水噴霧設(shè)計、消火栓設(shè)計探討

水噴霧設(shè)計、消火栓設(shè)計探討水噴霧設(shè)計、消火栓設(shè)計探討福州市建筑設(shè)計院

陳芬

提要

本文主要探討高層建筑內(nèi)柴油發(fā)電機房水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計、建筑室內(nèi)消水栓布置設(shè)計。

關(guān)鍵詞

水噴霧

柴油發(fā)電機房

直接噴射

完全覆蓋

室內(nèi)消火栓

設(shè)計

滅火系統(tǒng)一、

柴油發(fā)電機房水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計（一）概述

根據(jù)《高層民用建筑設(shè)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(nèi)的下列房間應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)：……7.6.6.4自備發(fā)電機房”，故現(xiàn)在應(yīng)對設(shè)在高層建筑內(nèi)的自備發(fā)電機房進行水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計，而以往發(fā)電機房則是設(shè)計氣體滅火系統(tǒng)。采用水噴霧滅火系統(tǒng)比采用氣體滅火系統(tǒng)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?，F(xiàn)設(shè)計柴油發(fā)電機房水噴霧滅火系統(tǒng)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(shè)計內(nèi)容

以某一16層的辦公樓為例，該樓在地下室內(nèi)設(shè)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(nèi)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(shè)計噴霧強度：

柴油發(fā)電機房火災(zāi)應(yīng)定性為液體火災(zāi)。柴油的閃點60－110。C，根據(jù)柴油發(fā)電機組產(chǎn)品樣本介紹，柴油發(fā)電機組燃油選用原則應(yīng)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(tǒng)設(shè)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(tǒng)防護目的——屬滅火，保護對象——屬閃點60—120。C的液體，故設(shè)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(jù)《噴霧規(guī)范》第3.1.5條，保護面積應(yīng)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(cè)是風(fēng)機排風(fēng)口，排風(fēng)口用管道加帆布直接與排風(fēng)井道相接，故此側(cè)無法安裝側(cè)噴噴頭，但該側(cè)表面積應(yīng)計算，可將噴頭設(shè)在排風(fēng)口與排風(fēng)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(yīng)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(nèi)設(shè)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(shè)一個油箱，有的設(shè)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(shè)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(shè)1m＊１ｍ＊１ｍ油箱1個。油箱布置圖詳附圖二。由于貯油間設(shè)在發(fā)電機房內(nèi)，火災(zāi)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(yīng)選霧化角較大的噴頭，其在相同的水壓下保護面積較大?，F(xiàn)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(shù)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(jīng)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(shù)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(nèi)，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(shè)有集油溝，故還應(yīng)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(shè)計計算方法比較

從前面計算結(jié)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(shè)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(shè)13個噴頭。采用前者計算方法設(shè)計流量較小，所設(shè)噴頭數(shù)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(shè)計流量更大，對于設(shè)在室內(nèi)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(nèi)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(nèi)的水噴霧系統(tǒng)，而且常常設(shè)計選用的發(fā)電機組廠家與甲方購買的不同，導(dǎo)致發(fā)電機組外形尺寸不同，這是設(shè)計水噴霧滅火系統(tǒng)采用立體布置法的難處。本設(shè)計實例就是這樣的，設(shè)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(fù)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(nèi)的自備發(fā)電機房水噴霧滅火系統(tǒng)采用平面方法來設(shè)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(tǒng)應(yīng)設(shè)有自動控制、手動控制和應(yīng)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(zāi)探測器，有采用閉式噴頭加傳動管，有采用二組定溫火災(zāi)探測器等等，由于前二者較繁瑣，故現(xiàn)設(shè)計一般采用第三種作法。手動控制設(shè)在消防控制中心。應(yīng)急操作設(shè)在雨淋閥處，故雨淋閥不可離發(fā)機房太遠，現(xiàn)雨淋閥一般設(shè)在發(fā)電機房附近的雨淋閥室內(nèi)，也有的設(shè)在發(fā)電機房附近的水泵房內(nèi)。

2、響應(yīng)時間

《噴霧規(guī)范》第3.1.4條規(guī)定“水噴霧滅火系統(tǒng)響應(yīng)時間，當(dāng)用于滅火時不應(yīng)大于45S”。故設(shè)計時，水噴霧消防泵房、雨淋閥不可離發(fā)電機房太遠，設(shè)計中應(yīng)校核響應(yīng)時間?，F(xiàn)用前面平面布置方法的設(shè)計實例來校核水噴霧滅火系統(tǒng)的響應(yīng)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(zāi)探測器感溫動作發(fā)出火災(zāi)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(tǒng)響應(yīng)時間t=25.35+10=35.35s＜45s。3、屋頂水箱供水管

