多區域地下發電機房水噴霧設計探討
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/11 源自:中華職工學習網 【字體：
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摘要：本文結合福州長城沃爾瑪購物廣場地下柴油發電機房的水噴霧設計，提出了當保護對象的保護面積較大或保護對象的數量較多時，利用多臺雨淋閥組分別控制幾個防火區內的水噴霧系統有關問題。
關鍵詞：防火分區 水霧噴頭 雨淋閥組
隨著現在高層建筑的蓬勃發展，及其綜合功能越來越強，一個大型高層建筑群往往有幾個不同的業主及其用途，造成發電機組需設置多臺。同時因發電機房面積過大，導致水噴霧系統流量過大，在此條件下，如何向多區域大面積發電機房進行水噴霧系統供水及控制成為一個核心問題。本文結合福州長城沃爾瑪購物廣場的工程實例提出解決措施。
一, 工程概況
福州長城沃爾瑪購物廣場位于福州市六一路和福馬路交界處，是租用旺龍大廈裙房一至三層的大型超市。旺龍大廈由三座塔樓和五層裙房組成，主樓C樓地面二十層，A、B兩座塔樓十八層，地下室一層，是以商業、辦公寫字、住宅為主的建筑群。其中主樓為福州市國稅局， 沃爾瑪購物廣場設獨立的中央空調系統。原有地下室柴油發電機房設有兩臺300KW（消防主電源，服務于沃爾瑪超市）和一臺260KW（國稅局專用）的機組，由于用電負荷的增加，新增一臺300KW（其余住宅和桑拿用）的發電機組，機組總負荷為1160KW。
目前由于商場出租且新增發電機需變更設計。原設計是設鹵代烷1211氣體滅火系統，由于諸多原因尚未施工。該系統與水噴霧相比具有投資大、設備多、氣體有污染等缺點已被淘汰。根據《水噴霧滅火系統設計規范》(GB50219-95)(以下簡稱《霧規》)第“1.0.3條水噴霧滅火系統可用于撲救閃點高于60℃的液體火災…”的要求變更設計采用設水噴霧系統。現針對水噴霧設計的幾個問題進行探討如下：
二,水噴霧系統設計有關問題
該柴油發電機組水噴霧系統設計的四個基本設計參數：設計噴霧強度20L/min·，持續噴霧時間0.5h，水噴霧工作壓力不應小于0.35Mpa，響應時間不應大于45s。
保護面積的確定
根據《霧規》第3.1.5.1條規定，柴油機組應按外表面面積確定；而第3.1.6條規定日用油間則
應按使用面積確定。因此導致了水噴霧噴頭的兩種保護方法：立體保護和平面保護。考慮到柴油發電機四周及頂部均有著火的可能性，雖然用立體保護能使有效噴水強度的水霧直接噴射覆蓋火源，達到控火、滅火之目的。但是筆者認為建筑物內的自備發電機房水噴霧滅火系統采用實際使用面積來設計較為合理。原因有三：（1）對于設在室內的小型發電機組，由于其高度一般為2.0m左右，而高速水霧噴頭的垂直有效射程可達3.0m，機體一般能處在水霧噴頭的有效射程內，采用平面保護可以達到直噴的效果。也不會因以后機組的挪位或型號的改變而更改系統。（2）配水支管繞機組四周布置，特別是同一機房內有兩臺機組時（參看圖一），管道和噴頭的安裝會很困難，而且會極大的妨礙日常操作。（3）通常采用實際使用面積比保護對象的外表面面積大，所設噴霧噴頭較多，這樣噴霧強度更大，更安全。
確定噴頭個數和系統流量
水霧噴頭分中速噴頭和高速噴頭。中速噴頭一般用于防護冷卻，其壓力0.15～0.50Mpa，水滴
粒徑為0.4～0.8mm，高速噴頭一般用于滅火、控火，其壓力0.25～0.70Mpa，水滴粒徑為0.3～0.4mm。柴油發電機房應選用高速水霧噴頭。現國內發電機房一般選用上海消防器材總廠生產的ZSTG10/114
型高速噴射器。水霧噴頭的流量按下式計算：
（7.1.1）
其中K＝43.8，在0.35Mpa的壓力下流量為81.9L/min。
保護對象的水霧噴頭的計算數量應按下式計算：
（7.1.2）
本例中三個機房的實際使用面積分別為54、26、21，儲油間實際使用面積為19，
經計算分別所需噴頭數為13、7、5、5個。而據現場條件和噴頭的布置要求，其平面布置方式可為矩形或菱形。當按矩形布置時，水霧噴頭之間的距離不應大于1.4倍水霧噴頭的水霧錐底園半徑；
