斜屋頂倉庫快速反應早期抑制噴淋系統(tǒng)設計案例

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簡介： 建筑高度超過8.00m的大型現(xiàn)代生產廠房和庫房工程對自動噴水滅火系統(tǒng)的應用提出更高和不斷更新的要求，本設計根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范并參照美國FM標準及NFPA13規(guī)范，以紡織品倉庫自動噴淋系統(tǒng)為例，介紹快速反應早期抑制噴頭在斜屋頂倉庫自動消防中的應用及注意事項。
關鍵字：快速反應早期抑制噴頭 倉庫 斜屋頂 自動噴水滅火系統(tǒng)

南方某紡織廠成品庫房，屬丙類二級建筑，占地面積為72.6米×96.6米=7013.16平方米，建筑檐口高度為7.27米，屋頂高度9.80米，屋頂坡度7%，體積為50985.6732立方米，倉庫無吊頂，部分面積凈空大于9.80米。

因主要存貯棉毛麻絲化纖及其制品，根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范(GBJ16-87 2001修訂版)》(以下簡稱《建規(guī)》)第8.7.1條第二款“每座占地面積超過1000m²的棉、毛、絲、化纖、毛皮及其制品庫房；……”的規(guī)定，該類庫房除了要設置室內消火栓系統(tǒng)外，還必須安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。

二、噴淋系統(tǒng)設計

1、系統(tǒng)設計參數(shù)

根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范(GB 50084-2001)》(以下簡稱《噴規(guī)》)附錄A，該建筑自動噴水滅火系統(tǒng)應按倉庫危險級II級設置；又因為室內最高凈空高度大于9.80米，貨品最大堆積高度小于7.50米，根據(jù)《噴規(guī)》第5.0.6條及表5.0.6規(guī)定，必須采用快速反應早期抑制型噴頭，本設計采用K=200直立型ESFR噴頭，最不利處噴頭最低工作壓力為0.50Mpa。

參考美國FM標準及NFPA13規(guī)范，采用快速反應早期抑制噴頭時，單個濕式報警閥允許最大保護面積為3716m²（40000平方尺），這主要是考慮到報警閥后管網容積和管段長度的限制；屋頂坡度不得大于16.7%，坡度超過16.7%時應增加一層吊頂，并應將噴頭布置在吊頂下；室內凈空高度大于9米小于12米時最不利處噴頭最低工作壓力為0.52Mpa；結合我國規(guī)范，因此設計采用兩套濕式報警閥控制整個倉庫的全部噴頭，噴頭最低工作壓力按照我國《噴規(guī)》執(zhí)行，但適當考慮富裕量。

2、噴頭布置

根據(jù)《噴規(guī)》第7.1.2條規(guī)定，噴頭按正方形布置時最大間距不超過3.00米，噴頭離墻最遠距離不大于1.50米，噴頭布置間距如下圖：

《噴規(guī)》第7.1.4條規(guī)定，快速響應早期抑制型噴頭的濺水盤與頂板的距離應大于100mm而小于150mm，這是因為噴頭與頂板的相對位置是影響噴頭動作速度的主要因素，有研究表明如果噴頭的感溫元件太靠近頂板，會使初期火災產生的熱氣流在噴頭下流動，從而延誤了噴頭的動作；如果離頂板太遠，則初期火災產生的熱氣流會在噴頭上方流動，同樣會延誤噴頭動作。本設計取120mm。

《噴規(guī)》第7.1.11條規(guī)定，頂板或吊頂為斜面時，噴頭必須垂直于斜面布置，屋脊處也必須布置一排噴頭。噴頭布置如下圖所示，平行于屋面的斜邊長度3000，對邊高為3000´7%=200，則噴頭水平間距為=2993，取3米。

對于斜屋面來說，噴頭配水支管及配水管可能的安裝方法有兩種，一種是配水支管垂直于屋脊敷設，一種是配水支管平行于屋脊敷設，如下圖所示，但無論采用哪一種方式，配水(干)管必須位于最高處，以利于系統(tǒng)排除管網中氣體。

