大型公交停車庫噴淋系統(tǒng)設(shè)計探討

計 欣

（上海城市交通設(shè)計院有限公司，上海市 200025)

0 前言

隨著城市化進(jìn)程加快，公共交通行業(yè)供需矛盾日益明顯，尤其是作為城市主要公共交通手段之一的公交車更是如此。近年來上海地區(qū)新建了大批大型公交停車保養(yǎng)場，其中公交立體車庫有體量大，為敞開式停車庫，結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)密度大，消防要求高的特點(diǎn)。下面專門針對公交立體停車庫噴淋系統(tǒng)設(shè)計做一些技術(shù)探討。

1 噴淋頭布置

噴頭布點(diǎn)設(shè)計主要考慮的是作用面積內(nèi)的噴水強(qiáng)度，以及噴水的均勻性和噴頭的適時開放。噴頭布點(diǎn)不合理，可能產(chǎn)生盲區(qū)，影響消防安全功能，也可能噴灑區(qū)域過多重復(fù)，造成浪費(fèi)。因此合理布置噴淋頭是噴淋系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的綜合體現(xiàn)。

以上海地區(qū)某公交立體停車庫（以下簡稱“某車庫”）為例，“某車庫”層高5.4 m，共4層，單層面積14 426 m2。根據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50067-1997）（以下簡稱《車規(guī)》)第5.1.1條規(guī)定，共分為12個防火分區(qū)，每層3個防火分區(qū)，各個防火分區(qū)之間開口用特級防火卷簾分隔。結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)間距為12.4 m×12.8 m，主梁和次梁交叉形成的網(wǎng)格尺寸為6.4 m×2.48 m，主梁斷面尺寸（最大值）為350 mm×1 200 mm，次梁斷面尺寸（最大值）為250 mm×850 mm，樓板厚度為200 mm。如果按照《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50084-2001）（以下簡稱《噴規(guī)》）第7.1.2條規(guī)定的最大間距和最小間距進(jìn)行噴頭布置，噴頭布置時僅考慮主梁的影響而忽略次梁的影響。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是布置出的噴頭數(shù)量較少，但是由于忽略了次梁的影響，很多噴頭必定不能滿足《噴規(guī)》7.2.1條的規(guī)定。對“某車庫”，直接在結(jié)構(gòu)梁形成的網(wǎng)格中間對稱位置布置噴頭，得出噴頭的間距為3.2 m，相鄰配水支管的間距為2.48 m，剛好滿足《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50084-2001）（以下簡稱《噴規(guī)》）中第7.1.2條不宜小于2.4 m的規(guī)定，并由此推算一只噴頭的保護(hù)面積為7.936 m2。

再來分析主次梁高度對噴頭濺水盤與頂板距離的影響。根據(jù)上面采用的噴頭布置方式，噴頭與主梁水平間距1 400 mm，與次梁水平間距1 115 mm。根據(jù)《噴規(guī)》7.2.1條，靠近主梁的噴頭濺水盤距離梁底的最大垂直距離為0.35 m，次梁附近噴頭濺水盤距離梁底的最大垂直距離為0.24 m。由此得出噴頭濺水盤距離頂板的最小距離分別為650 mm和410 mm。根據(jù)《噴規(guī)》7.1.3條第2款黑體字內(nèi)容：“當(dāng)在梁間布置噴頭時，應(yīng)符合本規(guī)范7.2.1條的規(guī)定。確有困難時，濺水盤與頂板的距離不應(yīng)大于550 mm。梁間布置的噴頭，噴頭濺水盤與頂板距離達(dá)到550 mm仍不能符合7.2.1條規(guī)定時，應(yīng)在梁底面的下方增設(shè)噴頭。”由于該條款內(nèi)容為強(qiáng)制性規(guī)定，設(shè)計必須執(zhí)行。根據(jù)“某車庫”的實(shí)際情況，可以推算出在結(jié)構(gòu)主次梁形成的網(wǎng)格間距不變的情況下，當(dāng)主梁高度不超過1 100 mm時可以滿足規(guī)范要求。否則需要對主梁兩側(cè)噴頭位置進(jìn)行微調(diào)，在微調(diào)仍不能滿足要求時應(yīng)在主梁底面下方增設(shè)噴頭。主梁下部多數(shù)為車行通道不適宜增加噴頭等障礙物，且個別主梁超高不多，采用將超高主梁兩側(cè)噴頭向遠(yuǎn)離主梁一側(cè)位移適當(dāng)距離的方法來控制噴頭高度，以不出現(xiàn)噴水盲區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)。對于位于結(jié)構(gòu)伸縮縫兩側(cè)的噴頭且噴頭間距本來已達(dá)到4.0 m的情況，就需要在伸縮縫主梁下部增設(shè)噴頭。圖1為噴頭調(diào)整示意圖。

