生產廠房自動噴水滅火系統設計

肖玲

摘要：以安徽一棟體積大于50000m3的生產廠房為例，介紹了閉式自動噴水滅火系統和開式雨淋自動噴水—泡沫聯用系統在建筑設計中的應用；針對閉、開式系統的特點，對早期抑制快速響應噴頭和雨淋閥在火災報警中的作用做了詳細的分析，對前期噴水后期噴泡沫的滅火方法做了說明。

關鍵詞：廠房；閉式自動噴水滅火系統；設計

中圖分類號：TU892文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―132―02

前言

本工程為安徽一座建筑體積大于50000 m3的生產廠房，廠房的生產類別為丙類，本文將對這棟樓內的自動噴水滅火系統（以下簡稱自噴系統）做些詳細的介紹。

1 閉式自動噴水滅火系統在設計中的應用

1.1 丙類生產車間

本工程生產廠房一層有一個面積約4770m2、建筑高度為6.60米的電子生產車間，其生產類別為丙類，主要生產電子產品，建筑耐火等級為Ⅰ級，建筑物體積為31482 m3。根據《建筑設計防火規范》（GB50016- 2006）規定，總建筑面積為3000m2的單層、多層電子廠房，必須設置自噴系統，這個項目面積超過3000m2，所以必須設置噴淋。i同時，業主要求此生產車間須設計成潔凈廠房，所以按照《潔凈廠房設計規范》（GB50073- 2001）和《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084- 2001 05版）的規定，本工程自噴系統火災危險等級須按倉庫危險級Ⅲ級進行設計。

自噴系統的具體設計是：噴淋用水量為98L/s，噴頭噴水強度為24.5L/min·m2，保護面積為240m2。同時，按照非倉庫類高大凈空場所的設計規定，本工程選擇K=115的閉式噴頭， 噴頭最低工作壓力為0.35MPa，噴頭之間最大間距為3米，噴頭的公稱動作溫度為68℃。

具體設計中，噴頭的流量計算是：q=K（10P）1/2；式中 q- -噴頭流量（L/min），P- -噴頭工作壓力（MPa），K- -噴頭流量系數，q=115×（10×0.35） 1/2=215.15L/ min =3.59L/s。根據公式q=пr2×v， 流速采用經濟流速v=2.5m/s，得出噴頭半徑r=0.021m， 即噴頭的公稱直徑為DN50， 電子車間最末端噴頭的輸送管徑為DN50，從各支管引出的連接噴頭的短管管徑也為DN50。濕式系統在濕式報警閥后引出一根DN200的噴淋主干管接入電子車間，配水管網布置成枝狀，系統最不利點試水接頭的K為115。

本工程選擇早期抑制快速響應噴頭，系統設計基本參數K=115在噴規里沒有找到，筆者取的是儲物類別是箱裝不發泡塑料一欄內，最大凈空高度為9米、噴頭流量系數K=200所對應的0.35MPa， K=200在噴規里是最接近K=115的，所以選擇它。在本工程里，早期抑制快速響應低壓噴頭是系統的關鍵設備之一，它在系統中起到探測火災和噴水滅火的作用。該噴頭有兩個特點，一是采用了3mm或更細的快速響應玻璃球作為溫度感應元件，提高了噴頭響應速度，能更快地探測火災，有利于控制初期火災；二是采取了大流量系數的框架和特制的濺水盤，具有非常好的低壓流量特性和布水性能，能滿足低壓工作的要求，降低了噴頭對系統供水壓力的要求。

1.2 原材料倉庫

生產廠房一層還有一個面積約1000 m2的原材料倉庫，其建筑高度亦為6.60米，生產類別為丙類，主要貯藏與電子相關的原材料，建筑耐火等級為Ⅰ級，建筑物體積為6600m3。根據《自動噴水滅火系統設計規范》要求，這部分設計也采用閉式系統。

具體設計是：從濕式報警閥后引出一根DN250的噴淋主管，在倉庫頂部主梁下形成環狀布置，繞成一圈的主管管徑均為DN250。如圖1所示，在兩根平行環管上各取一點，連成與主干管平行的噴淋管，其管徑為DN100，從DN100上接出的噴淋支管管徑為DN70。倉庫最大凈空高度為6.60米，最大儲物高度為5.0米，自噴系統火災危險等級按倉庫危險級Ⅲ級進行設計，即噴淋用水量為98L/s，噴水強度為24.5L/min·m2，保護面積為240m2。根據倉庫早期抑制快速響應噴頭的基本規定，本工程選擇流量系數K=200的閉式噴頭，噴頭最低工作壓力為0.35MPa，噴頭之間最大間距為3米，噴頭的動作溫度為68℃。

噴頭的流量q為6.24L/s，流速采用經濟流速v=4m/s，經計算噴頭半徑r=0.022m，即噴頭的公稱直徑為DN50， 從DN100噴淋管上引出的連接噴頭的短管管徑也為DN50，系統最不利點試水接頭的K為200，詳見圖1。