查閱美國FM標準和NFPA13規(guī)范，得知按美國標準ESFR噴頭布置如下：

1)、每一支管安裝不應超過6只。

2)、庫房高度超過9.00時噴頭間距大于2.4m，小于3.05m。

可見，與我國規(guī)范極為相似。

3、水力計算

根據(jù)《噴規(guī)》規(guī)定，單個噴頭的流量計算采用如下所示公式計算：

q=K

最不利點單個噴頭流量= K=200/60* =7.45L/s；

系統(tǒng)設計流量應按同時開放12個ESFR噴頭并采用下式計算：

Qs=

節(jié)點流量采用下式計算：

q2=(1+)´q1

流量計算用簡圖如下：

系統(tǒng)設計流量計算表

起始節(jié)點

終止節(jié)點

流量

管徑

流速

水力     坡降

管段長度

流量系數(shù)

管件當量

計算管長

水頭  損失

起點壓力

終點壓力

1

2

7.45

80

1.50

0.00065

3.0

200

1.8

4.8

0.0033

0.5000

0.5033

2

3

14.93

100

1.72

0.00060

3.0

200

5.2

8.2

0.0059

0.5033

0.5092

3

4

22.45

150

1.19

0.00017

1.5

200

6.9

8.4

0.0021

0.5092

0.5113

4

5

44.90

200

1.46

0.00019

3.0

200

6.1

9.1

0.0017

0.5113

0.5130

節(jié)點6-5流量：

q_6-5=(1+)´q_5-4= (1+)´ 44.90 =90L/s

平均流速：

        v=Q/(0.25π×dj²)=0.09001/(0.25π×0.198²)=2.92m/s

水力坡度：

        i=0.00107×v²/dj^1.3=0.00107×2.92²/0.198^1.3=0.07507

濕式報警閥后管段折算后長度250米，則水頭損失：

H=i×L=0.07507×250=18.77m

即設計流量=90L/s；

濕式報警閥入口壓力=8.30米噴頭安裝地形高差+ 5米報警閥等局部損失+20.70米沿程水頭損失+52米工作壓力=86米，取90米。

4、消防總用水量

(1) 室內消防總用水量為10 +90=100 L/s。

(2) 室內、外消防總用水量為100+45=145L/s，至少應布置11個室外消火栓。

(3) 應在自動噴水滅火系統(tǒng)室外管網的適當位置布置7個水泵結合器。

三、使用ESFR噴頭注意事項

(1)  ESFR噴頭適用于凈高大于9.00m小于13.00m的倉儲庫房和高架庫房；

(2) 保護區(qū)為鋼結構屋面，同時抑制型噴頭的安裝符合要求時，不需要再對鋼屋面和鋼柱采用其他防火措施； 

(3) 任何情況下，自動噴水滅火系統(tǒng)管網內水溫不得超過49°C，當水溫超過37.8°C時，就需要使用更高動作溫度的噴頭；

(4) 按NFPA13規(guī)范的要求，抑制型噴頭不得安裝在坡度大于16.7%的天棚下，天棚坡度大于16.7%，可在天棚下安裝一層合適坡度的天棚，再將噴頭布置在天棚下；如果夾層內有可燃物或夾層本身為可燃物，則應在夾層內增設噴頭；

(5) 采用快速反應早期抑制噴頭時，單個濕式報警閥允許最大保護面積為3716m²，而按我國《噴規(guī)》則可達9平方米×800個噴頭=7200 m²。

(6) 應考慮提高自動噴水滅火系統(tǒng)供水可靠性的措施，如報警閥前環(huán)狀管網供水、正確設置閥門將管網分段、消防水池分兩格設置等。

參考資料：

1、《建筑設計防火規(guī)范(GBJ16-87 2001修訂版)》

2、《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范(GB 50084-2001)》

3、NFPA13 2001 EDITION

作者：劉紅永，1996年畢業(yè)于西安冶金建筑學院，現(xiàn)在茂盛咨詢(深圳)有限公司(AECOM MAUNSELL TECHNOLOGY GROUP SHENZHEN OFFICE)從事給排水設計工作。聯(lián)系方法：liuhongyong@tom.com。