水噴霧設計、消火栓設計探討

水噴霧設計、消火栓設計探討水噴霧設計、消火栓設計探討福州市建筑設計院

陳芬

提要

本文主要探討高層建筑內柴油發(fā)電機房水噴霧滅火系統設計、建筑室內消水栓布置設計。

關鍵詞

水噴霧

柴油發(fā)電機房

直接噴射

完全覆蓋

室內消火栓

設計

滅火系統一、

柴油發(fā)電機房水噴霧滅火系統設計（一）概述

根據《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（以下簡稱《高規(guī)》）GB50045－95－1997年局部修訂條文第7.6.6條“高層建筑內的下列房間應設置水噴霧滅火系統：……7.6.6.4自備發(fā)電機房”，故現在應對設在高層建筑內的自備發(fā)電機房進行水噴霧滅火系統設計，而以往發(fā)電機房則是設計氣體滅火系統。采用水噴霧滅火系統比采用氣體滅火系統投資要小得多，還省去氣體貯瓶間面積，而且其滅火時對人造成的傷害幾乎降到零。現設計柴油發(fā)電機房水噴霧滅火系統一般采用二種方法布置噴頭（1）立體布置方法；（2）平面布置方法。下面就這二種方法進行探討。

（二）設計內容

以某一16層的辦公樓為例，該樓在地下室內設一組YGS－588型470kW自啟動柴油發(fā)電機組，發(fā)電機組外形詳附圖一，發(fā)電機房內柴油發(fā)電機組平面布置詳附圖二。

1、采用立體布置方法（1）確定保護對象的設計噴霧強度：

柴油發(fā)電機房火災應定性為液體火災。柴油的閃點60－110。C，根據柴油發(fā)電機組產品樣本介紹，柴油發(fā)電機組燃油選用原則應使燃油凝固點較氣溫低10。C，一般為0號柴油。0號柴油的閃點不低于65。C。查《水噴霧滅火系統設計規(guī)范》（以下簡稱《噴霧規(guī)范》）表3.1.2，柴油發(fā)電機房水噴霧滅火系統防護目的——屬滅火，保護對象——屬閃點60—120。C的液體，故設計噴霧強度W為20L/mim·m2，持續(xù)噴霧時間為0．5h.。

（2）計算保護面積S：

根據《噴霧規(guī)范》第3.1.5條，保護面積應按保護對象外表面積確定。從附圖一可以看出，發(fā)電機組右側是風機排風口，排風口用管道加帆布直接與排風井道相接，故此側無法安裝側噴噴頭，但該側表面積應計算，可將噴頭設在排風口與排風井道相接的管道上方。發(fā)電機組最大外形尺寸長＊寬＊高＝3800＊1594＊1963（單位mm）。發(fā)電機組外表面是不規(guī)則的，保護面積應按包容發(fā)電機組的最小規(guī)則形體的外表面積來計算。

S發(fā)電機=（3.8+1.594）＊1.963＊2＋3.8＊1.594≈27.3Ｍ３

通常在儲油間內設儲有8h所需柴油的油箱，油箱外形尺寸一般為1m＊1ｍ＊1ｍ，有的設一個油箱，有的設二個油箱。油箱一般架高1m，以便油靠重力流入發(fā)電機組。本設計實例燃油耗量94L/h，貯油量為94＊8＝752L。柴油比重0.8－0.87按0.85計,油箱容積=752/0.85≈885L,故設1m＊１ｍ＊１ｍ油箱1個。油箱布置圖詳附圖二。由于貯油間設在發(fā)電機房內，火災時對發(fā)電機組威脅大，且其面積不大，故可視其與發(fā)電機房為同一保護區(qū)，即水霧噴頭同時噴霧。

S儲油=（1+1）＊2＋1＊1＝5ｍ２

(3)計算水霧噴頭的流量q：

要計算水霧噴頭的流量q，首先要確定水霧噴頭型號。由于發(fā)電機房保護面積不大，故不要選大流量噴頭。為了節(jié)約投資應選霧化角較大的噴頭，其在相同的水壓下保護面積較大。現發(fā)電機房水霧噴頭一般選用ZSTG10/114型高速噴射器（黃銅材料），其噴射曲線詳附圖三。該噴射器霧化角較大，流量適中，適用于保護閃點66。C以上的易燃液體，K=43.8。

q=K·（10·P）0．5，Ｐ＝0.35MPa(《噴霧規(guī)范》要求的最小滅火壓力)

