FM 項(xiàng)目消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹和思考

楊俊晨，李自超，王明陽

（中衡設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215000）

0 前言

FM 為“Factory Mutual”的縮寫，作為保險(xiǎn)公司，其對水消防系統(tǒng)的要求為“可靠”，主要體現(xiàn)在幾方面。

1 噴淋水泵的選型和位置

對于一般的國內(nèi)項(xiàng)目而言，從造價(jià)的角度來考慮，建筑工程一般采用2 臺(tái)（1 用1 備）電動(dòng)噴淋主泵的模式；《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[1]6.1.10 中，對不設(shè)置高位消防水箱的工業(yè)項(xiàng)目，文字表達(dá)為“宜”采用柴油主泵；同時(shí)，對于設(shè)置柴油泵的非FM 工程，國標(biāo)要求電動(dòng)泵為“執(zhí)勤”（duty）主泵，柴油泵為備用主泵。然而，F(xiàn)M 為保證噴淋系統(tǒng)作用的可靠性，要求必須采用柴油泵系統(tǒng)，且噴淋柴油泵為“執(zhí)勤”（duty）主泵，相應(yīng)電動(dòng)泵為備用主泵。同時(shí)，為了杜絕柴油噴淋泵因內(nèi)澇影響而失效的可能性，F(xiàn)M 項(xiàng)目要求噴淋柴油泵必須設(shè)置在地面以上，不得設(shè)置于地下。這個(gè)要求產(chǎn)生了3 種設(shè)計(jì)情況：①所有消防系統(tǒng)水泵和消防水池位于地上；②消防水池位于地下，柴油噴淋泵位于地上（軸流深井泵），其他消防系統(tǒng)水泵位于地下；③消防水池位于地下，所有消防系統(tǒng)水泵都設(shè)置在地上（全部為軸流深井泵）。采用消防軸流深井泵的優(yōu)點(diǎn)是減少地下水泵房的面積，從而降低土建成本。但是由于其造價(jià)高于普通臥式水泵或立式水泵40%以上，所以采用B 和C 方案需要結(jié)合其他專業(yè)綜合考慮。需要注意的是，當(dāng)采用軸流深井泵時(shí)，《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[1]5.1.9 要求：“深井泵第一個(gè)葉輪底部應(yīng)低于消防水池的最低有效水位線”；筆者經(jīng)咨詢不同品牌的FM 水泵供貨商后發(fā)現(xiàn)，其要求的水泵最小淹沒深度數(shù)值差異較大，1.5~3.0m 均有。故對設(shè)置軸流深井泵的項(xiàng)目，其消防水池有效（無效）水位的設(shè)定須要得到特別關(guān)注。

2 水泵房消防管道路由設(shè)計(jì)

FM 設(shè)計(jì)要求中對噴淋管道路由設(shè)計(jì)及其附件位置有很多細(xì)致的要求。

（1）為了保持水泵入口端吸水的穩(wěn)定性，F(xiàn)M 設(shè)計(jì)報(bào)告不建議設(shè)計(jì)水泵入口過濾器。國標(biāo)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[1]5.1.15 中表達(dá)是“可”設(shè)置過濾器。國標(biāo)規(guī)范的實(shí)施指南解釋為入口過濾器用于阻擋管道內(nèi)部的銹蝕顆粒。筆者在現(xiàn)場調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)水泵入口過濾器采用Y 型過濾器。該過濾器的濾網(wǎng)清洗需要“異位清洗”，即拆卸掉法蘭盤后拿出濾網(wǎng)進(jìn)行清洗，相對煩瑣。在此種情況下，保證過濾器始終處于“清潔”的工作狀態(tài)給業(yè)主管理水平提出了很高要求。因此，在FM 不同意設(shè)計(jì)水泵入口過濾器的基礎(chǔ)上，筆者建議水泵入口管道采用不銹鋼管道來降低管道銹蝕現(xiàn)象，同時(shí)在消防水池補(bǔ)水口設(shè)置過濾器。因?yàn)橄浪匮a(bǔ)水管道通常小于噴淋水泵吸水管道管徑，相應(yīng)的管道過濾器維護(hù)工作量大大降低。

