社会经济总产出的增量 ×100%)

　　3.3 消防工程的成本与效益

　　(1)消防工程的成本：消防工程项目的成本是只在项目的生命周期内消防投资费用(TLCC)的总和，主要分为直接成本和间接成本。直接成本包括提高建筑耐火性能的成本、防火及灭火系统设施的购置成本、防火及灭火系统设施的运行成本及日常管理等费用。间接成本主要是指遵照《规范》的要求，在选择设计方案及设施时所受到的约束，从而引起的额外费用。

　　(2)消防工程的效益=火灾损失的减少+保险费用的减少+营业中断损失的减少。

　　(3)成本与效益的量化

　　①成本

　　设备(材料等)成本=单价×数量

　　人工成本=每天(月)薪金×时间

　　②效益

　　对财产所有人来讲，主要包括减损效益和增值效益。减损效益可用下面方法量化，而增值效益比较难以量化。

　　一项工程中的消防投资的安全效益可以用下式计算[10,11]：

　　式中，E项目为消防投资的安全效益;h为消防系统寿命期(年);I(t)为消防措施实施后生产增值函数I(t)=KV，V为系统服务期内单位时间平均生产产值(万元/年);K为系统服务期内安全生产增值贡献率(﹪);eit为连续贴现函数;t为系统服务时间;i为贴现率(期内利息率);C(t)为消防工程项目的运行成本函数;C0为消防工程设施的建造(投资)成本。

　　4 结论与分析

　　4.1 性能化设计与传统设计方法的经济效益比较

　　4.1.1 消防工程成本分析

　　消防工程项目的成本由直接成本和间接成本组成，以下对建筑消防工程防火设计的各种设计方案的成本进行比较。

　　(1)直接成本比较。建筑工程在设计之初就应当将消防系统同时设计，其中就已经制定出了消防系统主体结构及设备的选型。在建筑设计防火过程中所使用的耐火性材料和防火、灭火系统设施的购置成本和运行成本组成，是一个建筑进行防火设计的必须配置。主要是指总体消防工程项目的内容(安全疏散系统、火灾报警系统、喷洒灭火系统、其他灭火系统、防排烟系统、消火栓系统、消防控制中心)所需要的成本投资。这些都是无法避免的，即使存在少许差别，但是变动不大的。所以两种防火设计的直接成本接近相同，从宏观角度把握，可以忽略不计。

　　(2)间接成本比较。传统的建筑防火设计是设计者按照消防设计规范规定对建筑物的防火设施进行设计。由于我国消防事业发展起步的较西方国家晚许多，而且现行的许多各级《规范》、《标准》仍存在许多不完善的地方，所以导致传统的建筑防火设计方法受到严重的制约，不能够灵活的更变设计方案。在经济方面表现为投资成本的增加，尤其是在遵照《规范》要求时所受到的约束，从而引发的额外费用的增加，进而导致防火设计投资成本的增加。

　　现代性能化设计是运用消防安全工程学的原理和方法，考虑火灾本身发生、发展和蔓延的基本规律，结合实际火灾中积累的经验，通过对建筑物及其内部可燃物的火灾危险性进行综合分析和计算，从而确定性能指标和设计指标;然后再预设各种可能起火的条件和由此所造成的火、烟蔓延途径以及人员疏散情况来选择相应的消防安全工程措施并评估、核定预定的消防安全目标是否已达到;最后再视具体情况对设计方案作调整、优化。从而避免了完全遵照《规范》所带来的间接成本投资，减少防火设计的总投资成本。

　　4.1.2 消防投资的经济效益分析

　　由公式(3-1)、(3-2)得出：假设，对于某项建筑消防设计方案，总的消防投资额为P不变，针对该建筑所处环境，则L0不变。使用消防性能化设计方案后，成本的降低使得消防设备更加齐全，后期保养更加完善，投入该项消防投资后的实际火灾损失额L也越少。同时因整个社会的经济产出分别是社会总劳动力贡献的产出量、社会资金贡献的产出量和社会科学技术水平贡献的产出量的总和。随着消防性能化设计的发展，整个社会的经济产出量与消防投资贡献会随之增大，必然导致消防投资经济效益的大幅度提升。

　　4.2 结论

　　在建筑消防成本投入方面，性能化防火设计的总投入成本比传统“处方式”消防设计的总投入成本略低，在建筑防火前期经济投入更少，而且获得的消防投资经济效益更高，所以性能化设计比传统“处方式”消防设计所获取的经济效益更高。

　　5 讨论

　　随着我国经济和城市建设的飞速发展，大量高层、大空间和功能复杂的超大型建筑不断涌现。传统的“处方式”消防设计方法和规范已无法满足和适应这些建筑消防设计的现实要求，性能化消防设计方法及思想正在逐步发展起来。

　　5.1 建筑消防经济效益评价的局限性

　　有关建筑消防设计在经济方面的研究，在国内外仍属于初步探讨阶段，没有固定的标准。本文是在假定建筑火灾最终损失相同的情况下，针对两种建筑消防设计在防火设计方面的投入成本和投资经济效益的不同，运用经济学比较原理对其进行分析。该研究未能够完全考虑消防经济学中的所有元素，只是在优化投资阶段内针对投入成本和投入经济效益两方面对两种消防设计方式进行了评价，存在一定的局限性;同时未能够搜集到一些现行建筑的消防具体投资资金数额，无法与将两种设计方案进行实际数额比较;再加上性能化设计在国内外的发展仍处于过渡阶段，实施过程仍存在许多问题，数据不完善，体系建设仍不健全，只能够运用公式建模进行分析。

　　综合起来看，消防设计方式的转变仍处于过渡阶段，还存在许多技术问题和理论支持。我们迫切需要开发出更经济有效和更符合实际的消防安全工程技术,完善和发展消防安全工程理论[12]。

　　5.2 性能化设计的未来展望

　　性能化消防安全设计的目的是以最有效、最经济的方法从系统安全的角度将火灾的损失控制在最低限度，从而保证总体消防安全目标的实现，其设计方法具有灵活性和科学性，比传统“处方式”消防设计具有更多的优点。因此，目前这种设计已成为世界各国建筑消防设计的发展趋势，是不可抗拒的潮流。随着消防安全工程的快速发展，消防安全工程学已随着其潜力、复杂性以及应用性而在基础理论、方法学和实用工具领域得到较大的发展，性能化设计方法将会越来越完善。

　　参考文献

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　　[11]田玉敏.火灾预防与控制技术实施中的成本与效益研究[J].火灾科学,1999,8(3):57-66.

　　[12]倪照鹏,邱培芳等.我国开展建筑性能化防火设计技术研究的思路[J],消防科学与技术.2002 (5):18-23.

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文章名称： 建筑消防性能化设计的经济效益分析

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