ｑ＝43.8＊（10＊0.35）0．5≈81.94L/min

(1)計算所需水霧噴頭的最小數量Ｎ：

Ｎ發(fā)電機＝Ｓ發(fā)·W/q=27.3＊20/81.94≈7個

N儲油間=S儲·W/ｑ＝5＊20/81.94≈2個

儲油間的保護面積為儲油間的實際使用面積，經計算S儲油間=3．20M2。

(3)計算水霧噴頭的流量q：同立體法

(4)計算所需水霧噴頭的最小數量N：

N發(fā)電機房=S發(fā)·W/q=50．15＊２０／81．94≈12個

N儲油間=S儲·W/q=3．2＊20/81．94≈1個

(5)噴頭布置：

噴頭平面布置詳附圖七。校核噴頭間距、水霧覆蓋情況下：

a、發(fā)電機房：

發(fā)電機組高度按2m計，噴頭安裝高度距發(fā)電機組1.3m，水霧錐底圓半徑R為1.5m（詳附圖三A點）。

間距：1.4R=1.4＊1.5=2.1ｍ＝2.1ｍ（噴頭間距）

＞1.9ｍ（噴頭間距）

角ａ：［（0.95－0.2）2+1.25＊1.25］0.5≈1.46m＜1.5m（R）

角b：[0.95＊0.95+（1.25－0.25）2]≈1.21m＜1.5ｍ（R）

油箱頂面離地高度按2m計，噴頭安裝高度距油箱0.7ｍ，水霧錐底圓半徑為0.94m（詳附圖三D點）。噴頭距地2.7m，水霧錐底圓半徑R為2.3m（詳附圖三E點）。儲油間為三角形，油箱安裝位置長度需1m，油箱只可放在f-g-h-i-j范圍內，故可按R=0.94m來按核ｆ、g、h、i、j點的水霧覆蓋情況?？紤]儲油間地面通常設有集油溝，故還應按R=2.3ｍ來校核ｃ、d、e水霧覆蓋情況。

角f：（0.53＊0.53+0.529＊0.529）0.5≈0.75m＜0.94m（R）

角e：（1.53＊1.53+0.529＊0.529）0.5≈1.62m＜2.3m（R）

角c：（1.571＊1.571+1.029＊1.029）0.5≈1.88m＜2.3m（R）

角d：（1.83＊1.83+0.829＊0.829）0．5≈2.01m＜2.3m（R）

（6）水力計算：

水力計算詳水噴霧管道水力計算表（三）

（三）兩種設計計算方法比較

從前面計算結果可以看出，采用立體布置方法：Ｑ總＝13.91Ｌ/s，所需壓力H6＝45.19ｍ，共設10個噴頭。采用平面布置方法：Ｑ總＝18.17Ｌ/s，所需壓力H7=46.5m。共設13個噴頭。采用前者計算方法設計流量較小，所設噴頭數較少，而采用后者計算方法則相反。采用后者計算法比前者更安全，計算的設計流量更大，對于設在室內的小型發(fā)電機組，由于其高度不高，可以達到直噴的效果。采用后者計算方法發(fā)電機房內的發(fā)電機組布置可較靈活，不會因為機組挪位或施工臨時改機組型號而要改機房內的水噴霧系統，而且常常設計選用的發(fā)電機組廠家與甲方購買的不同，導致發(fā)電機組外形尺寸不同，這是設計水噴霧滅火系統采用立體布置法的難處。本設計實例就是這樣的，設計時原本采用300kW自啟動柴油發(fā)電機組，而到施工時由于甲方加大用電負荷，改成了470kW自啟動柴油發(fā)電機組。采用后者計算方法，由于噴頭安裝高度基本一致，計算簡單，施工也不容易弄錯。采用前者計算方法，配水支管繞著發(fā)電機組布置，妨礙日常操作，而后者則無此缺陷。故本人推薦建筑物內的自備發(fā)電機房水噴霧滅火系統采用平面方法來設計。