2 噴淋系統(tǒng)水力計算

圖1 噴頭調(diào)整示意圖

根據(jù)《噴規(guī)》和上海市地方規(guī)范《民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程》（DGJ 08-94-2007）（以下簡稱《水規(guī)》）可以確定汽車庫火災(zāi)危險等級為中危險級II級。噴頭采用68℃標(biāo)準(zhǔn)玻璃球噴頭，噴頭流量系數(shù)K=80，作用面積實(shí)際為166.4 m2，設(shè)計噴水強(qiáng)度為不小于8 L/min·m2。根據(jù)《噴規(guī)》7.1.2條，當(dāng)噴水強(qiáng)度為8 L/min·m2時，一只噴頭的最大保護(hù)面積為11.5 m2，根據(jù)噴頭流量計算公式q=K（10P）1/（2q為噴頭流量，L/min；P為噴頭工作壓力，MPa；K為噴頭流量系數(shù)）反推噴頭工作壓力為不小于0.132 MPa已遠(yuǎn)大于規(guī)范要求的不低于0.05 MPa。“某車庫”噴頭的保護(hù)面積前面已計算出為7.936 m2，若最不利噴頭工作壓力取《水規(guī)》推薦值0.1 MPa，則設(shè)計噴水強(qiáng)度為10.08 L/min·m2。若保證噴水強(qiáng)度不小于8 L/min·m2，最不利噴頭工作壓力應(yīng)為不小于0.063 MPa（取0.065 MPa）。

圖2 噴頭布置計算圖

圖2為噴頭布置計算圖。

以這兩種最不利噴頭工作壓力分別進(jìn)行管網(wǎng)水力計算：

當(dāng)最不利噴頭壓力取0.1 MPa時，系統(tǒng)流量、壓力計算見表1所列。

系統(tǒng)總流量Q=37.74 L/s，作用面積內(nèi)配水干管入口壓力為0.34MPa，平均噴水強(qiáng)度為13.61L/min·m2。

表1 管網(wǎng)水力計算表-（噴頭壓力0.1MPa）

當(dāng)最不利噴頭壓力取0.065 MPa，系統(tǒng)流量、壓力計算見表2所列。

系統(tǒng)總流量Q=30.47 L/s，作用面積內(nèi)配水干管入口壓力為0.22 MPa，平均噴水強(qiáng)度為10.98 L/min·m2。

從以上兩組計算數(shù)據(jù)比較可以看出，直接采用規(guī)范推薦的最不利噴頭壓力0.1 MPa時，由于設(shè)計人員習(xí)慣采用的中危險級II級系統(tǒng)設(shè)計流量為28～30 L/s，小于系統(tǒng)實(shí)際作用面積內(nèi)產(chǎn)生的流量，在選泵時會導(dǎo)致選取的水泵壓力滿足要求，但流量不滿足系統(tǒng)要求的情況。“某車庫”如按30 L/s流量選泵實(shí)際流量保證率只有79.5%，影響了系統(tǒng)的滅火效率。反觀表2如果作用面積內(nèi)系統(tǒng)總流量為30 L/s，實(shí)際最不利噴頭壓力應(yīng)為0.065 MPa。產(chǎn)生此種問題的原因，筆者分析主要是由于“某車庫”結(jié)構(gòu)主次梁交叉密度較大，噴頭布置間距較密為3 200 mm×2 480 mm，作用面積內(nèi)的噴頭數(shù)量較多，為21個，當(dāng)最不利噴頭壓力增大時必然系統(tǒng)流量偏大。

另外《水規(guī)》6.4.7條規(guī)定輕危險級和中危險級的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計流量可按照公式Qs=(1.15～1.30)QL(Qs為系統(tǒng)設(shè)計流量，L/s；QL為設(shè)計噴水強(qiáng)度與作用面積的乘積，L/s）進(jìn)行估算。“某車庫”估算結(jié)果為：

