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新聞主題 |
發(fā)電機房自動噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 |
摘要：根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50045—95）1997年的修訂條文表明，高層建筑內(nèi)的發(fā)電機房應(yīng)設(shè)置自動噴淋滅火系統(tǒng)，而以往發(fā)電機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)電機房水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計，詳述了平面和立體布置法兩種設(shè)計方案，經(jīng)比較后推薦采用平面布置法。
一、水噴霧滅火機理
水噴霧消防安全系統(tǒng)工作時，水通過專用的噴灑裝置后，形成細(xì)小水霧形態(tài)，對火情進(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)場時，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)計算使用大約1千克水就可以在火災(zāi)現(xiàn)場吸收4504千焦耳的熱量。所以，水噴霧消防裝置可以通過物理和化學(xué)作用有效的控制、撲滅火情，冷卻火災(zāi)現(xiàn)場。而且，水霧在火災(zāi)現(xiàn)場中可以迅速汽化，如果空氣中包含35%以上的水蒸氣時，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，水噴霧消防裝置可以對燃燒物起到?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，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，就可以達(dá)到阻燃的作用，而且，水霧在蒸發(fā)時會吸取熱量，降低可燃液體和火情現(xiàn)場的溫度，更有效的撲滅火情。
水噴霧消防裝置主要就是通過沖擊乳化、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
1、系統(tǒng)組成
水噴霧滅火系統(tǒng)由雨淋閥組、水源控制閥、試驗閥、回流閥、管網(wǎng)、水霧噴頭、火災(zāi)探測器、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
（1）在以水為滅火劑的自動滅火系統(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)對象表面噴射水霧的方式實現(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)對發(fā)電機房響應(yīng)時間有明確的要求，用于滅火時間不應(yīng)大于45s。
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圖1 發(fā)電機房噴淋滅火系統(tǒng)演示圖
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圖2 水噴霧系統(tǒng)啟動步驟圖 |
三、設(shè)計方案
以深圳高層樓宇的地下室發(fā)電機房內(nèi)設(shè)有一組常載500kW自啟動康明斯柴油發(fā)電機組為例。
1、平面布置法
由于高層建筑物內(nèi)的自備發(fā)電機組及油箱高度較低，故可采用平面布置法來設(shè)計水噴霧滅火系統(tǒng)。
（1）確定設(shè)計噴霧強度W
柴油發(fā)電機房火災(zāi)定性為液體火災(zāi)。發(fā)電機組一般選用0號柴油，其閃點≥65℃，經(jīng)查《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱《噴霧規(guī)范》）設(shè)計噴霧強度為20L/（minm²）、持續(xù)噴霧時間為0.5h。
（2）計算保護(hù)面積S
發(fā)電機房的保護(hù)面積按機房實際使用面積來計算（應(yīng)扣除墻、柱的面積），S發(fā)=50.15m²。儲油間的保護(hù)面積為儲油間的實際使用面積，S儲=320m²。
儲油間設(shè)在發(fā)電機房內(nèi)，由于火災(zāi)時對發(fā)電機組威脅大而占地面積不大，故可與發(fā)電機房視為同一保護(hù)區(qū)，即水霧噴頭同時噴霧。
（3）計算水霧噴頭流量q
要計算q，首先要確定水霧噴頭的型號。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）計算所需噴頭的最小數(shù)量N
N發(fā)=S發(fā)·W/q≈12個
N儲=S儲·W/q≈1個
（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)對象以確保噴霧強度。《噴霧規(guī)范》第3.2.3條規(guī)定“水霧噴頭與保護(hù)對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，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，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、水霧錐底圓半徑來布置噴頭，也就是說水霧要直接噴射到并完全覆蓋保護(hù)對象。水霧噴頭用于滅火時的水平射程宜算到噴頭水平噴射曲線上線最高點止，當(dāng)P=0.35MPa時，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)電機房
● 發(fā)電機組高度按2m計，噴頭安裝高度距發(fā)電機組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 儲油間
油箱頂面距地面高度按2m計，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來校核f、g、h、i、j點的水霧覆蓋情況。考慮儲油間地面通常設(shè)有集油溝，還應(yīng)按R=2.3m來校核c、d、e點水霧覆蓋情況。
③ 各點與噴頭間距：
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）水力計算
水力計算按《建筑給水排水設(shè)計手冊》中的方法進(jìn)行計算，結(jié)果見圖2。《噴霧規(guī)范》第3.1.3條規(guī)定“當(dāng)用于滅火時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壓力應(yīng)按0.35MPa計，計算公式為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)法計算系統(tǒng)的實際流量、水頭損失等，若用估算法則偏差較大，可能會導(dǎo)致噴出的不是水霧。
計算中應(yīng)隨時校核噴頭的設(shè)計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，對應(yīng)的正常流量為1.22～1.63L/s，從圖2中可見每個噴頭的流量均在此范圍內(nèi)。計算完畢還應(yīng)校核每個管段流速（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
|
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
|
80
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12.55
|
0.204
|
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
|
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，這樣既便于計算又利于每個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）確定噴霧強度
同平面布置法。
（2）計算保護(hù)面積S
保護(hù)面積應(yīng)按保護(hù)對象外表面積確定。發(fā)電機組最大外形尺寸：長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)電機組的最小規(guī)則形體的外表面積來計算，S發(fā)電機=27.3m²。
通常在儲油間內(nèi)設(shè)能儲存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)電機組。設(shè)計中燃油耗量為94Lh，柴油密度按0.85g/mL計，則油箱容量≈885L，故設(shè)1m×1m×1m油箱1個，S儲=5m²。
（3）計算水霧噴頭流量q
同平面布置法。
（4）計算所需噴頭的最小數(shù)量N
N發(fā)=S發(fā)·W/q≈7個
N儲=S儲·W/q≈2個
（5）噴頭布置
為了達(dá)到直接噴射的目的，發(fā)電機組周邊設(shè)了8個噴頭，比計算結(jié)果多設(shè)了1個。儲油間若按油箱每個面設(shè)噴頭，得設(shè)5個噴頭，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個噴頭即可達(dá)到直接噴射的目的。
（6）水力計算
根據(jù)噴頭數(shù)量預(yù)估管徑，進(jìn)行水力試算，分別計算支管1、2、3至交叉點6的壓力，根據(jù)計算結(jié)果，重新進(jìn)行水力計算，以達(dá)到節(jié)點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)點處的計算流量為：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)計流量為：19.9*1.05=20.9L/s。
對于多分支、不對稱系統(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)行最終的水力計算。
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圖4 柴油發(fā)電機房水管分布圖 |
3、方案比較
表2 發(fā)電機房布置方案對比表
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項目
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平面布置法
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立體布置法
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設(shè)計噴霧強度[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）
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13
|
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)電機組四周布置，噴頭安裝高度差別較大
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水力計算
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簡單
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復(fù)雜
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系統(tǒng)設(shè)計流量（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)計流量值、壓力值大，噴頭數(shù)多，故系統(tǒng)更安全。此外其機組布置更靈活，系統(tǒng)不會因為機組挪位或型號改變而受影響，而立體布置法則難于做到。因此，對建筑物內(nèi)的自備發(fā)電機房水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計推薦采用平面布置方式。
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