多區(qū)域地下發(fā)電機房水噴霧設計探討

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簡介： 本文結(jié)合福州長城沃爾瑪購物廣場地下柴油發(fā)電機房的水噴霧設計，提出了當保護對象的保護面積較大或保護對象的數(shù)量較多時，利用多臺雨淋閥組分別控制幾個防火區(qū)內(nèi)的水噴霧系統(tǒng)有關問題。
關鍵字：防火分區(qū) 水霧噴頭 雨淋閥組

隨著現(xiàn)在高層建筑的蓬勃發(fā)展，及其綜合功能越來越強，一個大型高層建筑群往往有幾個不同的業(yè)主及其用途，造成發(fā)電機組需設置多臺。同時因發(fā)電機房面積過大，導致水噴霧系統(tǒng)流量過大，在此條件下，如何向多區(qū)域大面積發(fā)電機房進行水噴霧系統(tǒng)供水及控制成為一個核心問題。本文結(jié)合福州長城沃爾瑪購物廣場的工程實例提出解決措施。

一, 工程概況

福州長城沃爾瑪購物廣場位于福州市六一路和福馬路交界處，是租用旺龍大廈裙房一至三層的大型超市。旺龍大廈由三座塔樓和五層裙房組成，主樓C樓地面二十層，A、B兩座塔樓十八層，地下室一層，是以商業(yè)、辦公寫字、住宅為主的建筑群。其中主樓為福州市國稅局， 沃爾瑪購物廣場設獨立的中央空調(diào)系統(tǒng)。原有地下室柴油發(fā)電機房設有兩臺300KW（消防主電源，服務于沃爾瑪超市）和一臺260KW（國稅局專用）的機組，由于用電負荷的增加，新增一臺300KW（其余住宅和桑拿用）的發(fā)電機組，機組總負荷為1160KW。

目前由于商場出租且新增發(fā)電機需變更設計。原設計是設鹵代烷1211氣體滅火系統(tǒng)，由于諸多原因尚未施工。該系統(tǒng)與水噴霧相比具有投資大、設備多、氣體有污染等缺點已被淘汰。根據(jù)《水噴霧滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50219-95)(以下簡稱《霧規(guī)》)第“1.0.3條水噴霧滅火系統(tǒng)可用于撲救閃點高于60℃的液體火災…”的要求變更設計采用設水噴霧系統(tǒng)。現(xiàn)針對水噴霧設計的幾個問題進行探討如下：

二,水噴霧系統(tǒng)設計有關問題

該柴油發(fā)電機組水噴霧系統(tǒng)設計的四個基本設計參數(shù)：設計噴霧強度20L/min·，持續(xù)噴霧時間0.5h，水噴霧工作壓力不應小于0.35Mpa，響應時間不應大于45s。

保護面積的確定

根據(jù)《霧規(guī)》第3.1.5.1條規(guī)定，柴油機組應按外表面面積確定；而第3.1.6條規(guī)定日用油間則

應按使用面積確定。因此導致了水噴霧噴頭的兩種保護方法：立體保護和平面保護?？紤]到柴油發(fā)電機四周及頂部均有著火的可能性，雖然用立體保護能使有效噴水強度的水霧直接噴射覆蓋火源，達到控火、滅火之目的。但是筆者認為建筑物內(nèi)的自備發(fā)電機房水噴霧滅火系統(tǒng)采用實際使用面積來設計較為合理。原因有三：（1）對于設在室內(nèi)的小型發(fā)電機組，由于其高度一般為2.0m左右，而高速水霧噴頭的垂直有效射程可達3.0m，機體一般能處在水霧噴頭的有效射程內(nèi)，采用平面保護可以達到直噴的效果。也不會因以后機組的挪位或型號的改變而更改系統(tǒng)。（2）配水支管繞機組四周布置，特別是同一機房內(nèi)有兩臺機組時（參看圖一），管道和噴頭的安裝會很困難，而且會極大的妨礙日常操作。（3）通常采用實際使用面積比保護對象的外表面面積大，所設噴霧噴頭較多，這樣噴霧強度更大，更安全。

確定噴頭個數(shù)和系統(tǒng)流量

水霧噴頭分中速噴頭和高速噴頭。中速噴頭一般用于防護冷卻，其壓力0.15～0.50Mpa，水滴

粒徑為0.4～0.8mm，高速噴頭一般用于滅火、控火，其壓力0.25～0.70Mpa，水滴粒徑為0.3～0.4mm。柴油發(fā)電機房應選用高速水霧噴頭?，F(xiàn)國內(nèi)發(fā)電機房一般選用上海消防器材總廠生產(chǎn)的ZSTG10/114

型高速噴射器。水霧噴頭的流量按下式計算：

（7.1.1）

其中K＝43.8，在0.35Mpa的壓力下流量為81.9L/min。

保護對象的水霧噴頭的計算數(shù)量應按下式計算：

（7.1.2）

本例中三個機房的實際使用面積分別為54、26、21，儲油間實際使用面積為19，

經(jīng)計算分別所需噴頭數(shù)為13、7、5、5個。而據(jù)現(xiàn)場條件和噴頭的布置要求，其平面布置方式可為矩形或菱形。當按矩形布置時，水霧噴頭之間的距離不應大于1.4倍水霧噴頭的水霧錐底園半徑；

當按菱形布置時，水霧噴頭之間距離不應大于1.7倍水霧噴頭的水霧錐底園半徑。實際布置的噴頭數(shù)為13、7、5、6個，機房水霧噴頭平面布置見下圖（一）：

系統(tǒng)的計算流量按下式計算：

（7.1.3）

系統(tǒng)的設計流量為（1.05～1.10）Qj，經(jīng)計算系統(tǒng)設計流量為44.43～46.54l/s。很顯然系統(tǒng)流量較大，水噴霧泵的選擇成為一個難題。