（2）FM 要求和國標(biāo)圖紙對泄壓安全閥的安裝位置有不同要求。FM 要求泄壓安全閥安裝在水泵出口止回閥的上游，前端不能有其他控制閥門且泄壓管道獨(dú)立設(shè)計(jì)；而國標(biāo)圖集5.1.16 中：安全閥被設(shè)置在止回閥下游，其前端設(shè)置了控制閥門，泄壓管道與測試管道可以合并。筆者經(jīng)與一些審圖老師溝通，按照FM 要求設(shè)計(jì)水泵管路基本都可順利通過審圖。另外，F(xiàn)M 在對水泵流程測試裝置上游10 倍管徑直線段和下游5 倍管徑直線段的審核非常嚴(yán)格，旨在保證測試的準(zhǔn)確性。故在設(shè)計(jì)消防泵房時(shí)，設(shè)計(jì)師需要充分考慮測試管道的安裝空間。

（3）FM 對柴油泵柴油量和油路管道的設(shè)置比國標(biāo)嚴(yán)格。國標(biāo)[1]5.1.8 明確了柴油泵自帶柴油的容積為1.5L/kW，但是沒有明確柴油的供給時(shí)間，理論上不小于規(guī)范上要求的噴淋系統(tǒng)工作時(shí)間即可。FM 報(bào)告要求油箱容積應(yīng)按照消防用油和冷卻用量確定，按不小于5.0L/kW 加10%的余量來計(jì)算且供給時(shí)間不得小于15h。本工程噴淋水泵功率為185kW，故柴油量計(jì)算值為185×5×1.1=1017.5L。經(jīng)咨詢廠家，柴油泵配套油箱有效容積為280gal（1060L），柴油泵耗油量為10.3gal/h，連續(xù)供油時(shí)間為280×0.9/10.3=24h，滿足FM 要求。國標(biāo)中對油箱位置要求不嚴(yán)格，就近放置在柴油機(jī)依可。FM 則要求柴油箱必須獨(dú)立放置于柴油箱間內(nèi)，為確保柴油不會(huì)泄露于泵房內(nèi)產(chǎn)生危險(xiǎn)，F(xiàn)M 同時(shí)要求柴油箱設(shè)置為雙層模式（配套漏泄檢測器）或柴油間內(nèi)設(shè)計(jì)足夠高的門檻儲(chǔ)存泄露的柴油。為了保證油箱的供油口應(yīng)高于柴油機(jī)油泵中心標(biāo)高且油箱回油口位置不超過柴油機(jī)油泵的最大靜壓力，建議設(shè)置了管道溝來放置供回油管道和控制柜至柴油機(jī)的感壓管管道。確保這個(gè)泵房內(nèi)管道排列井然有序。

另外，F(xiàn)M 報(bào)告中的管道安裝細(xì)節(jié)舉例有：

（1）若柴油箱為雙層油箱，則需要在內(nèi)油箱和外油箱分別設(shè)置一組呼吸閥，呼吸閥安裝于室外。

（2）油箱的供回油管道不能用銅管，應(yīng)該采用不銹鋼管，且不能安裝任何閥門。

（3）柴油機(jī)運(yùn)行須確保足夠氧氣，泵房設(shè)計(jì)時(shí)必須確保進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)量（消防工程師提資，通風(fēng)工程師設(shè)計(jì)），以滿足柴油機(jī)安全運(yùn)行的要求

（4）柴油泵必須配套獨(dú)立的排煙系統(tǒng)，排煙口設(shè)置柔性街頭，排煙管采用碳鋼或者不銹鋼管，并應(yīng)覆蓋絕緣高溫材料。

3 冷卻塔噴淋設(shè)計(jì)

