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新聞主題 |
發(fā)電機(jī)房自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 |
摘要：根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045—95）1997年的修訂條文表明，高層建筑內(nèi)的發(fā)電機(jī)房應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)，而以往發(fā)電機(jī)房則采用氣體滅火系統(tǒng)。目前水噴霧滅火系統(tǒng)的噴頭布置一般采用平面布置和立體布置兩種方法?？得魉构驹诒疚奶接懥烁邔咏ㄖ?nèi)柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，詳述了平面和立體布置法兩種設(shè)計(jì)方案，經(jīng)比較后推薦采用平面布置法。
一、水噴霧滅火機(jī)理
水噴霧消防安全系統(tǒng)工作時(shí)，水通過(guò)專用的噴灑裝置后，形成細(xì)小水霧形態(tài)，對(duì)火情進(jìn)行撲滅和控制，由于形成的水霧非常細(xì)小，噴發(fā)到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，水霧可以迅速汽化，因此可以有效的提高水的滅火效率，增加冷卻效果，根據(jù)計(jì)算使用大約1千克水就可以在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)吸收4504千焦耳的熱量。所以，水噴霧消防裝置可以通過(guò)物理和化學(xué)作用有效的控制、撲滅火情，冷卻火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。而且，水霧在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中可以迅速汽化，如果空氣中包含35%以上的水蒸氣時(shí)，可以有效隔離氧氣，形成室息效果，阻止燃燒。
（1）如果遇到引發(fā)火情的燃燒物是液體，而且不溶于水的情況時(shí)，水噴霧消防裝置可以對(duì)燃燒物起到?jīng)_擊效果，形成乳化層并有效阻止液體燃燒。
（2）如果應(yīng)用在引發(fā)火情的燃燒物是液體，而且可以溶于水的情況時(shí)，水噴霧消防裝置可以使用水稀釋可燃液體，當(dāng)可燃液體稀釋到一定的程度時(shí)，就可以達(dá)到阻燃的作用，而且，水霧在蒸發(fā)時(shí)會(huì)吸取熱量，降低可燃液體和火情現(xiàn)場(chǎng)的溫度，更有效的撲滅火情。
水噴霧消防裝置主要就是通過(guò)沖擊乳化、冷卻降溫、窒息、稀釋的作用控制和撲滅火情。
二、水噴霧系統(tǒng)組成及特點(diǎn)
1、系統(tǒng)組成
水噴霧滅火系統(tǒng)由雨淋閥組、水源控制閥、試驗(yàn)閥、回流閥、管網(wǎng)、水霧噴頭、火災(zāi)探測(cè)器、供水設(shè)備、控制柜等設(shè)備和組件組成。水霧噴頭是系統(tǒng)的重要組件，用于滅火的水霧噴頭壓力不應(yīng)小于0.35MPa;用于范虎冷卻的壓力不應(yīng)小于0.2MPa。
2、水噴霧特點(diǎn)
（1）在以水為滅火劑的自動(dòng)滅火系統(tǒng)中，水噴霧滅火系統(tǒng)是唯一兼有直接滅火和防護(hù)冷卻功能的固定滅火系統(tǒng)。
（2）水噴霧滅火（水滴直徑不大于1000μm）的效率比自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的水滴（水滴直徑2000-4000μm）高，耗水量較小。
（3）水噴霧系統(tǒng)是直接向保護(hù)對(duì)象表面噴射水霧的方式實(shí)現(xiàn)其防護(hù)目的的，還具有乳化和稀釋的作用。
（4）水噴霧滅火系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)房響應(yīng)時(shí)間有明確的要求，用于滅火時(shí)間不應(yīng)大于45s。
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圖1 發(fā)電機(jī)房噴淋滅火系統(tǒng)演示圖
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圖2 水噴霧系統(tǒng)啟動(dòng)步驟圖 |
三、設(shè)計(jì)方案
以深圳高層樓宇的地下室發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有一組常載500kW自啟動(dòng)康明斯柴油發(fā)電機(jī)組為例。
1、平面布置法
由于高層建筑物內(nèi)的自備發(fā)電機(jī)組及油箱高度較低，故可采用平面布置法來(lái)設(shè)計(jì)水噴霧滅火系統(tǒng)。
（1）確定設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度W
柴油發(fā)電機(jī)房火災(zāi)定性為液體火災(zāi)。發(fā)電機(jī)組一般選用0號(hào)柴油，其閃點(diǎn)≥65℃，經(jīng)查《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《噴霧規(guī)范》）設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度為20L/（minm²）、持續(xù)噴霧時(shí)間為0.5h。
（2）計(jì)算保護(hù)面積S
發(fā)電機(jī)房的保護(hù)面積按機(jī)房實(shí)際使用面積來(lái)計(jì)算（應(yīng)扣除墻、柱的面積），S發(fā)=50.15m²。儲(chǔ)油間的保護(hù)面積為儲(chǔ)油間的實(shí)際使用面積，S儲(chǔ)=320m²。
儲(chǔ)油間設(shè)在發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)，由于火災(zāi)時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)組威脅大而占地面積不大，故可與發(fā)電機(jī)房視為同一保護(hù)區(qū)，即水霧噴頭同時(shí)噴霧。
（3）計(jì)算水霧噴頭流量q
要計(jì)算q，首先要確定水霧噴頭的型號(hào)。為了節(jié)約投資應(yīng)選霧化角較大的噴頭以保證其在相同的水壓下保護(hù)面積較大，一般選用ZSTG10/114型高速噴射器（黃銅材質(zhì)），該噴射器霧化角較大、流量適中，適用于保護(hù)閃點(diǎn)在66℃以上的易燃液體。
q=K（10-P）0.5≈81.94L/min
式中p——最小滅火壓力，P=0.35MPa；
K——水霧噴頭流量系數(shù)，K=43.8。
（4）計(jì)算所需噴頭的最小數(shù)量N
N發(fā)=S發(fā)·W/q≈12個(gè)
N儲(chǔ)=S儲(chǔ)·W/q≈1個(gè)
（5）噴頭布置
噴頭的合理布置可使噴霧均勻地完全覆蓋保護(hù)對(duì)象以確保噴霧強(qiáng)度?！秶婌F規(guī)范》第3.2.3條規(guī)定“水霧噴頭與保護(hù)對(duì)象之間的距離不得大于水霧噴頭的有效射程"，第3.2.4條規(guī)定“水霧噴頭的平面布置方式可為矩形或菱形。當(dāng)按矩形布置時(shí)，水霧噴頭之間的距離不應(yīng)大于1.4倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑；當(dāng)按菱形布置時(shí)，水霧噴頭之間的距離不應(yīng)大于1.7倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑”，故應(yīng)根據(jù)噴頭有效射程、水霧錐底圓半徑來(lái)布置噴頭，也就是說(shuō)水霧要直接噴射到并完全覆蓋保護(hù)對(duì)象。水霧噴頭用于滅火時(shí)的水平射程宜算到噴頭水平噴射曲線上線最高點(diǎn)止，當(dāng)P=0.35MPa時(shí)，ZSTG10/114型噴頭的水平有效射程為1.70m，垂直有效射程為3m。
