也談自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量

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簡(jiǎn)介： 通過(guò)對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)奏效率的分析，提出了無(wú)吊頂場(chǎng)所梁柱布置不應(yīng)決定系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，指出了規(guī)范條文中的從屬關(guān)系，對(duì)系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性有一定的幫助。
關(guān)鍵字：自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng) 設(shè)計(jì)流量 無(wú)吊頂場(chǎng)所 梁柱布置 奏效率

1 設(shè)計(jì)流量的差異

<<自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范>>GB50084-2001[1]（以下簡(jiǎn)稱規(guī)范）已于2001年7月1日起施行。其5.0.1條確定了民用建筑和工 業(yè)廠房的系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本參數(shù)不應(yīng)低于表1的規(guī)定。

表1民用建筑和工業(yè)廠房的系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本參數(shù)

火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)

噴水強(qiáng)度

（L/min.m2）

作用面積

(m2)

噴頭工作壓力

(MPa)

輕危險(xiǎn)級(jí)

4

160

0.10

中危險(xiǎn)級(jí)

I級(jí)

6

II級(jí)

8

嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)

I級(jí)

12

260

II級(jí)

16

注：系統(tǒng)最不利點(diǎn)處噴頭的工作壓力，不應(yīng)低于0.05MPa。

同時(shí)9.1.3條談到：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)噴頭同時(shí)噴水的總流量確定，并給出了計(jì)算公式：。這兩條都是黑體字，需強(qiáng)制執(zhí)行。實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是地 下室、汽車庫(kù)等無(wú)吊頂場(chǎng)所（或通透性吊頂場(chǎng)所），系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的計(jì)算結(jié)果差異很大：

1.1 方案設(shè)計(jì)階段

給水排水專業(yè)在方案設(shè)計(jì)階段需確定消防用水量、消防水池及泵房的占地面積等，而這階段，結(jié)構(gòu)專業(yè)并不需要確定梁的型式及截面（一般 只確定豎向結(jié)構(gòu)型式），自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)所需用水量是靠5.0.1條來(lái)確定的，并由此確定消防水池大小。如中危險(xiǎn)II級(jí)的地下汽車庫(kù)系統(tǒng)流量 為8×160/60=21.3L/s，1小時(shí)的噴淋用水量為76.8m3。

1.2 初步設(shè)計(jì)或施工圖設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)進(jìn)行到初步設(shè)計(jì)階段時(shí)，結(jié)構(gòu)專業(yè)已能提供梁板柱的布置型式，給水排水專業(yè)得以根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行噴頭布置和最不利點(diǎn)處作用 面積的劃分和計(jì)算，問(wèn)題隨之而來(lái)了。對(duì)于象地下室、汽車庫(kù)這類場(chǎng)所，直立型噴頭的布置與梁的型式關(guān)系很大。規(guī)范7.1.1條"噴頭應(yīng)布 置在頂板或吊頂下易于接觸到火災(zāi)熱氣流并有利于均勻布水的位置。當(dāng)噴頭附近有障礙物時(shí)，應(yīng)符合本規(guī)范7.2節(jié)的規(guī)定或增設(shè)補(bǔ)償噴水強(qiáng)度的 噴頭。"為黑體字，屬?gòu)?qiáng)制性條文；而7.2節(jié)全部為"宜"類條款（條款前后約束不一致?這里暫且不予深究）。筆者也曾見(jiàn)過(guò)多 家設(shè)計(jì)院出的噴淋圖上有虛線表示(或灰度打印)結(jié)構(gòu)梁布置，噴頭基本上位于梁格中心(井字梁)或多個(gè)噴頭均勻布置在大梁格范圍，因噴頭布 置較密，按9.1.3條的要求計(jì)算出來(lái)的噴水量大大超過(guò)5.0.1條附表：據(jù)張永峰[2]先生對(duì)某汽車庫(kù)梁距為6.0m、6.8m、8.4m計(jì)算結(jié)果，按作用面 積法計(jì)算出的系統(tǒng)流量分別為25.3L/s()、31.9L/s、 46.5L/s（按逐點(diǎn)法計(jì)算出的系統(tǒng)流量分別為35L/s、42L/s、58L/s），差別在1.18、 1.50、2.18倍(與21.3L/s對(duì)比)。如此大的變化和差異 ，著實(shí)讓設(shè)計(jì)人員感到迷茫，難道系統(tǒng)流量是由結(jié)構(gòu)梁來(lái)決定的而非設(shè)置場(chǎng)所"火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)"來(lái)確定？這顯然不合常理，違背了建 筑防火性能化設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，與規(guī)范總則1.0.3條"自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)密切結(jié)合保護(hù)對(duì)象的功能和火災(zāi)特點(diǎn)......"相左 。

