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喷淋设计规范
∙简介:
自动喷水灭火系统设计规范》(以下简称《喷淋
规范》)在前言中明示,此次修订的主要内容之四为
“特别强调合理的系统选型和配置,对保证自动喷水
灭火系统整体性能的重要作用”。
以下就学习这一内
容,谈些个人心得。
∙关键字:
喷淋,系统整体性能
自动喷水灭火系统灭火、控火及时,灭火效果好,在性质
重要、或火灾危险性较大;人员集中、不易疏散;外部增
援灭火与救生较困难的建筑物或场所,宜设置自动喷水灭
火系统。
灭火、控火是设置自动喷水灭火系统的目的
,这个目的是通过系统的正常启动和喷水过程中来实施的
。
系统的灭火效能是特定火灾和 喷淋 系统相互作用的结
果。
影响灭火效能主要有三个方面的因素:
1.火灾的燃烧特性(可燃物种类、性质、数量、堆放形式…
…等)。
2.建筑物的空间条件(净高、面积……等)。
3.系统的选型和设计参数。
前两个因素是决定烟气流量和温度的因素,直接影响
烟气流与喷头热敏元件进行热交换时的速度和温度,影响
喷头的动作时间;另一方面,在喷头喷水后,这两个因素
也影响喷头的喷出的水穿透热气流区域,实际到达可燃物
燃烧表面的冷却灭火水量,影响灭火的难易程度,最终影
响灭火效能。
系统的选型和设计参数这一因素,是消防工
程设计人员能予以自主掌握的,系统的选型和设计参数的
选用,应满足系统迅速启动和顺利灭火、控火的要求。
具
体对闭式而言,闭式喷头的选型和安装的位置、间距的布
置将直接影响喷头的开放时间;而设计参数,包括喷水强
度、系统作用面积、喷头工作压力和持续喷水时间将直接
影响灭火、控火效果。
1.在应设置 喷淋 系统的场所,应设置自动喷水灭火
系统
新《 喷淋 规范》明确在下列建筑物或场所宜设置自
动喷水灭火系统:
(1)性质重要;
(2)火灾危险大;
(3)人员集中、不易疏散;
(4)外部增援灭火与救生较困难。
在进行工程设计时,这个规定过于原则,还不够具体
,而具体的设置场所,还应以《建筑设计防火规范》、《
高层民用建筑设计防火规范》、《汽车库、修车库、停车
场设计防火规范》、……等通用标准所规定的设置场所来
确定。
凡这些强制性规范中的强制性条文所规定的设置场
所均应按条文规定设置自动喷水灭火系统。
在建筑物或场
所设置自动喷水灭火系统有全部使用场所设置的,也可根
据防火要求在建筑物的部分场所或局部部位设置。
2.系统选型原则
自动喷水灭火系统是这类灭火设施的总称。
按洒水喷
头的型式不同,有闭式系统和开式系统之分;按适用场所
和工况不同,有湿式系统、干式系统、预作用系统、重复
启闭预作用系统、干湿式交替系统和闭式自动喷水—泡沫
联用灭火系统等多种系统;开式系统也有雨淋系统和开式
自动喷水—泡沫联用灭火系统之分。
关于系统选型,新《 喷淋 规范》规定:
“自动喷水
灭火系统的设计,应综合分析设置场所条件和火灾特点确
定火灾危险等级,系统的选型和设计基本参数。
当建筑物
内各场所的功能和火灾危险性及灭火难度存在较大差异时
,宜按不同保护对象或按不同危险等级分别设置不同的系
统”。
强调针对性、经济性、合理性和有效性。
规范规定
:
严重Ⅱ级场所应采用雨淋系统。
就是一例。
3. 喷淋系统的性能要求
自动喷水灭火系统用于初期火灾的扑救。
新《 喷淋
规范》导入了性能化设计技术的思想,有不少条文按照性
能要求而制订。
关于 喷淋 系统,《 喷淋 规范》规定的
性能化要求如下:
4.1.5 设计采用的自动喷水灭火系统,应符合下列技术
要求:
1 湿式、干式系统中的闭式喷头、或预作用、雨淋系统
配套的火灾探测器,应能有效探测初期火灾;
2 湿式、干式系统应在开放一只喷头后自动启动,预作
用、雨淋系统应在火灾探测器动作报警时自动启动;
