民用建筑水噴霧系統的設計

摘要：配備滅火系統是建筑物中燃氣鍋爐等場所生產經營的必然需求。20世紀末，國內建筑物內的滅火裝置多為氣體滅火系統，但是自進入21世紀以后，落后的氣體滅火系統逐漸被更為先進的水噴霧系統所取代，同時隨著居民防火意識不斷提升，很多民用建筑內均已經安裝水噴霧系統。基于此，將對民用建筑中水噴霧系統的設計展開探究，以此迎合人民群眾對民用建筑安全防火的居住需求。

關鍵詞：民用建筑水噴霧系統適用范圍設計思路

中圖分類號：N945

DesignoftheWaterSpraySysteminCivilBuildings

HEMiaomiao

GansuZhudingConstructionCo.，Ltd.，Jiayuguan，GansuProvince，735100China

Abstract：Equippedwithafireextinguishingsystemisthenecessaryrequirementfortheproductionandmanagementofplacessuchasgas-firedboilersinbuildings.Attheendofthe20thcentury，mostoffireextinguishingdevicesindomesticbuildingsweregasfire-extinguishingsystems，butsincethe21stcentury，thebackwardgasfire-extinguishingsystemshavegraduallybeenreplacedbymoreadvancedwaterspraysystems.Atthesametime，withthecontinuousimprovementofresidents’awarenessoffireprevention，manycivilbuildingshaveinstalledwaterspraysystems.Basedonthis，thispaperwillexplorethedesignofwaterspraysystemsincivilbuildings，inordertomeetpeople’residentialneedsforfiresafetyincivilbuildings.

KeyWords：Civilbuilding;Waterspraysystem;Scopeofapplication;Designidea

水噴霧系統的優勢較多，與氣體滅火系統相比，該系統的運行應用成本較低，安全性較高且投資較少。而為了在民用建筑中發揮水噴霧系統的價值，技術人員需要嚴格依據有關標準，展開水噴霧系統的設計安裝工作。只有這樣，才能夠發揮系統滅火作用，同時降低火災隱患對建筑物以及居民產生的危害。

1水噴霧系統的適用范圍

第一，用于滅火。當建筑物內出現電氣火災、固體物燃燒以及含有酒精的液體燃燒時，可以通過水噴霧系統滅火，與濕式自動噴水等滅火系統相比，水噴霧系統的最大優勢在于能夠消除電氣等特殊燃燒物而引起的火災[1]。第二，該系統還能夠起到防護冷卻的作用。在工業生產中，當儲存裝置等缺乏溫度保護裝置時，受到溫度過高的影響便非常容易引起火災，而通過水噴霧系統則能夠起到防護冷卻的作用，因此可以有效降低由于生產設備溫度過高而引起的火災。水噴霧系統同樣存在不適用范圍，雖然水源能夠通過水霧噴頭轉化為細小的水霧，但是整體而言其仍然是通過噴水發揮滅火作用，這就表明一些無法用水撲滅的火源并不適合應用水噴霧系統，如過氧化物燃燒等[2]。

2案例解析

通過具體案例分析水噴霧滅火系統的設計原理。某20層高住宅區地下室內帶有一組300kW自啟動柴油發電機組，該發電機組的最大外形尺寸為長度4.12m、寬度1.33m、高度2.00m。在水噴霧滅火系統設計中：第一，確定保護對象設計噴霧強度W等設計參數。該住宅區地下室發電機組工作能源為0#柴油，原料閃點≥65℃，結合《霧規》第3條與《全國民用建筑工程設計技術措施》中規定，該地下室發電機房水噴霧滅火系統設計參數如下所示：系統噴霧強度W需達到20L/（min.m2），系統持續噴霧時間需超過30min，工作狀態壓力需超過0.35MPa，系統響應時間不能超過45s。第二，系統噴頭布置與型號選擇。由于該柴油發電機組的形狀并不規則，根據《霧規》第3.1.5條規定，保護面積需按照包容機組最大外形尺寸設定，經過計算可知該發電機組外表面積為S發=20.49m2，儲油間內設儲存機組連續工作8h所需柴油用量的油箱，油箱架高為1.0m，確保可以通過柴油重力流入發電機組內，設計機組柴油消耗量約為83L/h，則油箱的容量應當為0.8m3，因此當油箱長、寬、高均為1.0m時即可滿足供油需求。根據《霧規》第3.1.5條規定，需按照儲油間使用面積確定儲油間保護面積，因此其使用面積為S儲=2.2×2.8=6.16m2。在噴頭設計中應當確保噴頭所噴出的水霧能夠完全覆蓋保護對象的表面，所以應符合《霧規》第3.2.3條規定：“水霧噴頭保護對象之間的距離不得大于水霧噴頭的有效射程”，以及《霧規》第3.2.4條規定：“......當按矩形布置時，水霧噴頭之間的距離不應大于1.4倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑；當按菱形布置時，水霧噴頭之間的距離不應大于1.7倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑”。