2 思考

對(duì)有關(guān)文獻(xiàn)[3]自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)奏效率進(jìn)行分析(見(jiàn)表2)，可以看出：一個(gè)噴頭所撲滅的火災(zāi)次數(shù)，占總奏效次數(shù)的百分比為 53.16%/95.81%=55.5%，意味著一半以上的火災(zāi)是靠一個(gè)噴頭開放解決問(wèn)題的；當(dāng)噴頭動(dòng)作數(shù)為6個(gè)時(shí)，奏效率為86.28%/95.81%=90%；當(dāng)噴頭動(dòng) 作數(shù)為10個(gè)時(shí)，奏效率為89.46%/95.81%=93.4%；當(dāng)噴頭動(dòng)作數(shù)上升至20個(gè)時(shí)，其奏效率已達(dá)96%(92.02%/95.81%)?？紤]加權(quán)平均未統(tǒng)計(jì)噴頭個(gè) 數(shù)的107次奏效案例，20個(gè)噴頭時(shí)滅火成功率為(1+2.63%)×92.02/95.81=98.6%。再增加噴頭的動(dòng)作數(shù)量對(duì)提高火災(zāi)撲救率沒(méi)有多少作用，噴頭 動(dòng)作數(shù)在30個(gè)以上的火災(zāi)案例不到0.5%，工程設(shè)計(jì)中無(wú)需盲目加大設(shè)計(jì)流量。

表21969~1978年紐約8000座高層建筑4061次火災(zāi)中自動(dòng)噴水系統(tǒng)奏效率分析表

噴頭動(dòng)作數(shù)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

奏效次數(shù)

2159

653

302

193

120

77

43

43

18

奏效率(%)

53.16

16.08

7.44

4.75

2.95

1.90

1.06

1.06

0.44

累計(jì)奏效率(%)

53.16

69.24

76.68

81.43

84.38

86.28

87.34

88.40

88.84

噴頭動(dòng)作數(shù)

10

11

12

13

14

15

16

17

18

奏效次數(shù)

25

13

20

9

15

11

9

6

6

奏效率(%)

0.62

0.32

0.49

0.22

0.37

0.27

0.22

0.15

0.15

累計(jì)奏效率(%)

89.46

89.78

90.27

90.49

90.86

91.13

91.35

91.50

91.65

噴頭動(dòng)作數(shù)

19

20

21~25

26~30

>30

未計(jì)噴頭動(dòng)作數(shù)

未奏效次數(shù)

奏效次數(shù)

3

12

16

12

19

107

170

奏效率(%)

0.07

0.30

0.39

0.30

0.47

2.63

4.19(未奏效)

累計(jì)奏效率(%

91.72

92.02

92.41

92.71

93.18

95.81

100(閉合)

再來(lái)看看未奏效原因分析表[3](見(jiàn)表3)：超過(guò)半數(shù)的不成功案例是因?yàn)楣┧y門被關(guān)閉，這是現(xiàn)在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中必須采用信號(hào)閘閥的 原因；爆炸性火災(zāi)從來(lái)就是一種災(zāi)難，難已撲救，應(yīng)以預(yù)防為主；普及噴淋系統(tǒng)設(shè)置場(chǎng)所、改正建筑物自身缺點(diǎn)可以提高滅火成功率。

表31969~1978年紐約8000座高層建筑4061次火災(zāi)中自動(dòng)噴水系統(tǒng)未奏效原因分析表

原因

分析

閥門被

關(guān)閉

閃燃或

爆炸性

火災(zāi)

縱

火

只部分樓層設(shè)有系統(tǒng)

建筑物

缺點(diǎn)