（四）其它

1、控制

《噴霧規(guī)范》第6.0.1條規(guī)定“水噴霧滅火系統應設有自動控制、手動控制和應急操作三種控制方式”。就自動控制而言，有采用纜式線型定溫火災探測器，有采用閉式噴頭加傳動管，有采用二組定溫火災探測器等等，由于前二者較繁瑣，故現設計一般采用第三種作法。手動控制設在消防控制中心。應急操作設在雨淋閥處，故雨淋閥不可離發(fā)機房太遠，現雨淋閥一般設在發(fā)電機房附近的雨淋閥室內，也有的設在發(fā)電機房附近的水泵房內。

2、響應時間

《噴霧規(guī)范》第3.1.4條規(guī)定“水噴霧滅火系統響應時間，當用于滅火時不應大于45S”。故設計時，水噴霧消防泵房、雨淋閥不可離發(fā)電機房太遠，設計中應校核響應時間?，F用前面平面布置方法的設計實例來校核水噴霧滅火系統的響應時間如表2：表2

管段管徑（mm）流量Ｑ（L/s）Kc流速V（m/s）管長L

m時間t1－2DN251.371.8832.582.170.842－3DN322.771.052.910.950.333－4DN505.540.472.602.100.814－5DN8011.120.2042.271.180.525－6DN8012.550.2042.560.920.366－7DN10018.170.1152.094722.49

V=Kc·Q

t=L/V

∑25.35

從定溫火災探測器感溫動作發(fā)出火災信號，并將信號輸入控制盤，到控制盤將信號分別送給自動閥、自動啟動水噴霧消防泵大約要10s時間，系統響應時間t=25.35+10=35.35s＜45s。3、屋頂水箱供水管

水噴霧滅火系統應設屋頂水箱供水管，可按十分鐘水噴霧滅火系統設計流量來考慮頂水箱容積，以保證系統迅速啟動。當屋頂水箱供水壓力大于系統工作壓力時，水箱供水管接雨淋閥前應設圓缺型減壓孔板來減壓。當屋頂水箱供水壓力小于系統工作壓力時，應設氣壓罐。

屋頂水箱供水管可與自動噴水滅火系統合用。由于水噴霧滅火系統與自動噴水滅火系統不需要用同時開啟，也就是說不要考慮同時使用二個系統，故其消防泵也可以合用。但系統應采取防超壓措施，且雨淋閥后、濕式報警閥后的管道應當嚴格分開，以免影響兩個系統的正常使用。當然，水噴霧消防泵與噴水消防泵分開設置更好，更利于系統的控制，而且二個系統的設計流量值不同，存在較大的差值。當水噴霧消防泵與噴水消防泵分開設置時，水箱供水管接雨淋閥、濕式報警閥前應分別設置單向閥，消防泵供水管則分別設在單向閥后，以防二個系統消防泵供水通過屋頂水箱供水管串水，也就是說，分就得分清楚一點，不要藕斷絲連。屋頂水箱出水管與兩個系統的接管詳附圖九。

二、建筑室內消火栓布置設計

建筑室內消火栓的布置應滿足有關的建筑設計防火規(guī)范的要求。建筑室內消火栓的位置應明顯，其間距應通過計算確定，但不能大于有關的建筑設計防火規(guī)范的要求。設計中應注意按建筑物類別正確確定室內消火栓的用水量。室內消火栓的口徑應按每支水槍流量來確定，水槍流量小于3L/s時，應采用SN50消火栓。水槍流量大于3L/s時應采用SN65消火栓。設有消防給水的建筑物，其各層（無可燃物的設備層除外）均應設置室內消火栓。消防電梯前室應設室內消火栓。低層建筑屋頂應設試驗消火栓，高層建筑屋頂應設試驗消火栓和壓力顯示裝置。

就下面幾點談談個人的布置：

1、住宅消火栓的布置：

現住宅消火栓一般設在梯間半層平臺處，消防立管設在平臺內或平臺外。由于半層平臺在標準層標高處有梁，故消防箱只得明設，不太美觀。這種布置最好要加大半層平臺的寬度，以便行走。本人建議住宅采用這種布置方法，若半層平臺外挑，在二側設磚墻，消火栓可暗設，則更好。

也有的將消火栓設在入戶平臺處，消防箱暗設在墻內，較美觀，消防立管設在入戶平臺或住戶衛(wèi)生間內。此處墻體一般與廳相連，現住戶廳地面采用木裝修的很多，消防箱暗設在墻內，日常使用中消火栓漏水（住戶裝修期間常有人開啟消火栓取水）造成木裝修發(fā)霉的甚多，住戶叫苦連天。

