兼顧中外設計標準的新能源產業項目消防水系統設計研究

余雪花

（機械工業第六設計研究院有限公司天津分公司 天津 300392）

1 項目概況

某合資新能源產業項目的主要產品為高容量全密封鉛酸蓄電池。廠區總建筑面積約60 000 m2，主要建筑物包括1號聯合廠房、2號聯合廠房、材料庫、消防及生活水泵房等。與其他投保于美國FM Global保險公司的涉外項目類似［1-5］，本項目消防水系統設計在滿足我國有關標準規范（以下簡稱“國標”）的前提下，并且須同時滿足基于美國消防協會規范的FM 財產防損相關條款（以下簡稱“FM標準”）［6］。

2 生產工藝流程及火災危險性分析

項目主要產品為高容量全密封鉛酸蓄電池。在生產原料方面，項目主要原料為鉛、硫酸等非易燃物，但生產過程中還涉及塑料、膠合劑等易燃易爆物。在生產工藝方面，部分工藝流程涉及高溫、高熱或明火等生產工序，且現場需要大量充電設備。項目整體生產工藝火災隱患較大，預防火災、爆炸的安全措施必不可少。因生產過程中存在可燃固體塑料制品（PPE），故1號聯合廠房、2號聯合廠房及材料庫的火災危險性根據國標應定為丙二類［7］。

3 消防水系統設計主要內容及特點

本項目消防給水系統主要包含室外消火栓給水系統、室內消火栓給水系統、自動噴水滅火系統、消防水池和泵房。

3.1 室外消火栓給水系統設計

按照國標要求，建筑室外需設置室外消火栓系統。本項目最不利室外消防建筑為1號聯合廠房，按防火類別丙類、二級耐火等級、建筑物體積大于50 000 m3進行設計，室外消防水量40 L/s，火災延續時間3.0 h，室外消火栓間距不大于120 m，火災時水力最不利室外消火栓的出流量不小于15 L/s，且供水壓力從地面算起不應小于0.1 MPa。室外消防給水管道應采用閥門分為若干獨立段，每段室外消火栓數量不超過5個。

根據FM標準，室外消火栓用水量不小于1 900 L/min，供水壓力不小于0.14 MPa，并且布置間距不應超過90 m。室外消火栓應由至少DN200的消防主管道在廠區成環狀敷設供水，環網上應安裝FM認證的示位閥作為分區閥。

通過對比可以發現，FM標準對于室外消火栓系統的設計要求與國標略有不同，對于不同規模、不同火災危險性的建筑無差異化的水量要求。在消火栓布置間距上FM標準要求嚴于國標。因此，室外消火栓給水系統的用水量按照國標設計、消火栓布置間距按照FM標準設計，即可兼顧國內外規范要求，即室外消防用水量40 L/s，設置DN250室外消火栓環狀給水管網，采用SS 65/100—1.0室外消火栓，間距小于90 m，并以FM認證的示位閥作為分段閥門，每段管道室外消火栓數量不超過 5 個。

3.2 室內消火栓給水系統設計

作為消防設計的重點，國標對室內消火栓有明確且詳細的規定，但FM標準在室內消火栓上并無要求。國標規定，對于火災危險性小、發生火災可能導致經濟損失低、社會影響或人員傷亡不大的建筑物，不強制設置自動滅火系統，故室內消火栓系統成為了上述建筑中最重要的滅火方式。在火災救援實際操作中，消火栓的操作受人為因素影響較大。由于過大的栓口壓力，消火栓基本只能由經過專業訓練的消防員使用，進而導致消防出警速度成為影響火災救援的關鍵因素。為盡可能降低人為因素的影響，FM標準規定在有燃燒可能性的區域均要求設置噴淋系統，而對室內消火栓的設置無強制規定［8］。

基于上述分析，1號、2號聯合廠房、材料庫室內消火栓系統按照國標進行設計，可同時滿足國內外規范要求，其中1號、2號聯合廠房均按防火類別丙類、二級耐火等級、建筑物體積大于50 000 m3設計，室內消防用水量20 L/s，火災延續時間3.0 h。材料庫按防火類別丙類、二級耐火等級設計，建筑物體積約33 000 m3，室內消防用水量25 L/s，火災延續時間3.0 h。布置DN150環狀消火栓給水管網，室內消火栓豎管應保證檢修管道時關閉停用的豎管不超過1根，當豎管超過4根時，可關閉不相鄰的2根。

3.3 自動噴水滅火系統設計

3.3.1 1號、2號聯合廠房

按照國標，1號、2號聯合廠房為丙類車間，最大防火分區面積8 000 m2，不強制設置自動噴淋系統。考慮滿足生產設備布置空間需求，需增大防火分區面積，因此，1號、2號聯合廠房設置自動噴水滅火系統。國標和FM標準在自動噴水滅火系統的設計要求上有明顯的差異性，主要體現在以下2個方面。

一是對于較高凈空的生產車間，國標和FM標準在自動噴水滅火系統選用上體現出不同的傾向性。根據GB 50084—2017［9］，自動噴淋系統可保護凈空高度小于8 m的生產車間，凈空高度為8～12 m時噴水強度應進一步提高，當凈空高度大于12 m時，建議采用消防水炮系統。而FM標準認為［9］，自動噴淋系統的可靠性高于消防水炮系統，生產車間的凈空高度越高，就應采用流量越大、水壓越高的噴頭。這表明在生產車間高度超過12 m時，國標和FM標準的要求差異較大。在難以平衡國內外標準時，需同時設置自動噴淋和消防水炮 2 套自動噴水滅火系統。

