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0引言

對于高大空間場所的自動滅火系統(tǒng)設(shè)計,自2021年10月1日起實施《自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術(shù)標準》(GB41427-2021),在此之前大空間場所的設(shè)計所采用的依據(jù)以及所用的參考文件主要為“大空間規(guī)程”(CECS263∶2009)以及《給水排水設(shè)計手冊》第2.5章節(jié)中關(guān)于高大空間的內(nèi)容。以上兩種標準下文簡稱“自動跟蹤標準”及“大空間規(guī)程”,均為現(xiàn)行常用設(shè)計依據(jù),所涉及的滅火系統(tǒng)均為常用滅火系統(tǒng)。本文以某建筑工程實例為條件,分別采用噴射型自動射流滅火系統(tǒng),以及另外一種比較常用的大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)進行設(shè)計,通過對比設(shè)計,更深入了解兩者區(qū)別,供設(shè)計同仁參考。

1工程概況

某綜合醫(yī)院建筑,地上五層,建筑高度23.50m,設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。其中:采光中庭1的長度為32.00m,寬度為8.90m,中庭的高度為21.50m;中庭2的長度為15.80m,寬度為6.00m,中庭的高度為21.50m,上部為鋼架及透光屋頂。中庭因高度超過18m,根據(jù)規(guī)范無法采用普通的自噴滅火系統(tǒng),可選擇自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng),或者另外一種比較常用的大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)。本工程噴水滅火水泵參數(shù)為:Q=60L/s,H=1.30MPa,N=160kW;屋頂噴水滅火穩(wěn)壓設(shè)備參數(shù)為:Q=1L/s,H=25m,N=1.5kW,配置150L氣壓罐。

2采用噴射型自動射流滅火系統(tǒng)進行設(shè)計

本建筑中庭1的長度為32.00m,寬度為8.90m,場所的危險等級為中危險級。按照“自動跟蹤標準”,若采用噴灑型自動射流滅火系統(tǒng),其保護半徑均小于自動消防炮系統(tǒng)及噴射型滅火系統(tǒng),為了滿足探測火災(zāi)及射流水柱能覆蓋中庭1的所有保護區(qū)域內(nèi),其所需的滅火裝置數(shù)量必然較大,且本中庭的屋頂為透光玻璃,不適宜安裝噴射型,故不適用于本中庭。對于類似于候車廳、展廳等空間較大的中危險級場所,噴水裝置需要40m或者更大的保護半徑方能滿足使用要求,可優(yōu)先選用自動消防炮滅火系統(tǒng)。本建筑中庭1的寬度8.9m,中庭2的寬度為6.0m,適合選用噴射型自動射流滅火系統(tǒng)或消防炮系統(tǒng),但是由于采用消防炮系統(tǒng)的額定流量比較大,滅火用水量也大,最終本建筑的中庭滅火選用自動射流滅火系統(tǒng)。選用額定流量為10L/s,額定工作壓力0.8MPa,額定最大壓力保護半徑為28m的射流裝置。

2.1噴射型自動射流滅火系統(tǒng)(下文簡稱“射流系統(tǒng)”)的選型及基本參數(shù)確定

根據(jù)規(guī)范規(guī)定,在中危險級火災(zāi)情況時,射流系統(tǒng)的單臺滅火裝置流量應(yīng)大于等于10L/s。本建筑為中危險級,可根據(jù)“自動跟蹤標準”中如表取裝置參數(shù)。本建筑選擇額定流量為10L/s,額定工作壓力0.8MPa,額定最大壓力保護半徑為28m的射流裝置。

2.2噴射型自動射流滅火系統(tǒng)最大保護半徑的確定

當滅火裝置的設(shè)計工作壓力不同于其額定工作壓力時,滅火裝置的保護半徑與其額定值相比會有相應(yīng)變化。對于噴射型自動射流滅火裝置,保護半徑變化與壓力變化的平方根成正比。對于噴灑型自動射流滅火裝置,由于其噴灑射流過程中,存在驅(qū)動滅火裝置旋轉(zhuǎn)和水流撞擊等能量損失,其保護半徑變化與壓力變化的平方根并不成正比,故應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品公布的性能參數(shù)確定。以下計算以采光中庭1為例計算滅火裝置的最大保護半徑。