現住宅底層一般為雜特間、商業(yè)網點、自行車停放處、汽車庫，設有消火栓給水系統的住宅樓，該部分也應設置消火栓。現住宅梯間底層入口處一般設有防盜門，故設計時應注意梯間半層平臺的消火栓不能計入底層用房的消火栓數量。對于底層設有汽車庫的住宅樓，還應注意該樓所有消火栓均應采取SN65型消火栓，因車庫要求每支水槍的流量應大于5L/s。2、布置在防煙樓梯間內的消火栓：

現有人將防護場所需設置的消火栓設在防煙樓梯間內。防煙樓梯間主要作用是火災時供人員疏散，其與防護場所采用防火門相連，火災時防火門緊閉，可供人員疏散又可檔住煙氣，故防火門處一個縫隙也不可有。若將消火栓設在防煙樓梯間內，防護場所失火，消防水龍帶得穿過防火門才可到達防護場所救火，防火門則關不嚴，防煙樓梯間會充滿煙氣，失去其安全可靠性。故防護場所的消火栓應設在防護區(qū)內，不可設在防煙樓梯間內，否則將失去其滅火作用。

3、按防火分區(qū)布置消火栓：

若建筑物每層面積較大，則每層平面要分成若干個防火分區(qū)，一般采用防火卷簾、防火墻加防火門等形成若干個防火分區(qū)。此時應注意要按防火分區(qū)來設置消火栓，也就是說消火栓不可跨防火分區(qū)使用（無論是平面分區(qū)還是豎向分區(qū)）。因為火災時相鄰的防火卷簾落下至底，起防火墻的作用，消防水龍帶根本無法從該處通過，而防火門需緊閉，也不允許消防水龍帶通過。

4、雙閥雙出口消火栓布置：

《高規(guī)》第7．4．2條規(guī)定“十八層及十八層以下，每層不超過8戶、建筑面積不超過650m2的塔式住宅，當設兩根消防豎管有困難時，可設一根豎管，但必須采用雙閥雙出口型火栓。”《高規(guī)》此條規(guī)定，本人體會是對象住宅這種火災危險性較小的場所給予適當放寬處理。可現的有設計，不管設豎管有無困難，不管是否是每層不超過8戶、建筑面積不超過650m2的塔式住宅，均采用雙閥雙出口消火栓。甚至有的二十多層的高層綜合樓也全部采用雙閥雙出口消火栓布置，這是不合理的。實際上雙閥雙出口消火栓無法滿足《高規(guī)》第7．4．2條的要求“消防豎管的布置，應保證同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱同時達到被保護范圍內的任何部位”。若火災發(fā)生在雙閥雙出口消火栓處，則兩支水槍均失去作用，該雙閥雙出口消火栓設計所保護的場所則無一股水柱可到達，造成了一定火災隱患。故應慎用雙閥雙出口消火栓，特別在火災危險性較大的場所不可使用雙閥雙出口消火栓。有的設計，消火栓間距已滿足同層任何部位有兩個消火栓的水槍充實水柱同時到達，卻全部采用雙閥雙出口消火栓，本人認為這樣做也無必要，造成一定浪費。雙閥雙出口消火栓可用于某些受建筑條件限制的高層住宅內?！陡咭?guī)》允許單元式住宅戶門采用乙級防火門后直接開向前室，還允許每個單元設有一座通向屋頂的疏散樓梯，且從第十層起每層相鄰單元設有連通陽臺或凹廊的單元式住宅可只設一個安全出口。按這些要求設計的單元式住宅，由于可設計安裝消火栓的場所僅是小小的消防前室，要在此處設二個消火栓，一是無墻面可設，二是無此必要，故只能采用雙閥雙出口消火栓。由于十層以上設了連通陽臺或凹廊，故十層以上的相鄰梯間的消火栓可通過凹廊或連通陽臺隔梯滅火，故住宅高層部分基本上也達到了二股滅火水柱的要求。5、屋頂消火栓的布置：屋頂應設試驗消火栓。可有的設計工程，在屋頂上還設有一個熱交換站、音像控制室、鍋