設(shè)計(jì)中應(yīng)注意噴頭與油箱的距離≤0.7m，噴頭布置后還應(yīng)校核噴頭間距及水霧覆蓋情況。
① 發(fā)電機(jī)房
● 發(fā)電機(jī)組高度按2m計(jì)，噴頭安裝高度距發(fā)電機(jī)組1.3m，水霧錐底圓半徑R為1.5m；
● 噴頭間距為1.9m<1.4R（2.1m）；
● 角a與噴頭間距為1.46m<1.5m；
● 角b與噴頭間距為1.21m<1.5m。
② 儲(chǔ)油間
油箱頂面距地面高度按2m計(jì)，噴頭安裝高度距油箱0.7m，水霧錐底圓半徑R=0.94m。噴頭距地2.7m，水霧錐底圓半徑R=2.3m。儲(chǔ)油間為三角形，油箱只可放在fg-h-ij范圍內(nèi)，可按R=0.94m來(lái)校核f、g、h、i、j點(diǎn)的水霧覆蓋情況?？紤]儲(chǔ)油間地面通常設(shè)有集油溝，還應(yīng)按R=2.3m來(lái)校核c、d、e點(diǎn)水霧覆蓋情況。
③ 各點(diǎn)與噴頭間距：
角f為0.75m<0.94m;角e為1.62m<2.3m;角c為1.88m<2.3m;角d為2.01m<2.3m。
（6）水力計(jì)算
水力計(jì)算按《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的方法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見圖2?！秶婌F規(guī)范》第3.1.3條規(guī)定“當(dāng)用于滅火時(shí)水霧噴頭的工作壓力不應(yīng)小于0.35MPa”，故最不利噴頭的起始?jí)毫?yīng)按0.35MPa計(jì)，計(jì)算公式為q=。由于水噴霧系統(tǒng)采用開式噴頭，應(yīng)根據(jù)特性系數(shù)法計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)際流量、水頭損失等，若用估算法則偏差較大，可能會(huì)導(dǎo)致噴出的不是水霧。
計(jì)算中應(yīng)隨時(shí)校核噴頭的設(shè)計(jì)值是否在其正常值的范圍內(nèi)，ZSTG10/114型高速噴射器的正常工作壓力
為0.28～0.5MPa，對(duì)應(yīng)的正常流量為1.22～1.63L/s，從圖2中可見每個(gè)噴頭的流量均在此范圍內(nèi)。計(jì)算完畢還應(yīng)校核每個(gè)管段流速（見表1）。各管段流速V<5m/s，符合《噴霧規(guī)范》的規(guī)定。
表1 管道流速校核
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管段
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管徑(mm)
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流量Q(L/s)
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Kc
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流速V(mis)
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1-2
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25
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1.375
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1.883
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2.91
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2-3
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32
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2.77
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1.05
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2.91
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3-4
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50
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5.54
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0.47
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2.60
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4-5
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80
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11.12
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0.204
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2.27
|
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5-6
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80
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12.55
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0.204
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2.56
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6-7
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100
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18.17
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0.115
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2.09
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11-5
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25
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1.43
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1.883
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2.69
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注：V=Kc·Q
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（7）管道布置
管道布置應(yīng)盡量考慮噴霧管網(wǎng)的均勻性，配水支管宜在配水管兩側(cè)均勻分布，這樣既便于計(jì)算又利于每個(gè)噴頭的噴霧流量大小相近，當(dāng)然也可采用放大配水支管管徑的辦法使管網(wǎng)均勻，但這樣做要增加投資。