2.3噴射型自動射流滅火系統(tǒng)的流量計算

根據(jù)“自動跟蹤標準”4.6.1條,滅火裝置的設(shè)計流量可按式(2)計算。以下計算以采光中庭1為例計算滅火裝置的設(shè)計流量,本工程中滅火裝置的額定流量q0=10L/s,P0=0.8MPa,水泵揚程1.30MPa,水泵至滅火裝置高差為27m,損失約為10m,滅火裝置處的設(shè)計工作壓力為Pe=1.30-0.27-0.1=0.93(MPa)。計算得出q=10.78L/s。根據(jù)此方法可計算出實際火災(zāi)時開啟的第二只滅火裝置的流量q=10.89L/s。自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)的設(shè)計流量應(yīng)為同時開啟的所有滅火裝置流量之和。噴射型自動射流滅火系統(tǒng)滅火裝置的設(shè)計同時開啟數(shù)量應(yīng)按2臺確定,火災(zāi)時具體著火點附近的哪兩臺同時啟動,應(yīng)由控制系統(tǒng)確定。本建筑工程的中庭1共布置3臺滅火裝置,中庭1著火時啟動2臺,系統(tǒng)的設(shè)計流量q總=21.67L/s。

2.4噴射型自動射流滅火系統(tǒng)的噴射時間要求

掃描定位裝置檢測到火災(zāi),系統(tǒng)立即啟動后,應(yīng)能保持連續(xù)噴水。當火災(zāi)已被熄滅,系統(tǒng)探測不到火源時,噴射型裝置應(yīng)連續(xù)噴水不小于5min后方可停止。系統(tǒng)停止噴水后若火災(zāi)復(fù)燃或者其他原因再次探測到火源時,應(yīng)能再次啟動射流裝置滅火。自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)的設(shè)計持續(xù)噴水時間應(yīng)不小于1.0h[1]。

2.5噴射型自動射流滅火系統(tǒng)的系統(tǒng)控制要求

射流系統(tǒng)應(yīng)同時具備3種開啟射水裝置的方法,分別是自動控制、消防控制室遠程控制和現(xiàn)場手動控制。本工程中庭1布置3臺噴射型射流裝置,火災(zāi)時兩臺啟動;中庭2布置2臺噴射型射流裝置,火災(zāi)時兩臺都啟動。消防控制室控制和現(xiàn)場手動控制相對于自動控制應(yīng)具有優(yōu)先權(quán)。

3采用大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)進行設(shè)計

3.1大空間系統(tǒng)的選型及基本參數(shù)確定

“大空間規(guī)程”中根據(jù)單個噴頭標準分為[2]:(1)大空間智能滅火裝置,噴水量5L/s,保護半徑≤6m,可用于高度小于25m的頂部安裝,或采用架空安裝,架空安裝時,所在場所的凈空高度不限。但滅火裝置的安裝高度應(yīng)滿足6≤h≤25m。(2)自動掃描射水滅火裝置,噴水量2L/s,保護半徑≤6m,可用于高度小于6m的頂部安裝,或采用架空安裝,架空安裝時,所在場所的凈空高度不限,但滅火裝置的安裝高度應(yīng)滿足2.5≤h≤6m。也可采用邊墻或者退層安裝,邊墻或者退層安裝時,所在場所的凈空高度不限,但滅火裝置的安裝高度應(yīng)滿足2.5≤h≤6m。(3)自動掃描射水高空水炮滅火裝置。噴水量5L/s,保護半徑≤20m,可用于高度小于20m的頂部安裝,或采用架空安裝,架空安裝時,所在場所的凈空高度不限,但滅火裝置的安裝高度應(yīng)滿足6≤h≤20m。也可采用邊墻或者退層安裝,邊墻或者退層安裝時,所在場所的凈空高度不限,但滅火裝置的安裝高度應(yīng)滿足6≤h≤20m。本工程中庭高度為21.50m,頂部為玻璃,擬采用頂部邊墻安裝,根據(jù)以上適用條件,設(shè)計選用大空間智能型主動滅火裝置,標準噴水強度2.5L/(min?m2),單個噴頭保護半徑6m,流量系數(shù)K=190,單個噴頭標準噴水流量5L/s,標準工作壓力0.25MPa。