3、水噴霧泵的選型

如何選擇系統(tǒng)的加壓送水設備呢？通常有兩種方法：

采用獨立的消防泵，這種方法增加了消防泵的臺數(shù)，既浪費投資又增加建筑占地面積，所以在實際設計中很少采用。

與建筑內(nèi)的消防泵共用（均需滿足流量和壓力前提下），這里有兩種共用方式：即與消

火栓泵共用和與噴淋泵共用。建筑內(nèi)同一時間內(nèi)的火災次數(shù)按一次考慮，由于水噴霧系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)不需同時開啟，而消火栓系統(tǒng)有可能開啟，因此筆者認為適合與噴淋泵共用。

噴霧系統(tǒng)的設計

前面已經(jīng)提及，為節(jié)省投資，水噴霧系統(tǒng)與噴淋供水系統(tǒng)共用，且雨淋閥必須在自動噴水滅

火系統(tǒng)的報警閥前（沿水流方向）分開設置。但噴淋泵的壓力雖然足夠，流量（30l/s<44.43l/s）卻不夠。根據(jù)《霧規(guī)》第6.0.5條“當保護對象的保護面積較大或保護對象的數(shù)量較多時，水噴霧滅火系統(tǒng)宜設多臺雨淋閥，并利用雨淋閥控制同時噴霧的水噴霧噴頭數(shù)量”。因此在本例設計中將機房和儲油間分為二個防火分區(qū)，設兩臺雨淋閥組。《高層民用建筑設計防火規(guī)范》第4.1.3.1和4.1.3.2條規(guī)定柴油發(fā)電機房和儲油間的隔墻都符合防火墻耐火等級，且門均為防火門，所以可以認為柴油發(fā)電機房和儲油間是獨立的防火系統(tǒng)，劃分為二個防火分區(qū)內(nèi)的水噴霧系統(tǒng)不需同時動作。

根據(jù)圖（二）的原理圖，結(jié)合前面圖（一）平面布置圖可以看出，本例將面積為54和26的機房化為防火分區(qū)Ⅰ，用水量為27.3l/s；將面積為21的機房和面積為19的儲油間化為防火分區(qū)Ⅱ，用水量為15.6l/s。每個防火分區(qū)設一個水噴霧系統(tǒng)并由一臺雨淋閥組控制，減少了每個水噴霧滅火系統(tǒng)的水量。根據(jù)《霧規(guī)》第7.1.4條“當采用雨淋閥控制同時噴霧的水霧噴頭數(shù)量時，水噴霧滅火系統(tǒng)的計算流量應按系統(tǒng)中同時噴霧的水霧噴頭的最大用水量確定”。因此該水噴霧系統(tǒng)的計算流量按防火分區(qū)Ⅰ中同時噴霧的最大用水量27.3l/s確定，噴淋泵可以滿足要求。

其它幾個問題

系統(tǒng)的防超壓。由于系統(tǒng)共用噴淋泵，在地下一層的水噴霧系統(tǒng)壓力遠大于工作壓力，

使得水霧噴頭噴水強度過大，考慮到水噴霧泵工作時，消火栓泵可能同時開啟，要保證消火栓泵的用水量，就會使水噴霧系統(tǒng)的持續(xù)噴霧時間達不到0.5h。因此必須采取減壓措施。

水噴霧消防泵所需揚程H應按以下公式計算： H=h1+h2+h3

式中： h1——最不利點水霧噴頭的實際工作壓力（0.35Mpa），

h2——系統(tǒng)管道沿程水頭損失及局部水頭損失之和，

h3——最不利點水霧噴頭與系統(tǒng)管道入口或消防水池最低水位之間的高程差。

據(jù)上式計算H一般在0.45Mpa左右，因此宜在雨淋閥前設減壓穩(wěn)壓閥，閥后壓力控制在0.45～0.50Mpa。

（2）系統(tǒng)響應時間?！鹅F規(guī)》第3.1.4規(guī)定“水噴霧滅火系統(tǒng)的響應時間，當用于滅火時不應大于45s”。系統(tǒng)的響應時間由信號傳輸時間和水流到達時間組成。水噴霧系統(tǒng)應設有自動控制、手動控制和應急操作三種控制方式。自動控制從定溫火災探測器感溫動作發(fā)出火災信號，并將信號輸入控制盤，由控制盤再將信號分別自動閥，自動啟動水噴霧泵大約需10s左右，因此必須縮短雨淋閥到最不利水霧噴頭的距離，減少水流到達時間。故雨淋閥通常設在發(fā)電機房附近的雨淋閥室內(nèi)，既保證響應時間又方便應急操作。

三，結(jié)論

本文經(jīng)過技術經(jīng)濟分析，在節(jié)省投資、減少建筑占地面積的前提下，提出了水噴霧泵共用噴淋泵。當噴淋泵不能滿足系統(tǒng)流量時，把大面積具有獨立防火系統(tǒng)的發(fā)電機房和儲油間分為二個防火分區(qū)，設置兩臺雨淋閥組分別控制。

隨著水噴霧滅火系統(tǒng)在高程建筑中的應用越來越多，而《水噴霧滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》中還存在一些不夠清晰和完善的地方，以上只是本人在參加實際工程設計中的一些個人看法，不足之處請專家、同行給予指正。

參考文獻

《水噴霧滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50219－95）

《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GB50045－95）

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