當按菱形布置時，水霧噴頭之間距離不應大于1.7倍水霧噴頭的水霧錐底園半徑。實際布置的噴頭數為13、7、5、6個，機房水霧噴頭平面布置見下圖（一）：
系統的計算流量按下式計算：
（7.1.3）
系統的設計流量為（1.05～1.10）Qj，經計算系統設計流量為44.43～46.54l/s。很顯然系統流量較大，水噴霧泵的選擇成為一個難題。
3、水噴霧泵的選型
如何選擇系統的加壓送水設備呢？通常有兩種方法：
采用獨立的消防泵，這種方法增加了消防泵的臺數，既浪費投資又增加建筑占地面積，所以在實際設計中很少采用。
與建筑內的消防泵共用（均需滿足流量和壓力前提下），這里有兩種共用方式：即與消
火栓泵共用和與噴淋泵共用。建筑內同一時間內的火災次數按一次考慮，由于水噴霧系統和噴淋系統不需同時開啟，而消火栓系統有可能開啟，因此筆者認為適合與噴淋泵共用。
噴霧系統的設計
前面已經提及，為節省投資，水噴霧系統與噴淋供水系統共用，且雨淋閥必須在自動噴水滅
火系統的報警閥前（沿水流方向）分開設置。但噴淋泵的壓力雖然足夠，流量（30l/s<44.43l/s）卻不夠。根據《霧規》第6.0.5條“當保護對象的保護面積較大或保護對象的數量較多時，水噴霧滅火系統宜設多臺雨淋閥，并利用雨淋閥控制同時噴霧的水噴霧噴頭數量”。因此在本例設計中將機房和儲油間分為二個防火分區，設兩臺雨淋閥組。《高層民用建筑設計防火規范》第4.1.3.1和4.1.3.2條規定柴油發電機房和儲油間的隔墻都符合防火墻耐火等級，且門均為防火門，所以可以認為柴油發電機房和儲油間是獨立的防火系統，劃分為二個防火分區內的水噴霧系統不需同時動作。
根據圖（二）的原理圖，結合前面圖（一）平面布置圖可以看出，本例將面積為54和26的機房化為防火分區Ⅰ，用水量為27.3l/s；將面積為21的機房和面積為19的儲油間化為防火分區Ⅱ，用水量為15.6l/s。每個防火分區設一個水噴霧系統并由一臺雨淋閥組控制，減少了每個水噴霧滅火系統的水量。根據《霧規》第7.1.4條“當采用雨淋閥控制同時噴霧的水霧噴頭數量時，水噴霧滅火系統的計算流量應按系統中同時噴霧的水霧噴頭的最大用水量確定”。因此該水噴霧系統的計算流量按防火分區Ⅰ中同時噴霧的最大用水量27.3l/s確定，噴淋泵可以滿足要求。
其它幾個問題
系統的防超壓。由于系統共用噴淋泵，在地下一層的水噴霧系統壓力遠大于工作壓力，
使得水霧噴頭噴水強度過大，考慮到水噴霧泵工作時，消火栓泵可能同時開啟，要保證消火栓泵的用水量，就會使水噴霧系統的持續噴霧時間達不到0.5h。因此必須采取減壓措施。
水噴霧消防泵所需揚程H應按以下公式計算： H=h1+h2+h3
式中： h1——最不利點水霧噴頭的實際工作壓力（0.35Mpa），
h2——系統管道沿程水頭損失及局部水頭損失之和，
h3——最不利點水霧噴頭與系統管道入口或消防水池最低水位之間的高程差。
據上式計算H一般在0.45Mpa左右，因此宜在雨淋閥前設減壓穩壓閥，閥后壓力控制在0.45～0.50Mpa。
（2）系統響應時間。《霧規》第3.1.4規定“水噴霧滅火系統的響應時間，當用于滅火時不應大于45s”。系統的響應時間由信號傳輸時間和水流到達時間組成。水噴霧系統應設有自動控制、手動控制和應急操作三種控制方式。自動控制從定溫火災探測器感溫動作發出火災信號，并將信號輸入控制盤，由控制盤再將信號分別自動閥，自動啟動水噴霧泵大約需10s左右，因此必須縮短雨淋閥到最不利水霧噴頭的距離，減少水流到達時間。故雨淋閥通常設在發電機房附近的雨淋閥室內，既保證響應時間又方便應急操作。
三，結論
本文經過技術經濟分析，在節省投資、減少建筑占地面積的前提下，提出了水噴霧泵共用噴淋泵。當噴淋泵不能滿足系統流量時，把大面積具有獨立防火系統的發電機房和儲油間分為二個防火分區，設置兩臺雨淋閥組分別控制。
隨著水噴霧滅火系統在高程建筑中的應用越來越多，而《水噴霧滅火系統設計規范》中還存在一些不夠清晰和完善的地方，以上只是本人在參加實際工程設計中的一些個人看法，不足之處請專家、同行給予指正。
參考文獻