3.2大空間智能型主動噴水系統(tǒng)配水管道壓力

控制標準型大空間智能滅火裝置,配水管道的布置應(yīng)使配水管入口的壓力接近均衡,噴頭處的標準工作壓力為0.25MPa,配水管入口處的壓力上限值為0.6MPa。配水管水平管道入口處的壓力超過0.6MPa,應(yīng)設(shè)置減壓裝置。管道直徑應(yīng)根據(jù)水力計算確定。本工程在配水橫干管設(shè)置減壓閥后再設(shè)置減壓孔板,孔板后壓力剩余0.25MPa。

3.3大空間智能型主動噴水系統(tǒng)設(shè)計流量的確定

如果噴頭布水均勻且設(shè)計工作壓力接近額定工作壓力,計算方法可以采用噴頭個數(shù)與額定流量相乘。“大空間規(guī)程”5.0.2條各表格中,給出滅火裝置在火災(zāi)情況下同時開啟裝置的個數(shù)(包含同時僅開啟1臺裝置),由此來確定系統(tǒng)設(shè)計流量。“大空間規(guī)程”并沒有要求被保護區(qū)域的任一部位需兩股水柱保護,只要是在一個防火分區(qū),單個滅火裝置探測覆蓋范圍能包含所有位置,是可以采用一個標準滅火裝置進行保護的[3]。大空間智能型主動噴水系統(tǒng)流量也可以采用流量系數(shù)和流量公式計算總流量。本工程因橫干管壓力遠大于額定工作壓力,采用此法計算總流量。根據(jù)“大空間規(guī)程”10.2.2條[2],單個噴頭在設(shè)計工作壓力下的流量公式為式(3):q=1/60K10P(3)式中P———噴頭工作壓力,MPa;K———噴頭流量系數(shù),大空間大流量噴頭的流量系數(shù)查規(guī)范,K=190。本工程標準型大空間智能滅火裝置的系統(tǒng)設(shè)計流量,按照“大空間規(guī)程”10.1.2條公式計算。本工程橫干管減壓設(shè)施后壓力減為0.25Mpa，計算出總流量約為30L/s。3.4大空間智能型主動噴水系統(tǒng)控制大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)同時具備3種開啟噴水裝置,分別是自動控制、消防控制室遠程強制控制和水泵房現(xiàn)場控制。大空間智能滅火裝置的每個智能型探測組件可控制1~4個噴頭。本工程采用兩個探測組件,火災(zāi)時探測裝置探測到火災(zāi)即開啟所控制的4個噴頭。

4結(jié)語

噴射型自動射流滅火系統(tǒng)屬于掃描精準滅火,并無噴水強度的要求,以設(shè)計最大保護半徑為主要依據(jù)布置滅火裝置,以設(shè)計工作壓力推算滅火裝置的設(shè)計流量,至少開啟兩個滅火裝置,兩個滅火裝置的總流量即為設(shè)計總流量。大空間智能型滅火系統(tǒng)的滅火方式類似于噴淋,噴頭額定工作壓力較小,火災(zāi)時探測器探測火災(zāi),能探測到的裝置全部同時噴水,火災(zāi)時應(yīng)控制配水管壓力,如果配水管工作壓力遠大于額定工作壓力,用水量將會較大。噴射型自動射流滅火系統(tǒng)的單個裝置噴水流量、額定工作壓力、保護半徑、安裝高度上限值相比大空間智能型滅火系統(tǒng)都是更大的。

作者:張紅濤 袁雅靜 王黃金 單位:中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司 河南省朝陽建筑設(shè)計有限公司