3 洒水应能直接到达起火物品表面。
4 应在系统作用面积内按设计的强度喷水。
以 4.1.5 条 3 款为例,条文规定:
“洒水应能直接到
达起火物品表面。
”对于一般民用与工业建筑,喷头设置
场所的最大净空高度为 8m,此时采用标准喷头,喷头工作
压力为 1.0MPa;而对于仓库,且室内净空高度和货品堆积
高度均较高时,如仍采用标准喷头,由于可燃物多,烟气
流温度高、喷头喷出的水滴直径小、穿透力弱、难以穿过
火舌,到达起火物品表面。
按照规范规定的性能要求,此
时应采用快速响应早期灭火喷头,喷头最低工作压力相应
提高至 0.34MPa、0.50MPa 或 0.68MPa,这样喷头喷出的洒
水才能直接到达起火物品表面。
因此性能要求的规定,实
质上规定了喷头的型式、系统的选型和相应的设计参数。
4.系统选型
对自动喷水灭火系统范畴内的各种灭火系统的选型,
《 喷淋 规范》作了具体规定。
湿式系统,用于环境温度不低于 4℃,且不高于 70℃
的场所;
干式系统,用于环境温度低于 4℃,或高于 70℃的场
所;
预作用系统,用于系统处于准工作状态时,严禁管道
漏水的场所;严禁系统误喷的场所;替代干式系统的场所
;
重复启闭预作用系统,用于灭火后必须及时停止喷水
的场所;
雨淋系统,用于火灾的水平蔓延速度快、闭式喷头的
开放不能及时使喷水有效覆盖着火区域的场所;严重Ⅱ级
场所;室内净空高度超过《 喷淋 规范》有关条文规定,
且必须迅速扑救初期火灾的场所。
快速响应早期灭火喷头的自动喷水灭火系统,用于货
品高度等于或大于 4.5m 的Ⅰ级、Ⅱ级仓库;货品高度等于
或大于 3.5m 的Ⅲ级仓库;储存发泡类塑料与橡胶的Ⅲ级仓
库;
自动喷水—泡沫联用灭火系统,用于使用易燃液体的
场所。
系统选型有两个基本启示:
一、有众多的灭火系统可
供选择;二、应按工程的不同情况,选用最有效、最有针
对性的灭火系统。
5.系统的组件、配件和设施的设置
《 喷淋 规范》基于强调系统的合理配置,对系统的
组件、配件和设施的设置作了具体规定。
基于设置要求是:
“应设有洒水喷头、水流指示器、
报警阀组、压力开关等组件和末端试水装置,以及管道、
供水设施。
”洒水喷头是洒水灭火的关键组件,闭式洒水
喷头还是启动系统的关键组件,具有三项功能:
定温探测
器、温控阀和布水器。
水流指示器用于报警。
报警阀组、
压力开关既用于报警,阀组还有通水、止水、防水流逆向
流动等功能。
末端试水装置用于系统检验。
管道用于输配
消防用水。
供水设施(消防水池、消防水箱、消防水泵、水
泵接合器等)用于消防用水的储存、供给。
《 喷淋 规范》规定:
“控制管道静压的区段宜分区
供水或设减压阀,控制管道动压的区段宜设减压孔板或节
流管”;在高层建筑中和采用稳高压给水系统静压值较高
,在临时高压给水系统动压值较高,当压力值一旦超过允
许工作压力值时,会造成管网系统的损坏和消防用水水量
的分配失衡,这时应采用有效的减压设施。
《 喷淋 规范》又规定:
“应设有泄水阀(口)、排气
阀(口)和排污口。
”设泄水阀(口)便于管网维修;设排气
阀(口)可防止管网因排气不足,管网充气而带来的一系列
弊病,如气塞、气阻现象;气水双相流而导致的阻力增大
;压力表指针因气压值剧烈变化而摆动不止、计量不准;
管道接口容易渗漏等。
设排污口可便于管道清洗、排污,
防止堵塞现象等。
《 喷淋 规范》还规定:
“干式和预作用系统的配水
管道应设快速排气阀,有压充气管道的快速排气阀前应设
电动阀”。
该规定目的使干式系统、预作用系统在火警时
,快速排气,缩短排气时间,使水在短时间内充满管道,
使系统迅速投入运行。
6.设计基本参数规定
设计基本参数包括喷水强度、系统作用面积、喷头工
作压力和持续喷水时间。
当火灾发生后,在起火点附近随