最不利噴頭壓力0.1 MPa時，Qs=（1.15～1.30）·（10.088 L/min·m2×166.4 m2）=32.2～36.4 L/s。

最不利噴頭壓力 0 .065 MPa時，Qs=（1.15～1.30）·（88 L/min·m2×166.4 m2）=25.5～28.8 L/s。

以上數(shù)據(jù)應(yīng)取上限，且較實(shí)際管網(wǎng)水力計算結(jié)果偏小。“某車庫”最終選取的計算結(jié)果為，最不利噴頭壓力0.1 MPa，系統(tǒng)流量38 L/s。根據(jù)《水規(guī)》6.4.14條自動噴水滅火系統(tǒng)中消防泵的揚(yáng)程計算公式：

式中：∑hp——自動噴水滅火系統(tǒng)管道沿程水頭損失和局部水頭損失總和，取0.30 MPa；

ho——最不利噴頭工作壓力，取0.1 MPa；

hr——報警閥和水流指示器局部水頭損失，取0.06MPa；

Zp——最不利點(diǎn)噴頭與消防泵吸水的消防水池最低水位或市政進(jìn)水管中心線的高程差，取22 m；

hc——從城市市政管網(wǎng)直接抽水時城市管網(wǎng)的最低水壓（上海地區(qū)消防用水可直接從管網(wǎng)中抽取），取0.1MPa。

表2 管網(wǎng)水力計算表二（噴頭壓力0.065MPa）

計算得噴淋主泵的揚(yáng)程為H=0.58 MPa。根據(jù)《水規(guī)》6.3.6條和《噴規(guī)》8.0.5條，中危險級場所自動噴水滅火系統(tǒng)各配水管入口壓力均不宜大于0.4 MPa。“某車庫”底層和二層均超壓應(yīng)設(shè)減壓閥，減壓閥的計算及選取這里不再冗述。

3 系統(tǒng)控制原理

要說明噴淋系統(tǒng)的控制原理必須先明確噴淋給水系統(tǒng)的類型。目前可以采用的較為常見的系統(tǒng)類型有穩(wěn)高壓系統(tǒng)和臨時高壓系統(tǒng)兩種。從安全性上來說穩(wěn)高壓系統(tǒng)由于始終能滿足系統(tǒng)最不利噴頭的壓力和流量要求，系統(tǒng)更安全可靠。但仍存在幾個難于掌控的點(diǎn)：

（1）“某車庫”噴淋管網(wǎng)系統(tǒng)過于龐大，如采用穩(wěn)高壓系統(tǒng)，平時管網(wǎng)滲漏量較大容易導(dǎo)致穩(wěn)壓泵頻繁啟動。

（2）施工和日常維護(hù)管理要求高，系統(tǒng)常年運(yùn)行費(fèi)用高。

因而“某車庫”采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)。停車庫屋面設(shè)18 m3消防水箱，為便于管理將噴淋增壓泵、穩(wěn)壓水罐與噴淋主泵均放置于底層水泵房內(nèi)。噴淋系統(tǒng)穩(wěn)壓罐有效水容積為150 L，噴淋增壓泵的流量取1 L/s，揚(yáng)程取主泵揚(yáng)程的1.1～1.2倍。該系統(tǒng)的控制圖如圖3所示。