冷卻塔本工程FM 要求冷卻塔為FM 認(rèn)證。若因造價(jià)原因選擇了非FM 認(rèn)證冷卻塔，則須在冷卻塔內(nèi)設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。參照NFPA13[2]和NFPA14 的要求，填料上方噴水強(qiáng)度為20.4mm/min。采用雨淋系統(tǒng)，啟動(dòng)條件為干式傳動(dòng)管道。需要注意的是：除了冷卻塔填料需要噴淋保護(hù)外，其風(fēng)扇處也需要噴淋保護(hù)，且橫流冷卻塔和逆流冷卻塔的噴淋強(qiáng)度要求不同。

由于冷卻塔采用開式雨淋系統(tǒng)，動(dòng)作時(shí)一個(gè)防護(hù)區(qū)域內(nèi)的噴頭同時(shí)打開，故需要通過供水管道上設(shè)置止回閥來劃分合理的雨淋動(dòng)作分區(qū)，保證噴淋水泵能力和消防水池容量滿足要求。

4 集中管道下噴淋設(shè)計(jì)

FM 報(bào)告要求因?yàn)榫C合管架下噴頭的設(shè)置要求與國標(biāo)不同。自噴規(guī)范中7.2.3 的要求為：K161 及其以上的區(qū)域的綜合管架（風(fēng)管）大于0.6m 時(shí)，加設(shè)噴頭；其余區(qū)域當(dāng)綜合管架大于1.2m 時(shí)，加設(shè)噴頭。國標(biāo)對于加設(shè)的噴頭僅有擋水板面積的要求（不小于0.12m2）。坦率地說，國標(biāo)的規(guī)定相對粗糙。在實(shí)際工程案例中，0.12m2的擋水板通常為直徑0.4m 的圓形或者0.35m 邊長的正方形；而管道間凈距通常都在0.1~0.15m。對于DN100 左右的管道，0.12m2的擋水板集熱效果十分有限。FM 針對綜合管架下噴淋頭的布置則嚴(yán)格地多：當(dāng)圓形風(fēng)管或者綜合管架下需要設(shè)計(jì)噴頭時(shí)，需要安裝集熱板，其寬度不得小于障礙物的總寬度；障礙物寬度在0.6~1.2m 時(shí)，安裝1 個(gè)噴頭；障礙物寬度在1.2~3.0m時(shí)，安裝2 個(gè)噴頭。筆者認(rèn)為FM 的要求更為嚴(yán)謹(jǐn)，只能通過足夠大的集熱面積才能保證噴淋頭正常受熱爆裂，啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)。本工程集熱照采用5mm 的不燃塑料。綜合管架下設(shè)置集熱板如圖1 所示。

圖1 綜合管架下設(shè)置集熱板

需要注意的是，因?yàn)镕M 要求當(dāng)障礙物寬度在1.2~3.0m 時(shí)，安裝2 個(gè)噴頭，故管架下噴淋頭數(shù)量很多，通常需要單獨(dú)設(shè)計(jì)一根噴淋主管來供給管架下噴頭。由此引申到貨架內(nèi)噴淋的設(shè)置。同樣，在《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]中要求貨架內(nèi)噴淋設(shè)置不小于0.12m2的擋水板，而集熱板需要設(shè)置在貨架內(nèi)有貨架公司提供，消防設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)貨架內(nèi)噴淋系統(tǒng)時(shí)須注意和貨架供應(yīng)商溝通清楚。貨架內(nèi)集熱板如圖2 所示。

圖2 貨架內(nèi)集熱板

5 變電所自動(dòng)滅火系統(tǒng)

