河西工業園自動噴水滅火系統環狀管網設計探討

黃夏玲

【摘要】在我國，許多項目采用自動噴水滅火系統管網枝狀布置，大部分民用建筑項目也設置自動噴水系統采用。隨著社會需求，大型廠房、物流運輸需用的倉庫需求越來越多，廠房的層高和面積相應也越建越大，管網的設計流量比民用建筑大很多。采用傳統的枝狀系統，存在供水源單一、系統流量不均、壓力不均等缺陷，不但增加了管材和支架等數量，同時還增加了施工的成本。采用環狀格柵管網中，不僅管道的流量和壓力的均勻性好很多，而且消防水泵所需的功率、揚程、流量都小很多。因此，現在越來越多廠房設計采用環狀管網。

【關鍵詞】自動噴水滅火系統;環狀管網;工業廠房設計自動噴水設計

自動噴水滅火系統被公認為是當今世界上最為有效的自動滅火設施之一，是應用最廣泛、用量最大的自動滅火系統。在各種實踐論證，自動噴水滅火系統具有可靠性高、安全性高、滅火成功率高、實用性高、經濟性高等優點。隨著我國經濟的迅速發展，工業廠房及倉庫建設越來越多，貨品的性質、堆放形式、堆積高度及室內凈空高度不盡相同，工業建筑內火災蔓延迅速、不易撲救，容易造成重大財產損失，因此是自動噴水滅火系統的重要應用對象。而撲救高堆垛和高架倉庫火災，又一直是自動噴水滅火系統的技術難點。如何保證在火災發生時，快速疏散人群，保障生命和財產的安全;如何更加及時有效地控制并最終撲滅火災，進而盡最大的可能去，減少火災發生帶來的各項損失。

濕式自動噴水滅火系統的管網可分為枝狀管網、環狀管網和格柵狀管網。根據《自動噴水滅火系統設計手冊》建議，輕危險等級宜采用枝狀管網中的任何一種管網形式;中危Ⅰ級宜采用枝狀管網的側邊中心和中央中心2種管網形式;中危II級宜采用枝狀管網的側邊中心或中央中心和環狀管網3種管網形式。嚴重危險等級和倉庫危險等級宜采用環狀管網或格柵狀管網。

1、工程概況

河西工業園規劃用地面積106380m2，規劃建筑面積113104m2。建設區域主要分為6個小、中、大型廠區及1個集中生活配套區，每個廠區有1棟辦公樓、1棟車間、1棟倉庫;生活配套區有2棟15+1層綜合樓及一個多功能展廳。廠區辦公樓共6棟為3層框架結構，總高度10.8米，總建筑面積1686m2;車間及倉庫為單層大跨度鋼結構廠房，層高8米。共8棟倉庫，6棟車間。綜合樓共2棟，每棟15+1層;展廳1棟為3層框架結構。

以其中一棟倉庫為例，建筑生產火災危險類別為丙類，地上一層，建筑高度為9.5m，建筑面積為2988m2，耐火等級為二級，自動噴水滅火系統危險等級為倉庫危險等級II級，自動噴水滅火系統火災延續時間為2h，自動噴水滅火用水量90L/s。市政供水接入一路水源，水壓約0.25MPa，消防噴淋用水采用消防水池加壓形式供給。初期10min消防滅火用水，由設置在廠區最高處的有效容積為36m3的高位消防水箱供給。

2、自噴系統環狀管網與枝狀管網比較

自動噴水滅火系統是一個由濕式報警閥組、噴頭、水流指示器、信號閥、管道上的壓力開關、末端試閥、末端試水裝置、組成的管道、水源加壓系統和各種控制閥門組成的系統。

對于枝狀管網系統，除了在噴淋規范要求，在噴淋泵房噴淋加壓水泵出水管后設置成環狀管網，從濕式報警閥組到管網末端的試水裝置都是以簡單的串聯方式組建成系統。由于這種組件和管線的串聯形式比較簡單，其中關鍵設備比如報警閥組、控制組件、每個防火分區管道上的水流指示器和信號蝶閥等在管網系統中設置在同樣作用位置僅有一個，這樣一旦系統中的管路上某一個設備損壞或失靈、或者某一段管道損壞或阻塞以及系統處于維修狀態時發生火災，系統自然將失去在火災初期控制火災的蔓延和滅火的功能。由于采用枝狀管網，從濕式報警閥至管網最不利點末端，壓力差較大，水頭損失也大，若存在兩處較遠的火災，噴頭同時噴水，離報警閥較近的噴頭與末端噴頭之間流量差較大、會導致整個管網布水不均勻、整個水量耗損較高等缺點。

環狀管網布置可以適當避免以上問題發生，增加自動噴水滅火系統的可靠性，避免一些由于系統中某一管道損壞或者某一關鍵閥件重要部分發生故障，而使需要滅火區域未能有水到達發生重大火災，在初期火災撲救中發揮不到噴淋滅火系統作用。而采用環狀管網中其中一個類型——格柵狀管網，在流量分布上面、每個噴頭壓力分配上都較為均勻，在選用管道時，管道管徑相對統一，配水支管不變徑，因而整個系統所需水泵的壓力和流量比枝狀管網也相應減小。由于管道管徑規格較少，變徑位置較少，從而可大量減少變徑接頭的數量，降低施工難度，進行降低了施工和管理費用。

因此，從消防供水的安全性和可靠性角度、材料采購方面便捷程度、施工難易程度和管理成本方面來看，采用格柵狀管網有明顯的優勢。

3、自噴系統環狀管網設計

河西工業園區廠房及倉庫自動噴水滅火系統采用格柵狀管網。綜合考慮廠庫內儲存、建筑鋼結構、噴頭形式及產品的噴水曲線等實際情況，并參照自動噴水滅火系統設計規范及NFPA13（美國消防協會自動噴水滅火系統安裝標準）對噴頭間距、支管間距、噴頭形式等規范的要求，進行噴頭布置，ESFR噴頭流量大，要求配水支管及短立管管徑不小于DN50。經水力計算，沿著房間墻邊環一圈主管道選用管徑為DN150，中間格柵枝管選用管徑為DN65，為了配水均勻性，在管網系統中間增加DN150的主管與格柵枝管相連，末端試水裝置接管安裝在距進水主管最遠端處，末端試裝置水接入衛生間內便于排水位置。本單層建筑面積小于3000m2，設置一個防火分區，因此設置一個濕式報警閥組。

由圖中可以看出，格柵狀管網的管段系統里組成有許多環，發生水災，系統啟動后，任何一只噴頭動作都可能由位于它兩側的配水支管供水，每段管線都有水在流動，支管水可由主管流入，也可能由旁邊支管流入，所以不能像判斷枝狀管網一樣，最遠端是最不利點，最不利點可能有很多處，因此很難簡單判斷整個系統末端最不利點的位置。整個格柵狀管網的計算工作復雜、工程量較大，不僅僅是簡單的水力計算，僅僅靠人工計算是很難實現的，環狀管網任何一點都受其他點影響，修改一個數據就要整個管網都重新計算。在實際操作中，可采用建議使用專業的消防工程設計計算軟件進行系統計算及管網布置。

結語：

對于大型倉庫和車間等此類工業廠房，其空間大，可燃物較多，自動噴水系統采用環狀管網布置系統的形式在可靠性方面比自動噴水枝狀管網系統有較大優勢。采用環狀管網，對于大部分輕鋼結構的斜屋面也方便安裝吊支架。自噴系統采用環狀管網或格柵管網可以降低配水管的管徑，節約投資，而且應該也利于配水均勻、系統泄水和排氣，

參考文獻：

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