《水噴霧滅火系統設計規范》（GB50219－95）
《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045－95）
關鍵詞：防火分區 水霧噴頭 雨淋閥組
隨著現在高層建筑的蓬勃發展，及其綜合功能越來越強，一個大型高層建筑群往往有幾個不同的業主及其用途，造成發電機組需設置多臺。同時因發電機房面積過大，導致水噴霧系統流量過大，在此條件下，如何向多區域大面積發電機房進行水噴霧系統供水及控制成為一個核心問題。本文結合福州長城沃爾瑪購物廣場的工程實例提出解決措施。
一, 工程概況
福州長城沃爾瑪購物廣場位于福州市六一路和福馬路交界處，是租用旺龍大廈裙房一至三層的大型超市。旺龍大廈由三座塔樓和五層裙房組成，主樓C樓地面二十層，A、B兩座塔樓十八層，地下室一層，是以商業、辦公寫字、住宅為主的建筑群。其中主樓為福州市國稅局， 沃爾瑪購物廣場設獨立的中央空調系統。原有地下室柴油發電機房設有兩臺300KW（消防主電源，服務于沃爾瑪超市）和一臺260KW（國稅局專用）的機組，由于用電負荷的增加，新增一臺300KW（其余住宅和桑拿用）的發電機組，機組總負荷為1160KW。
目前由于商場出租且新增發電機需變更設計。原設計是設鹵代烷1211氣體滅火系統，由于諸多原因尚未施工。該系統與水噴霧相比具有投資大、設備多、氣體有污染等缺點已被淘汰。根據《水噴霧滅火系統設計規范》(GB50219-95)(以下簡稱《霧規》)第“1.0.3條水噴霧滅火系統可用于撲救閃點高于60℃的液體火災…”的要求變更設計采用設水噴霧系統。現針對水噴霧設計的幾個問題進行探討如下：
二,水噴霧系統設計有關問題
該柴油發電機組水噴霧系統設計的四個基本設計參數：設計噴霧強度20L/min·，持續噴霧時間0.5h，水噴霧工作壓力不應小于0.35Mpa，響應時間不應大于45s。
保護面積的確定
根據《霧規》第3.1.5.1條規定，柴油機組應按外表面面積確定；而第3.1.6條規定日用油間則
應按使用面積確定。因此導致了水噴霧噴頭的兩種保護方法：立體保護和平面保護。考慮到柴油發電機四周及頂部均有著火的可能性，雖然用立體保護能使有效噴水強度的水霧直接噴射覆蓋火源，達到控火、滅火之目的。但是筆者認為建筑物內的自備發電機房水噴霧滅火系統采用實際使用面積來設計較為合理。原因有三：（1）對于設在室內的小型發電機組，由于其高度一般為2.0m左右，而高速水霧噴頭的垂直有效射程可達3.0m，機體一般能處在水霧噴頭的有效射程內，采用平面保護可以達到直噴的效果。也不會因以后機組的挪位或型號的改變而更改系統。（2）配水支管繞機組四周布置，特別是同一機房內有兩臺機組時（參看圖一），管道和噴頭的安裝會很困難，而且會極大的妨礙日常操作。（3）通常采用實際使用面積比保護對象的外表面面積大，所設噴霧噴頭較多，這樣噴霧強度更大，更安全。
確定噴頭個數和系統流量
水霧噴頭分中速噴頭和高速噴頭。中速噴頭一般用于防護冷卻，其壓力0.15～0.50Mpa，水滴
粒徑為0.4～0.8mm，高速噴頭一般用于滅火、控火，其壓力0.25～0.70Mpa，水滴粒徑為0.3～0.4mm。柴油發電機房應選用高速水霧噴頭。現國內發電機房一般選用上海消防器材總廠生產的ZSTG10/114
型高速噴射器。水霧噴頭的流量按下式計算：
（7.1.1）
其中K＝43.8，在0.35Mpa的壓力下流量為81.9L/min。
保護對象的水霧噴頭的計算數量應按下式計算：
（7.1.2）
本例中三個機房的實際使用面積分別為54、26、21，儲油間實際使用面積為19，
經計算分別所需噴頭數為13、7、5、5個。而據現場條件和噴頭的布置要求，其平面布置方式可為矩形或菱形。當按矩形布置時，水霧噴頭之間的距離不應大于1.4倍水霧噴頭的水霧錐底園半徑；
當按菱形布置時，水霧噴頭之間距離不應大于1.7倍水霧噴頭的水霧錐底園半徑。實際布置的噴頭數為13、7、5、6個，機房水霧噴頭平面布置見下圖（一）：
系統的計算流量按下式計算：
（7.1.3）
