斜屋頂倉庫快速反應(yīng)早期抑制噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例

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簡介： 建筑高度超過8.00m的大型現(xiàn)代生產(chǎn)廠房和庫房工程對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的應(yīng)用提出更高和不斷更新的要求，本設(shè)計(jì)根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范并參照美國FM標(biāo)準(zhǔn)及NFPA13規(guī)范，以紡織品倉庫自動(dòng)噴淋系統(tǒng)為例，介紹快速反應(yīng)早期抑制噴頭在斜屋頂倉庫自動(dòng)消防中的應(yīng)用及注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵字：快速反應(yīng)早期抑制噴頭 倉庫 斜屋頂 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

南方某紡織廠成品庫房，屬丙類二級(jí)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(shè)計(jì)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(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)外，還必須安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

二、噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50084-2001)》(以下簡稱《噴規(guī)》)附錄A，該建筑自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)按倉庫危險(xiǎn)級(jí)II級(jí)設(shè)置；又因?yàn)槭覂?nèi)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(yīng)早期抑制型噴頭，本設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)及NFPA13規(guī)范，采用快速反應(yīng)早期抑制噴頭時(shí)，單個(gè)濕式報(bào)警閥允許最大保護(hù)面積為3716m²（40000平方尺），這主要是考慮到報(bào)警閥后管網(wǎng)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(shí)應(yīng)增加一層吊頂，并應(yīng)將噴頭布置在吊頂下；室內(nèi)凈空高度大于9米小于12米時(shí)最不利處噴頭最低工作壓力為0.52Mpa；結(jié)合我國規(guī)范，因此設(shè)計(jì)采用兩套濕式報(bào)警閥控制整個(gè)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(dāng)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(shí)最大間距不超過3.00米，噴頭離墻最遠(yuǎn)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(yīng)早期抑制型噴頭的濺水盤與頂板的距離應(yīng)大于100mm而小于150mm，這是因?yàn)閲婎^與頂板的相對(duì)位置是影響噴頭動(dòng)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(huì)使初期火災(zāi)產(chǎn)生的熱氣流在噴頭下流動(dòng)，從而延誤了噴頭的動(dòng)作；如果離頂板太遠(yuǎn)，則初期火災(zāi)產(chǎn)生的熱氣流會(huì)在噴頭上方流動(dòng)，同樣會(huì)延誤噴頭動(dòng)作。本設(shè)計(jì)取120mm。

《噴規(guī)》第7.1.11條規(guī)定，頂板或吊頂為斜面時(shí)，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(duì)邊高為3000´7%=200，則噴頭水平間距為=2993，取3米。

對(duì)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(shè)，一種是配水支管平行于屋脊敷設(shè)，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(wǎng)中氣體。

查閱美國FM標(biāo)準(zhǔn)和NFPA13規(guī)范，得知按美國標(biāo)準(zhǔn)ESFR噴頭布置如下：

1)、每一支管安裝不應(yīng)超過6只。

2)、庫房高度超過9.00時(shí)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(jì)算

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

q=K

最不利點(diǎn)單個(gè)噴頭流量= K=200/60* =7.45L/s；

系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量應(yīng)按同時(shí)開放12個(gè)ESFR噴頭并采用下式計(jì)算：

Qs=

節(jié)點(diǎn)流量采用下式計(jì)算：

q2=(1+)´q1

流量計(jì)算用簡圖如下：

系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算表

起始節(jié)點(diǎn)

終止節(jié)點(diǎn)

流量

管徑

流速

水力     坡降

管段長度

流量系數(shù)

管件當(dāng)量

計(jì)算管長

水頭  損失

起點(diǎn)壓力

終點(diǎn)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(diǎn)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(bào)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(shè)計(jì)流量=90L/s；

濕式報(bào)警閥入口壓力=8.30米噴頭安裝地形高差+ 5米報(bào)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(nèi)消防總用水量為10 +90=100 L/s。

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

(3) 應(yīng)在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)室外管網(wǎng)的適當(dāng)位置布置7個(gè)水泵結(jié)合器。

三、使用ESFR噴頭注意事項(xiàng)

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

(2) 保護(hù)區(qū)為鋼結(jié)構(gòu)屋面，同時(shí)抑制型噴頭的安裝符合要求時(shí)，不需要再對(duì)鋼屋面和鋼柱采用其他防火措施； 

(3) 任何情況下，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)水溫不得超過49°C，當(dāng)水溫超過37.8°C時(shí)，就需要使用更高動(dòng)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(nèi)有可燃物或夾層本身為可燃物，則應(yīng)在夾層內(nèi)增設(shè)噴頭；

(5) 采用快速反應(yīng)早期抑制噴頭時(shí)，單個(gè)濕式報(bào)警閥允許最大保護(hù)面積為3716m²，而按我國《噴規(guī)》則可達(dá)9平方米×800個(gè)噴頭=7200 m²。

(6) 應(yīng)考慮提高自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)供水可靠性的措施，如報(bào)警閥前環(huán)狀管網(wǎng)供水、正確設(shè)置閥門將管網(wǎng)分段、消防水池分兩格設(shè)置等。

參考資料：

1、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GBJ16-87 2001修訂版)》

2、《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xué)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(shè)計(jì)工作。聯(lián)系方法：liuhongyong@tom.com。