水噴霧滅火系統(tǒng)應(yīng)設(shè)屋頂水箱供水管，可按十分鐘水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計流量來考慮頂水箱容積，以保證系統(tǒng)迅速啟動。當(dāng)屋頂水箱供水壓力大于系統(tǒng)工作壓力時，水箱供水管接雨淋閥前應(yīng)設(shè)圓缺型減壓孔板來減壓。當(dāng)屋頂水箱供水壓力小于系統(tǒng)工作壓力時，應(yīng)設(shè)氣壓罐。

屋頂水箱供水管可與自動噴水滅火系統(tǒng)合用。由于水噴霧滅火系統(tǒng)與自動噴水滅火系統(tǒng)不需要用同時開啟，也就是說不要考慮同時使用二個系統(tǒng)，故其消防泵也可以合用。但系統(tǒng)應(yīng)采取防超壓措施，且雨淋閥后、濕式報警閥后的管道應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格分開，以免影響兩個系統(tǒng)的正常使用。當(dāng)然，水噴霧消防泵與噴水消防泵分開設(shè)置更好，更利于系統(tǒng)的控制，而且二個系統(tǒng)的設(shè)計流量值不同，存在較大的差值。當(dāng)水噴霧消防泵與噴水消防泵分開設(shè)置時，水箱供水管接雨淋閥、濕式報警閥前應(yīng)分別設(shè)置單向閥，消防泵供水管則分別設(shè)在單向閥后，以防二個系統(tǒng)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(tǒng)的接管詳附圖九。

二、建筑室內(nèi)消火栓布置設(shè)計

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

就下面幾點談?wù)剛€人的布置：

1、住宅消火栓的布置：

現(xiàn)住宅消火栓一般設(shè)在梯間半層平臺處，消防立管設(shè)在平臺內(nèi)或平臺外。由于半層平臺在標(biāo)準(zhǔn)層標(biāo)高處有梁，故消防箱只得明設(shè)，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(cè)設(shè)磚墻，消火栓可暗設(shè)，則更好。

也有的將消火栓設(shè)在入戶平臺處，消防箱暗設(shè)在墻內(nèi)，較美觀，消防立管設(shè)在入戶平臺或住戶衛(wèi)生間內(nèi)。此處墻體一般與廳相連，現(xiàn)住戶廳地面采用木裝修的很多，消防箱暗設(shè)在墻內(nèi)，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(xiàn)住宅底層一般為雜特間、商業(yè)網(wǎng)點、自行車停放處、汽車庫，設(shè)有消火栓給水系統(tǒng)的住宅樓，該部分也應(yīng)設(shè)置消火栓?，F(xiàn)住宅梯間底層入口處一般設(shè)有防盜門，故設(shè)計時應(yīng)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(shù)量。對于底層設(shè)有汽車庫的住宅樓，還應(yīng)注意該樓所有消火栓均應(yīng)采取SN65型消火栓，因車庫要求每支水槍的流量應(yīng)大于5L/s。2、布置在防煙樓梯間內(nèi)的消火栓：

現(xiàn)有人將防護場所需設(shè)置的消火栓設(shè)在防煙樓梯間內(nèi)。防煙樓梯間主要作用是火災(zāi)時供人員疏散，其與防護場所采用防火門相連，火災(zāi)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(shè)在防煙樓梯間內(nèi)，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(guān)不嚴(yán)，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(yīng)設(shè)在防護區(qū)內(nèi)，不可設(shè)在防煙樓梯間內(nèi)，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(yīng)注意要按防火分區(qū)來設(shè)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(zāi)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(dāng)設(shè)兩根消防豎管有困難時，可設(shè)一根豎管，但必須采用雙閥雙出口型火栓?！薄陡咭?guī)》此條規(guī)定，本人體會是對象住宅這種火災(zāi)危險性較小的場所給予適當(dāng)放寬處理?？涩F(xiàn)的有設(shè)計，不管設(shè)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(yīng)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(nèi)的任何部位”。若火災(zāi)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(shè)計所保護的場所則無一股水柱可到達，造成了一定火災(zāi)隱患。故應(yīng)慎用雙閥雙出口消火栓，特別在火災(zāi)危險性較大的場所不可使用雙閥雙出口消火栓。有的設(shè)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(rèn)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(nèi)?！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(shè)有一座通向屋頂?shù)氖枭翘?，且從第十層起每層相鄰單元設(shè)有連通陽臺或凹廊的單元式住宅可只設(shè)一個安全出口。按這些要求設(shè)計的單元式住宅，由于可設(shè)計安裝消火栓的場所僅是小小的消防前室，要在此處設(shè)二個消火栓，一是無墻面可設(shè)，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(shè)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(yīng)設(shè)試驗消火栓。可有的設(shè)計工程，在屋頂上還設(shè)有一個熱交換站、音像控制室、鍋