系統的設計流量為（1.05～1.10）Qj，經計算系統設計流量為44.43～46.54l/s。很顯然系統流量較大，水噴霧泵的選擇成為一個難題。
3、水噴霧泵的選型
如何選擇系統的加壓送水設備呢？通常有兩種方法：
采用獨立的消防泵，這種方法增加了消防泵的臺數，既浪費投資又增加建筑占地面積，所以在實際設計中很少采用。
與建筑內的消防泵共用（均需滿足流量和壓力前提下），這里有兩種共用方式：即與消
火栓泵共用和與噴淋泵共用。建筑內同一時間內的火災次數按一次考慮，由于水噴霧系統和噴淋系統不需同時開啟，而消火栓系統有可能開啟，因此筆者認為適合與噴淋泵共用。
噴霧系統的設計
前面已經提及，為節省投資，水噴霧系統與噴淋供水系統共用，且雨淋閥必須在自動噴水滅
火系統的報警閥前（沿水流方向）分開設置。但噴淋泵的壓力雖然足夠，流量（30l/s<44.43l/s）卻不夠。根據《霧規》第6.0.5條“當保護對象的保護面積較大或保護對象的數量較多時，水噴霧滅火系統宜設多臺雨淋閥，并利用雨淋閥控制同時噴霧的水噴霧噴頭數量”。因此在本例設計中將機房和儲油間分為二個防火分區，設兩臺雨淋閥組。《高層民用建筑設計防火規范》第4.1.3.1和4.1.3.2條規定柴油發電機房和儲油間的隔墻都符合防火墻耐火等級，且門均為防火門，所以可以認為柴油發電機房和儲油間是獨立的防火系統，劃分為二個防火分區內的水噴霧系統不需同時動作。
根據圖（二）的原理圖，結合前面圖（一）平面布置圖可以看出，本例將面積為54和26的機房化為防火分區Ⅰ，用水量為27.3l/s；將面積為21的機房和面積為19的儲油間化為防火分區Ⅱ，用水量為15.6l/s。每個防火分區設一個水噴霧系統并由一臺雨淋閥組控制，減少了每個水噴霧滅火系統的水量。根據《霧規》第7.1.4條“當采用雨淋閥控制同時噴霧的水霧噴頭數量時，水噴霧滅火系統的計算流量應按系統中同時噴霧的水霧噴頭的最大用水量確定”。因此該水噴霧系統的計算流量按防火分區Ⅰ中同時噴霧的最大用水量27.3l/s確定，噴淋泵可以滿足要求。
其它幾個問題
系統的防超壓。由于系統共用噴淋泵，在地下一層的水噴霧系統壓力遠大于工作壓力，
使得水霧噴頭噴水強度過大，考慮到水噴霧泵工作時，消火栓泵可能同時開啟，要保證消火栓泵的用水量，就會使水噴霧系統的持續噴霧時間達不到0.5h。因此必須采取減壓措施。
水噴霧消防泵所需揚程H應按以下公式計算： H=h1+h2+h3
式中： h1——最不利點水霧噴頭的實際工作壓力（0.35Mpa），
h2——系統管道沿程水頭損失及局部水頭損失之和，
h3——最不利點水霧噴頭與系統管道入口或消防水池最低水位之間的高程差。
據上式計算H一般在0.45Mpa左右，因此宜在雨淋閥前設減壓穩壓閥，閥后壓力控制在0.45～0.50Mpa。
（2）系統響應時間。《霧規》第3.1.4規定“水噴霧滅火系統的響應時間，當用于滅火時不應大于45s”。系統的響應時間由信號傳輸時間和水流到達時間組成。水噴霧系統應設有自動控制、手動控制和應急操作三種控制方式。自動控制從定溫火災探測器感溫動作發出火災信號，并將信號輸入控制盤，由控制盤再將信號分別自動閥，自動啟動水噴霧泵大約需10s左右，因此必須縮短雨淋閥到最不利水霧噴頭的距離，減少水流到達時間。故雨淋閥通常設在發電機房附近的雨淋閥室內，既保證響應時間又方便應急操作。
三，結論
本文經過技術經濟分析，在節省投資、減少建筑占地面積的前提下，提出了水噴霧泵共用噴淋泵。當噴淋泵不能滿足系統流量時，把大面積具有獨立防火系統的發電機房和儲油間分為二個防火分區，設置兩臺雨淋閥組分別控制。
隨著水噴霧滅火系統在高程建筑中的應用越來越多，而《水噴霧滅火系統設計規范》中還存在一些不夠清晰和完善的地方，以上只是本人在參加實際工程設計中的一些個人看法，不足之處請專家、同行給予指正。
參考文獻
《水噴霧滅火系統設計規范》（GB50219－95）
《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045－95）
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