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圖3 柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧系統(tǒng)布置平面圖 |
2、立體布置法
立體布置法是傳統(tǒng)的布置方法。
（1）確定噴霧強(qiáng)度
同平面布置法。
（2）計(jì)算保護(hù)面積S
保護(hù)面積應(yīng)按保護(hù)對(duì)象外表面積確定。發(fā)電機(jī)組最大外形尺寸：長(zhǎng)x寬x高=3800mm×1594mm×1963mm，其外表面是不規(guī)則的，保護(hù)面積應(yīng)按包容發(fā)電機(jī)組的最小規(guī)則形體的外表面積來(lái)計(jì)算，S發(fā)電機(jī)=27.3m²。
通常在儲(chǔ)油間內(nèi)設(shè)能儲(chǔ)存8h所需柴油量的油箱，油箱一般架高1m以使油靠重力流入發(fā)電機(jī)組。設(shè)計(jì)中燃油耗量為94Lh，柴油密度按0.85g/mL計(jì)，則油箱容量≈885L，故設(shè)1m×1m×1m油箱1個(gè)，S儲(chǔ)=5m²。
（3）計(jì)算水霧噴頭流量q
同平面布置法。
（4）計(jì)算所需噴頭的最小數(shù)量N
N發(fā)=S發(fā)·W/q≈7個(gè)
N儲(chǔ)=S儲(chǔ)·W/q≈2個(gè)
（5）噴頭布置
為了達(dá)到直接噴射的目的，發(fā)電機(jī)組周邊設(shè)了8個(gè)噴頭，比計(jì)算結(jié)果多設(shè)了1個(gè)。儲(chǔ)油間若按油箱每個(gè)面設(shè)噴頭，得設(shè)5個(gè)噴頭，這顯然不合理。由于油箱高度僅為1m，故僅在油箱頂部及底部各設(shè)1個(gè)噴頭即可達(dá)到直接噴射的目的。
（6）水力計(jì)算
根據(jù)噴頭數(shù)量預(yù)估管徑，進(jìn)行水力試算，分別計(jì)算支管1、2、3至交叉點(diǎn)6的壓力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，重新進(jìn)行水力計(jì)算，以達(dá)到節(jié)點(diǎn)6各支管壓力平衡為止（需調(diào)整1-6支管、7-6支管管徑，減少水損）。
系統(tǒng)至17節(jié)點(diǎn)處的計(jì)算流量為：Qj=19.9L/s，根據(jù)《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50219-2014第7.1.4條，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量為：19.9*1.05=20.9L/s。
對(duì)于多分支、不對(duì)稱系統(tǒng)，需進(jìn)行多次水力試算，調(diào)整管網(wǎng)布置，以達(dá)到節(jié)點(diǎn)各支管壓力平衡。再以調(diào)整后的管網(wǎng)進(jìn)行最終的水力計(jì)算。
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圖4 柴油發(fā)電機(jī)房水管分布圖 |
3、方案比較
表2 發(fā)電機(jī)房布置方案對(duì)比表
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項(xiàng)目
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平面布置法
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立體布置法
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設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度[L/（minm²）]
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20
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20
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保護(hù)面積（m³）
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53.35
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32.3
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水霧噴頭流量（L/min）
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81.94
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81.94
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噴頭數(shù)量（個(gè)）
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13
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10
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頭布置噴
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噴頭均布，噴頭安裝高度一致
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噴頭繞發(fā)電機(jī)組四周布置，噴頭安裝高度差別較大
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水力計(jì)算
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簡(jiǎn)單
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復(fù)雜
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系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量（L/s）
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18.17
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13.9
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系統(tǒng)所需最小壓力（MPa）
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0.465
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0.4519
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由表2可見，平面布置法與傳統(tǒng)的立體布置法相比，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量值、壓力值大，噴頭數(shù)多，故系統(tǒng)更安全。此外其機(jī)組布置更靈活，系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)闄C(jī)組挪位或型號(hào)改變而受影響，而立體布置法則難于做到。因此，對(duì)建筑物內(nèi)的自備發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)推薦采用平面布置方式。
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