机开放首先受热的喷头,即实施“自动跟踪火源”的功能
;开放一只喷头后,系统即自动启动,喷头的开放,直接
驱动水流指示器报警、驱动压力开关和水力警铃报警、驱
动报警阀开启,并启动消防泵,完成“自动启动系统”的
功能;第一批开启的喷头喷水后灭火、控火成功,系统即
停止继续开启喷头,首批开启的喷头不能有效灭火、控火
时,系统的喷头会继续开放,直至灭火和控火的成功,这
是实施“控制系统的喷水面积”的功能。
在整个灭火、控
火过程中,工作压力是保证开放一只喷头能启动系统的基
本条件,喷水强度和喷头开放数决定灭火控火效果,系统
的喷水面积,由开放的喷头数所决定,在喷头开放数和喷
水面积两者之间,存在相互制约又相辅相成的关系。
系统
作用面积是系统有效喷水在空间(主要指平面)范围的极限
,而持续喷水时间是系统有效喷水在时间范围的极限。
如
果喷水面积达到系统作用面积值后,或喷水时间达到持续
喷水时间值后仍不能控制火势,系统失去作用。
《 喷淋 规范》按系统设置场所火灾危险等级和建筑
物性质,对轻、中Ⅰ、中Ⅱ、严Ⅰ、严Ⅱ、仓库Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ级分别规定了 12 组设计基本参数。
并对系统的不同特点
为保证灭火、控火效果,对设计基本参数作了合理的调整
。
如网格、栅板类通透性吊顶的场所,由于考虑吊顶对洒
水分布的影响,喷水强度乘 1.3 系数;干式系统由于先排
气,再充水存在喷水滞后现象,火热蔓延和喷头开放数量
会和湿式系统不同,规范规定其作用面积乘 1.3 系数……
等。
7.最大净空高度限制
《 喷淋 规范》对闭式喷头适用场所的最大净空高度
作了规定(见表 1)。
表 1 采用闭式系统场所的最大净空高度
设置场所采用闭式系统场所的最大净空高
度(m)
民用建筑和工业厂房8
仓库9
采用快速响应早期抑制喷头的
仓库12
在表格规定的最大净空高度内,设置闭式喷头时。
当
火灾发生热气流上升,并积聚在楼板或吊顶下,热气流的
热传递给喷头玻璃球壁,玻璃球壁将热传递给酒精等介质
,介质受热膨胀,先挤占玻璃球内空气泡所占空间,继而
因膨胀而产生的内力粉碎玻璃球。
喷头开始喷水、布水,
并有效地灭火、控火。
而当闭式喷头设置高度超过规范规
定的最大净空高度时,闭式喷头在热气流驱动下,也能开
启,并喷水灭火。
但出现滞后现象,造成火势蔓延在先、
在前,而喷头动作在后,水追着、赶着火势走,不能有效
地控制火势。
因此最大净空高度的控制是保证灭火效果的
重要举措。
8.喷头的选型
喷头按安装方式区分有直立型、下垂型、边墙型和普
通型;按热敏性能区分有标准型、快速响应型等。
喷头的选型应有利于快速灭火、控火。
具体地说:
1.喷头的选型应有利于喷头接近热气流;
2.喷头的选型应有利于喷头的尽早、尽快动作;
3.喷头的选型应有效地防止喷头的损坏和防止误喷;
4.喷头的选型还应和设置场所协调一致。
基于这些原则,所以《 喷淋 规范》规定:
“不作吊
顶的场所,当配水支管布置在梁下时,应采用直立型喷头
”。
这类喷头安装后,和楼板底面较靠近,最接近积聚在
楼板底面的热气流温度最高的层面,喷头的动作会最快、
最早。
出于同一原因,当有吊顶时,“吊顶下布置的喷头
,应采用下垂型或吊顶型喷头”。
边墙型喷头由于安装在墙面,热气流在楼板底或吊顶
底需积累到相当厚度后,才能触及边墙型喷头,因此其动
作滞后于直立型和下垂型,规范对此作了必要的限制,规
定只有“顶板为水平面的轻、中危Ⅰ级场所的居室、办公
室,可采用边墙型喷头”。
易碰撞的部位,规范要求“应
采用带保护罩的喷头或吊顶型喷头”。
对于普通喷头,尽管直立安装时可以替代直立型;下
垂安装时可以替代下垂型,但由于其溅水盘的布水效果,