暴露面

過(guò)大

貯水箱

放空

其它

原因

次數(shù)

88

26

12

12

10

8

3

11

百分比（%）

51.76

15.29

7.06

7.06

5.88

4.71

1.77

6.47

累計(jì)百分比（%）

51.76

67.05

74.11

81.17

87.05

91.76

93.53

100

附注：之所以選用"技術(shù)遠(yuǎn)不如目前發(fā)達(dá)"[1]的1969~1978年間的資料，是因?yàn)楝F(xiàn)代的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)更完善，早期的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 更有代表性。

最能說(shuō)明自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)效能的一起火災(zāi)案例[3]是：1991年2月23日美國(guó)賓夕弗尼亞州費(fèi)城子午廣場(chǎng)1號(hào)高層辦公樓(僅地下室和第30、31 、34、35層設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng))發(fā)生火災(zāi)，大火自第22層一直燒到了第30層，燃燒時(shí)間已達(dá)11個(gè)多小時(shí)，消防隊(duì)員為避免更大傷亡(已死3名 )決定撤退，結(jié)果奇跡般地靠第30層開放的9個(gè)噴淋頭控制和撲滅了大火。因此費(fèi)城市總結(jié)強(qiáng)調(diào)："任何時(shí)候都要記住這次火災(zāi)的教訓(xùn)，不 管何時(shí)建造的高層建筑，都要有水噴淋系統(tǒng)的保護(hù)"[3]。9個(gè)噴淋頭，系統(tǒng)流量也就在12L/s左右。此例也可看出上海市消防局推廣普及 "簡(jiǎn)易自動(dòng)噴水滅火裝置"[4]是務(wù)實(shí)的做法。

超流量的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)并不安全有效，經(jīng)濟(jì)合理性也差。90%的成功撲救火災(zāi)案例只開放了6個(gè)噴頭，系統(tǒng)流量不到10L/s，如果選用 21.3L/s(中危險(xiǎn)II級(jí))的噴淋泵，流量都超出了1倍以上，泄壓閥非設(shè)置不可，而且要求泄壓閥具有良好的性能，但系統(tǒng)一直處于超壓工作狀態(tài) ，是否安全值得質(zhì)疑。

回頭再看看8.4m梁距[2]的噴頭布置，每個(gè)大梁格內(nèi)(8.4X8.4m)布置了4X4=16個(gè)噴頭，顯然是多了(正常的應(yīng)是6~8個(gè))，噴水強(qiáng)度高達(dá)17.35 L/min.m2，比嚴(yán)重危險(xiǎn)(II)級(jí)的噴水強(qiáng)度(16L/min.m2)還要大（開發(fā)商不心痛嗎？）?？紤]梁的障礙而將梁兩側(cè)的噴頭加密到1.6m左右，跳噴 現(xiàn)象隨之而來(lái)。超流量不安全、跳噴也不安全。多出的水池儲(chǔ)量和大功率水泵、多出的噴頭和管道除了能增加造價(jià)外，確實(shí)不能給我們一個(gè)高 成功率的保證。

3 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)作為當(dāng)今世界上公認(rèn)的最為有效的自救滅火系統(tǒng)，其可靠性、經(jīng)濟(jì)性、奏效率應(yīng)當(dāng)是設(shè)計(jì)人員所追求和發(fā)揚(yáng)光大的，也是 規(guī)范制定人員的初衷。梁柱布置不應(yīng)當(dāng)成為確立系統(tǒng)流量的依據(jù)。規(guī)范9.1.3條的計(jì)算結(jié)果應(yīng)受到5.0.1條的制約，當(dāng)超出較多時(shí)，應(yīng)予以調(diào)整 。

參考文獻(xiàn)

1.中華人民共和國(guó)公安部.GB50084-2001 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范.北京.中國(guó)計(jì)劃出版社，2001

2.張永峰.對(duì)汽車庫(kù)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些看法.給水排水，2002，28(4)：88~89

3.張永勝，等.自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng).消防技術(shù)與產(chǎn)品信息(增刊,1997年12月修訂版)：2,232~233

4.張兆憲，等.低壓灑水噴頭和簡(jiǎn)易自動(dòng)噴水滅火裝置.給水排水，2002，28(3)：94~96