本工程FM 要求變電所內(nèi)采用自動(dòng)滅火系統(tǒng)，通常采用FM200 等氣體滅火系統(tǒng)較多，但是FM200 系統(tǒng)在作用時(shí)存在吸熱結(jié)露，釋放有毒氣溶膠等缺點(diǎn)[4]。采用IG541 系統(tǒng)存在鋼瓶受弱酸腐蝕破裂的隱患。由FM 報(bào)告會(huì)提出采用火探管滅火系統(tǒng)作為解決方案。火探管滅火系統(tǒng)分為直接式和間接式，F(xiàn)M 認(rèn)證產(chǎn)品均為間接式。火探管滅火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是直接針對防護(hù)設(shè)備進(jìn)行探測和滅火，精準(zhǔn)探測，無須任何電源，無須專門的煙感和溫感，更加快速高效。若采用氣體滅火，則滅火啟動(dòng)時(shí)基本防護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)備已經(jīng)發(fā)生明顯的燃燒和有擴(kuò)大的趨勢；藥劑用量按照整個(gè)防護(hù)區(qū)計(jì)算，設(shè)計(jì)用量要大。該系統(tǒng)缺點(diǎn)是不能和火災(zāi)報(bào)警進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，發(fā)生火災(zāi)直接噴放。具體項(xiàng)目中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行方案比選。

6 天窗下噴淋設(shè)計(jì)

FM 排煙天窗下的噴淋設(shè)計(jì)有3 種要求。

（1）對于自然排煙口，以不超過1.2m 的直線間距和1.5m2的面積間距，在排放口正下方安裝快速響應(yīng)噴淋頭。

（2）安裝配有標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)182℃熱啟動(dòng)裝置且經(jīng)FM認(rèn)證的排煙設(shè)計(jì)師。

（3）將排煙系統(tǒng)與火災(zāi)探測器以及噴淋水流指示器進(jìn)行雙重連鎖。

對于（1）和（2）要求，筆者無異議；然而對于（3），筆者目前持不同觀點(diǎn)。首先，經(jīng)查閱相關(guān)規(guī)范[5-6]，其對排煙天窗的開啟條件為“同一防煙分區(qū)內(nèi)的兩只獨(dú)立的火災(zāi)探測器的報(bào)警信號(hào)”，并沒有水流指示器作為其開啟信號(hào)的要求。其次，火災(zāi)總類很多：有時(shí)燃燒物發(fā)熱量明顯，有時(shí)燃燒物發(fā)熱量不明顯但是排煙量明顯。若噴淋靜止導(dǎo)致排煙天窗不開，有可能發(fā)生煙氣聚集的現(xiàn)象，導(dǎo)致更大的危險(xiǎn)。經(jīng)與消防驗(yàn)收工程時(shí)溝通，目前消防驗(yàn)收規(guī)程中也未將噴淋系統(tǒng)動(dòng)作作為排煙天窗開啟的條件。故在這里肯定有關(guān)單位進(jìn)行調(diào)研后澄清。

7 結(jié)語

（1）設(shè)置軸流深井泵的項(xiàng)目，其有效（無效）水位的設(shè)計(jì)計(jì)算需要特別注意。建議找多家水泵供貨商提供選擇技術(shù)支持，以便合理化設(shè)計(jì)。

（2）橫流冷卻塔和閉式逆流冷卻塔噴淋參數(shù)不同，設(shè)計(jì)時(shí)須根據(jù)實(shí)際采購的塔型來確定設(shè)計(jì)參數(shù)；同時(shí)因?yàn)槔鋮s塔噴淋為開式系統(tǒng)，須復(fù)核其開式噴淋系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)是否超出原噴淋水泵能力和消防水池容積。

（3）噴淋擋水板和集熱照為兩種功能，作用不同，不能相互替代，應(yīng)按照有關(guān)要求精細(xì)設(shè)計(jì)。

（4）火探管滅火系統(tǒng)為電氣房間滅火提供了一個(gè)解決方案

（5）噴淋系統(tǒng)動(dòng)作是否排煙天窗動(dòng)作條件，還需要有關(guān)專家進(jìn)一步討論研究