上述水噴霧滅火系統設計比較完備，但是在實施階段卻暴露出諸多問題，為此，本文認為在水噴霧滅火設計安裝完成后還需要試噴，尤其是在與其他消防系統共用消防泵時，由于消防泵水壓、流量可能存在與系統需求不一致等情況，因此施工單位需要通過試驗確定滅火系統的保護效果。此外，施工單位應在施工前制訂出周密、詳細的試噴方案，根據試噴情況，適當調整噴頭的位置和雨淋閥前的總控制閥的開啟度，使系統的功能達到設計和規范的要求。

3民用建筑中水噴霧系統的設計

3.1燃氣鍋爐房中水噴霧系統設計

國內民用建筑內燃氣鍋爐房的標準要求，燃氣鍋爐房必須使用防火墻與民用建筑物相隔離，同時要避免將鍋爐房建設在人員密集的場所，若鍋爐房必須建設在民用建筑內，則應當避免爆炸、火災等安全隱患對上層、下層以及臨近區域造成危害。在民用建筑中，燃氣鍋爐房是最容易引發火災隱患的區域之一，鍋爐房引發火災的主要原因為閥門密封性不足、燃氣泄漏或者閥桿絲損壞等。當燃氣鍋爐內氣體出現泄漏后，這些氣體在達到一定濃度后非常容易出現爆炸隱患，因此為提升燃氣鍋爐房氣體的爆炸下限，在出現泄露但是沒有引發火災前需要通過冷水稀釋燃氣濃度，因此在民用建筑燃氣鍋爐房內安裝水噴霧滅火系統就非常必要，該系統不僅能夠發揮冷卻降溫作用，同時還能夠預防火災發生[3]。

對于常規燃氣鍋爐房而言，系統噴水強度至少應當達到10.2L/min·m2，且最高不能超過20L/min·m2。首先，在系統設計中還需要考慮噴水面積參數。該系統主要發揮局部滅火功能，這就表明系統滅火面積需要超過存在火災安全隱患設備的面積，因此在設計階段，技術人員可以通過燃氣鍋爐的具體尺寸得出系統的最小滅火面積，同時還需要將該數據與系統蓄水池最大儲水量展開對比，確保水量能夠滿足系統長時間用水需求。其次，在燃氣鍋爐房水噴霧系統設計中還需要考慮系統控制方式。目前常見控制方式包括自動、手動以及應急操作3種，在燃氣鍋爐房中最為常見的是自動控制，按照自動控制模式劃分，又可以分為可燃性氣體監測自動控制模式、火災探測自動控制模式等。考慮鍋爐房火災特性，技術人員在設計階段可以同時應用可燃性氣體監測與火災探測。最后，以可燃性氣體監測為例，當燃氣鍋爐房內燃氣濃度達到一定量且沒有超過爆炸下限時，燃氣速斷閥開始運行并切斷燃氣供給，同時雨淋閥電磁閥自動打開，水噴霧系統開始噴霧并降低環境中的燃氣濃度[4]。