二是在設計參數選取上，國標和FM標準體現出不同的思路。國標根據生產中使用或產生的物質性質及其數量等因素劃分廠房的火災危險性。當同一座廠房或廠房的任一防火分區內有不同火災危險性生產時，廠房或防火分區內的生產火災危險性類別應按火災危險性較大的部分確定。因此，對于單座廠房，根據國標選取自動噴水滅火系統的設計參數具有唯一性。FM標準則是根據可燃物類別確定噴水滅火強度和作用面積，故單座廠房內多種噴水滅火強度及作用面積、多種規格噴頭同時存在。考慮到FM標準設計參數普遍嚴于國標，可采用FM標準進行設計。

在嚴格遵守國標并充分考慮上述設計要求差異的條件下，1號、2號聯合廠房采用如下設計方案。

在凈空高度未超過12 m的區域，按 FM 標準設置自動噴淋系統。其中辦公區噴水強度4 L/（min·m2），作用面積140 m2，采用K=80 ℃、70 ℃標準噴頭；公用站房噴水強度8 L/（min·m2），作用面積230 m2，采用K=115 ℃、70 ℃標準噴頭；生產區噴水強度20 L/（min·m2），作用面積280 m2，采用K=200 ℃、70 ℃標準噴頭；存儲區噴頭動作數12個，最低工作壓力0.35 MPa，采用K=360 ℃、74 ℃早期抑制快速響應（ESFR）噴頭。

在凈空高度超過12 m的區域，除按FM標準設置自動噴水滅火系統外，同時按照國標設置固定消防水炮系統，固定消防水炮最大設計流量60 L/s。自動噴淋系統管道由廠區直接引入，室內設置DN200 ZSFZ濕式報警閥。消防水炮管道從室外水炮管道引入DN200 2個入口，室內布置環狀消防炮給水管道。

3.3.2 材料庫

根據國標要求，材料庫應定為丙類倉庫，其面積3 130 m2，建筑凈空高度超過8 m且小于13.5 m，室內需設置自動噴水滅火系統。國標和FM標準在建筑凈空高度小于13.5 m時均可采用ESFR噴頭僅在頂部設置一層噴淋的形式，但FM標準設計參數較為嚴格，故從嚴選擇FM標準設計，設計方案如下。

材料庫室內及室外儲物罩棚均設置自動噴淋系統。其中室內為閉式濕式系統，公用站房、工具間噴水強度8 L/（min·m2），作用面積230 m2，采用K=115 ℃、70 ℃標準噴頭；存儲區噴頭動作數12個，最低工作壓力0.41 MPa，采用K=360 ℃、74 ℃ ESFR噴頭；室外儲物罩棚為干式系統，配水管道充水時間不大于1 min，噴水強度8 L/（min·m2），作用面積230 m2，采用K=115 ℃、70 ℃標準噴頭。噴淋系統管道由廠區直接引入，DN200 ZSFZ濕式報警閥設置于室內。

3.3.3 消防水池和泵房

根據國標，消防水池和泵房為戊類工業建筑，基本無可燃物，火災危險性較小，可不設置自動噴水滅火系統。FM 標準則認為消防水池和泵房是重要場所，應設置自動噴水滅火系統。故采用FM標準，在消防水池和泵房設置噴淋系統，噴水強度8 L/（min·m2），作用面積230 m2，采用K=115 ℃、70 ℃標準噴頭。噴淋系統管道由噴淋干管引入，DN150 ZSFZ 濕式報警閥設置于室內。

3.4 消防水池和泵房設計

由于市政給水管網不能保證室外消防用水量，故本項目室內外消火栓給水系統需合用，采用臨時高壓消防給水系統，同一時間火災次數考慮一次。廠區最大一棟建筑單體室內消火栓用水量為25 L/s，室外消防用水量為35 L/s，火災延續時間為3.0 h；室內噴淋用水量為147 L/s，火災延續時間為1.0 h，一次滅火用水量為1 177.2 m3。

國標及FM標準在消防水池和泵房設計要求上有如下差異：①在選址方面，為防止泵房水淹，FM標準要求消防泵房必須設置于地上，國標則無明確要求。②在穩壓系統設計方面，國標要求臨時高壓系統應設置穩壓設備及高位消防水箱，平時由穩壓設備負責維持系統最不利點壓力不小于0.15 MPa，消防水箱負責提供火災初期用水量。FM 標準雖對是否設置消防水箱無明確要求，但對穩壓系統的要求相當于穩高壓的概念，即穩壓泵的揚程應大于消防泵的揚程，平時系統壓力大于火災時的系統壓力。③在消防水泵選取方面，FM標準要求自動噴淋系統主泵須是柴油消防泵，備用泵可采用普通電泵，國標僅有設置備用泵的要求。

綜上，消防水池和泵房設計采用如下方案：消防泵房及水池設置于地面，設置地上式消防水池2座，總有效容積為1 300 m3，消火栓系統管網的壓力平時由設置在消防泵房內的穩壓泵提供，火災初期水源由位于1號聯合廠房屋頂的高位消防水箱提供，有效容積18 m3。消防泵房內設置噴淋柴油機泵1臺，額定流量150 L/s，設計揚程1.20 MPa；噴淋電泵2臺，額定流量75 L/s，設計揚程1.23 MPa；消火栓電泵2臺，額定流量70 L/s，設計揚程0.70 MPa；水炮電泵2臺，額定流量60 L/s，設計揚程0.80 MPa；噴淋及消火栓穩壓系統各1套。

4 結 論

本文以某合資新能源產業項目為例，系統介紹了國標和FM標準在消防水系統設計時的差異，對國標和FM標準在室外消火栓給水系統、室內消火栓給水系統、自動噴水滅火系統、消防水池和泵房系統等重要系統設計上的差異化要求逐一進行了對比，提出了兼容國內外有關標準的設計方案，以供其他類似項目參考借鑒。■