直立安装时不及直立型,下垂安装时不及下垂型,新《 喷
淋 规范》予以取消。
9.喷头布置
喷头布置是能否保证“洒水应能直接到达起火物品表
面”的重要因素,喷头布置也是决定“应在系统作用面积
内按设计的强度喷水”的必要条件,喷头的布置是否合理
、正确往往决定 喷淋 系统的成败。
喷头布置包括平面布置和垂直布置两个方面,总的要求是
:
“喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并
有利于均匀布水的位置”。
应防止障碍物屏蔽热气流和破
坏洒水分布。
平面布置要求,设置场所喷头的喷水无空白点,全保
护的概念,对于喷头在配水支管上的最大间距,和配水支
管间的最大间距,按不同形式的布置方式(正方形、矩形或
平行四边形),按不同的喷水强度分别作出规定,见表 2。
表 2同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的
间距
喷水强 正方形布置 矩形或平行四
度的边长边形布置
L/min•m2(m)的长边边长(m)
一只喷头的
最大
保护面积
(m2)
喷头与端墙的
最大间距
(m)
44.44.520.02.2
63.64.412.51.8
83.43.611.51.7
12~203.03.69.01.5
竖向布置要求是:
“直立、下垂型标准喷头贱水盘与顶板
的距离,不应小于 75mm,且不宜大于 150mm”。
距离过小
会导致喷头布水时,水流受阻影响布水,距离过大,不易
接触热气流推迟了喷头的及时开启。
对于快速响应早期灭
火喷头由于喷水强度大,工作压力高,其与顶板的距离作
了相应的放宽,但也控制在一定范围内。
建筑物内不可避
免会有梁、通风管道、屋架、排管、桥架、不到顶隔墙、
柱、管道井、靠墙障碍物等障碍物,《 喷淋 规范》规定
:
应防止障碍物屏蔽热气流和破坏洒水分布。
“当喷头附
近有障碍物时,应符合有关规定或增设补偿喷水强度的喷
头”。
10.管道
管道涉及管材的选用、接口方式、管径确定、管道坡
度等,要害是保证管道的正常输配能力,防止堵塞。
对管
材,《 喷淋 规范》规定:
“配水管道应采用内外壁热镀
锌钢管。
当报警阀入口前采用内壁不防腐的钢管时,应在
该段管道的末端设 过滤器 ”。
采用镀锌管可以有效地防
止管道锈蚀、防止杂质堵塞喷口。
管道接口方式,规范除
仍保留丝扣和法兰连接方式外,还推出的沟槽式连接件(卡
箍)。
与丝扣连接相比,卡箍连接可用于公称通径稍大的管
道,可承受较高工作压力;与法兰连接相比,卡箍连接可
以不破坏镀锌层,便于安装和拆卸。
管径的确定,规范采
用估算法,既方便使用,又能保证输配流量的通过。
11.供水设施
供水设施包括主要供水设施(消防水池、消防水泵)、
自动供水设施(消防水箱)、临时供水设施(水泵接合器)和
辅助供水设施等。
供水的矛盾主要在于动力源的可靠性,
矛盾的暴露表现在水系统上。
要求供水可靠,除动力源应
予以充分保证外,还规定:
——水泵采用自灌式吸水方式(便于水泵快速启动);
——设置消防水箱,其供水压力应满足系统最不利点
喷头最低工作压力和喷水强度。
——对建筑高度不超过 24m 的轻、中危险级建筑中的
湿式、干式或预作用系统,增加了应按首批开放喷头为 3
个喷头时气压给水设备的储水量应为 5L/s 的 10min 水量(
保证初期火灾水量和水压的保证)的条文。
——建筑物内超过当地消防车供水压力范围的区域,
宜采用能为水泵接合器供水增压的措施(解决了高层建筑在
消防车供水压力范围处的分区,因不设水泵接合器,放弃
外援供水手段而造成的供水薄弱环节);
——两个及以上报警阀组时,报警阀前宜设环状供水
管道;
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