3.2柴油發電機房中水噴霧系統設計

民用建筑中存在大量可燃物，且在電路設計中由于各類電線錯綜復雜，引發火災的可能性非常大，因此民用建筑物內對消防的要求極高。現階段，民用建筑物中已經普遍應用火災自動報警裝置，同時由于居住區域內燃燒物多為固體物，所以在這些建筑物內部會安裝適用性更強的噴水滅火系統和防排煙系統等，但是這些系統需要在電力支持的條件下才能夠運行，因此，若要實現防火減災目的，必須時刻滿足建筑物內的供電需求。通常情況下，民用建筑物需要具備兩路電源，但是有關部門很難通過供電部門獲得第二套獨立電源，因此很多管理者就會在民用建筑物內安裝柴油發電機作為備用電源。該套供電設備以柴油作為主要發電材料，而柴油作為丙類液體，若保存應用不當很容易引發火災隱患，同時當發電機房出現火災時還會對建筑物的供電造成影響[5]。所以，當柴油發電機房引發火災后，在最短的時間內撲滅初期火情就顯得非常必要。與傳統柴油發電機房所應用的1301滅火系統相比較，水噴霧系統的安全性更高，滅火速度更快，同時應用成本更低。因此，自2010年后，該系統開始廣泛應用到柴油發電機房火災防控當中。

民用建筑柴油發電機房水噴霧系統的設計，需要遵循以下幾個方面。

第一，設定滅火系統的參數。設計人員應當結合發電機房實際情況，并以《水噴霧滅火系統技術規范》為參考設定系統參數，通常情況下該系統的供給強度需要超過燃氣鍋爐房水噴霧系統噴水強度最大限制，即不低于20L/min·m2，系統持續噴水時間應當在30min左右，且最慢響應時間不能超過1min，為達到高效率滅火需求，系統噴頭的工作壓力應當超過0.35MPa。

第二，在設計工作中，還應當科學規劃報警系統的安裝數量。通常情況下，閥組的數量需要與發電房內柴油發電機的數量保持一致。

第三，科學設計系統噴頭。這是確保系統能夠在最短時間內消除火災隱患的關鍵，在噴頭選型時設計人員需要確保水霧可以覆蓋到所有區域，同時需要結合實際情況確定選用立體布置法或者平面布置法。

第四，做好噴灑水霧流量的計算。其流量計算公式為

其中：q為噴頭噴水的流量（L/min）；P為系統噴頭工作過程中的壓力（MPa）；K為噴頭的流量系數，不同類型的噴頭其流量系數也存在些許差異，但是一般保持在30～45之間。

第五，確定系統控制方式。柴油發電機房的火災較為特殊，其火災類型包括以柴油為代表的液體火災，以及以發電裝置為代表的電氣火災。因此，若采用濕式控制方式，當火災出現后系統噴出的為水，這顯然不利于快速撲滅火災。當柴油發電室出現火災后，無論是柴油燃燒還是電氣火災，均會伴隨明顯的溫度以及煙霧濃度變化，因此可以應用煙感或者溫感報警監測技術，并將電氣控制作為水噴霧系統的啟動方式。且這些設備應用成本較低，因此適用性較強[6]。

4結語

綜上所述，本文以燃氣鍋爐房以及柴油發電機房為例，探究水噴霧系統在民用建筑中的應用。該系統火災撲滅效果比較理想，應用成本較低，因此適用性較強。但是在設計應用階段，需要確定各類應用數據，并確定系統最為合適的安裝區域等，以此才能夠降低火災對民用建筑物造成的不利影響。

參考文獻

[1]耿牧歌，李鴦.某數據中心柴油發電機房水噴霧系統改造設計[J].科技創新與應用，2022（14）：70-73.

[2]王明敏.燃氣鍋爐房水噴霧滅火系統設計及噴頭布置[J].建筑技術開發，2018（11）：34-36.

[3]謝志成.水噴霧對隧道火災煙氣溫度及臨界風速影響研究[D].武漢：武漢科技大學，2019.

[4]周璇.白酒陶壇酒庫的水噴霧滅火系統設計[J].工程建設與設計，2020（23）：64-66，72.

[5]周忠秋.AP1000核電站安全殼廠房水噴霧滅火系統的設計分析[J].科技創新導報，2020（13）：116-117.

[6]趙向榮，李媛，朱亞元.LPG灌瓶間雨淋系統與水噴霧系統的設計[J].煤氣與熱力，2019（1）：4-9.