圖3 臨時高壓自動噴水滅火系統(tǒng)控制圖示

4 防火卷簾的防護(hù)冷卻

“某車庫”各個防火分區(qū)除車輛通道外均由防火隔墻進(jìn)行分隔，車輛通道處采用防火卷簾分隔。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2006）（以下簡稱《建規(guī)》）7.5.3條規(guī)定，采用的防火卷簾是滿足背火面溫升的判定條件還是背火面輻射熱的判定條件直接決定了是否需要增設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)保護(hù)。并且規(guī)定了如需設(shè)置自噴系統(tǒng)保護(hù)應(yīng)符合《噴規(guī)》的有關(guān)規(guī)定，且火災(zāi)延續(xù)時間不應(yīng)小于3.0 h。該條強(qiáng)制性規(guī)范嚴(yán)格規(guī)定了防火卷簾閉式噴淋保護(hù)系統(tǒng)的持續(xù)噴水時間也應(yīng)為3.0 h，而普通自動噴水滅火系統(tǒng)的工作時間僅為1 h。按照以往慣常做法會對防火卷簾處噴頭進(jìn)行加密處理，噴頭間距取2.0 m，噴頭與卷簾距離為0.5 m，其設(shè)計噴水強(qiáng)度、作用面積和噴頭工作壓力與其所在自動噴水滅火系統(tǒng)一并計算，不另增加流量。因此并未將防火卷簾閉式管路及所帶加密噴頭視為一套單獨(dú)的系統(tǒng)，噴淋水泵的流量、揚(yáng)程、工作時間僅需滿足建筑內(nèi)普通的自動噴水滅火系統(tǒng)要求即可。但該條強(qiáng)制性規(guī)定的出臺，導(dǎo)致應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的保護(hù)防火卷簾防護(hù)冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有獨(dú)立的水泵機(jī)組、濕式報警閥組和水流指示器等消防部件。“某車庫”由于防火卷簾采用的是滿足《門和卷簾耐火試驗(yàn)方法》（GB7633）背火面溫升的判定條件，可以不設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)保護(hù)。

5 濕式報警閥組及水流指示器設(shè)置

根據(jù)《噴規(guī)》6.2.3條自動噴水滅火系統(tǒng)的報警閥設(shè)置要求一個濕式報警閥組控制的噴頭數(shù)不宜超過800只。“某車庫”實(shí)際每層噴頭數(shù)為1 800個左右，基本按照防火分區(qū)來設(shè)置報警閥數(shù)量，濕式報警閥總數(shù)為12組。

《噴規(guī)》6.3.1條規(guī)定了水流指示器的設(shè)置原則，由于“某車庫”的濕式報警閥是按防火分區(qū)設(shè)置，水流指示器數(shù)量可以與濕式報警閥等同。但筆者認(rèn)為為了更好地反應(yīng)火災(zāi)發(fā)生的具體部位，可以在適當(dāng)區(qū)域增設(shè)水流指示器，如在車輛上下車坡道處、底層局部修車區(qū)等區(qū)域。適當(dāng)增加水流指示器的設(shè)置數(shù)量對于大型停車庫而言有利于及時判斷著火點(diǎn)及噴頭狀況。

6 結(jié)語

消防濕式系統(tǒng)是自動噴水滅火系統(tǒng)中最典型、最普遍應(yīng)用的系統(tǒng)，對于控制和撲滅初期火災(zāi)具有很高的成功率。設(shè)計人員在設(shè)計時往往習(xí)慣憑經(jīng)驗(yàn)或慣例來設(shè)計，容易忽略一些細(xì)節(jié)問題。比如：

（1）噴頭與梁的間距對噴頭安裝高度的影響，對需要增設(shè)噴頭的部位進(jìn)行校核，以保證布水無盲區(qū)。

（2）應(yīng)根據(jù)實(shí)際作用面積內(nèi)最不利噴頭壓力校核系統(tǒng)實(shí)際流量。雖然《水規(guī)》6.4.8條只規(guī)定了嚴(yán)重危險級的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計流量應(yīng)按此方法校核。但由于“某車庫”火災(zāi)危險級別較高、結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)密導(dǎo)致實(shí)際作用面積內(nèi)噴頭數(shù)量較多，如單憑經(jīng)驗(yàn)估算容易導(dǎo)致水泵參數(shù)選取產(chǎn)生偏差，影響系統(tǒng)滅火效率，不利于系統(tǒng)安全。

（3）在自動控制越來越發(fā)達(dá)的今天，應(yīng)適當(dāng)考慮盡量多地設(shè)置水流指示器，一方面能夠更及時準(zhǔn)確地判斷著火點(diǎn)，另一方面有利于掌握噴頭情況，對維護(hù)管理更有幫助。

總之應(yīng)加強(qiáng)濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計和施工質(zhì)量管理，確保火災(zāi)狀態(tài)下系統(tǒng)能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用，減少和降低火災(zāi)危害，保障國家和人民生命財產(chǎn)安全。

[1] GB50067-97，汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范[S].

[2] GB50084-2001（2005年版），自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB50016-2006，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[4] DGJ08-94-2007，民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程[S].