本工程選擇環狀供水，并且平行噴淋管管徑全部為DN100，是為了便于閉式系統在最短時間內能及時供水；選擇相同的管徑，系統沿程阻力壓力損失和局部阻力損失可以控制到最小，噴頭可以以最快速度出水，并且噴頭爆破時，時間非常接近，作用面積內的噴頭幾乎同時供水，起到開式雨淋系統的噴水效果。

2雨淋自動噴水- -泡沫聯用系統在設計中的應用

一層生產廠房的右側邊緣有一個面積約70 m2的甲類車間（生產類別為甲類），本工程運用雨淋自動噴水- -泡沫聯用系統進行深化設計。

自動噴水- -泡沫滅火系統就是在自動噴水滅火系統中配置可供給泡沫混合液的設備，組成既可噴水又可噴泡沫的固定滅火系統，它可以是開式的，也可以是閉式的，本工程選擇的是開式系統。在具體的運用中，本工程將自動噴水—泡沫滅火系統與雨淋系統相結合，即從噴淋主泵后引出一根DN250的噴淋主管（不經過濕式報警閥），先進入隔膜壓力式泡沫液罐，再經過比例混合器形成泡沫混合液后進入甲類車間，然后由雨淋閥、火災探測系統、噴水管網、傳動裝置、開式噴頭等組成雨淋系統，進行滅火、冷卻。發生火災時，系統管道內給水是采用火災探測儀監控雨淋閥來實現的，并且閥門裝置可以手動啟動。ii

作為開式自噴系統的一種，雨淋系統所使用的噴頭為開式噴頭，發生火災時，系統保護區域上的所有噴頭一起噴水滅火，因此通常用于燃燒猛烈、蔓延迅速的嚴重危險級場所。雨淋噴水系統可分為空管式雨淋噴水滅火系統和充水式雨淋噴水滅火系統兩類，本工程選擇空管式，系統由傳動管啟動，即由帶易熔元件的閉式噴頭或帶玻璃球塞的閉式噴頭作為探測火災和傳動控制的感溫元件來控制雨淋閥，實現火災報警。

根據《自動噴水滅火系統設計規范》的規定，甲類車間自噴系統火災危險等級按倉庫危險級Ⅲ級進行設計， 泡沫混合液流量為96L/s，噴水強度為22.2L/min·m2（其中11.4 L/min·m2為泡沫混合液強度），作用面積約70m2，泡沫—水噴頭的流量系數K=45，傳動管上的傳動噴頭K=80，噴頭最低工作壓力為0.30MPa，噴頭之間最大間距為3米，噴頭的公稱動作溫度為68℃。甲類車間室外放置一個泡沫- -水噴淋系統使用的泡沫罐，有效容積為2m3，泡沫罐應有可靠的保溫措施。泡沫系統采用抗溶性水成膜泡沫液，混合比為6%，持續噴泡沫時間不小于10分鐘。

雨淋自動噴水- -泡沫聯用系統有兩種操作方式，一種是前期噴水后期噴泡沫，這種方式將泡沫液儲罐設置在雨淋閥前；另一種方式是前期噴泡沫，后期噴水，這種方式將泡沫液儲罐設置在雨淋閥后，本工程選擇的是前面一種。iii

平時無火災時雨淋閥后的管網為干管狀態，雨淋閥前的管網充滿消防用水，雨淋閥和隔膜壓力式泡沫液罐內的壓力水電磁閥和出液電磁閥均不開啟，甲類車間發生火災時，傳動管- -閉式噴頭報警系統發出求救信號通知噴淋泵，隨后開啟噴淋泵、雨淋閥、壓力水電磁閥、出液電磁閥。雨淋系統的具體操作詳見圖2。

消防最開始時， 比例混合器與雨淋閥之間管段內的消防水通過下垂型泡沫- -雨淋開式噴頭就地滅火， 同時，比例混合器之前的消防壓力水亦可經過泡沫液罐，在比例混合器之后形成泡沫混合液流向噴頭。經過一段時間，當比例混合器與雨淋閥之間管段內的壓力水用盡后，泡沫混合液到達噴頭處，就地噴灑泡沫滅火。最后，當泡沫混合液也用完時，系統又開始噴水冷卻。

3結束語

本工程采用的是閉式自噴系統和開式雨淋自動噴水- -泡沫聯用系統，它們的優勢在于：（1）閉式系統的大流量噴水，管道布置成環狀的設計方法和0.35MPa快速響應噴頭的啟用，大大節約了消防時間，給防火減災提供了有利的保證。（2）選擇合理的泡沫—水噴淋滅火方式，比如本工程的前期噴水后期噴泡沫，對及時有效的撲滅火災帶來很大的益處。