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0引言

對于高大空間場所的自動滅火系統設計,自2021年10月1日起實施《自動跟蹤定位射流滅火系統技術標準》(GB41427-2021),在此之前大空間場所的設計所采用的依據以及所用的參考文件主要為“大空間規程”(CECS263∶2009)以及《給水排水設計手冊》第2.5章節中關于高大空間的內容。以上兩種標準下文簡稱“自動跟蹤標準”及“大空間規程”,均為現行常用設計依據,所涉及的滅火系統均為常用滅火系統。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,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進行設計,通過對比設計,更深入了解兩者區別,供設計同仁參考。

1工程概況

某綜合醫院建筑,地上五層,建筑高度23.50m,設置自動噴水滅火系統。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,根據規范無法采用普通的自噴滅火系統,可選擇自動跟蹤定位射流滅火系統,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。本工程噴水滅火水泵參數為:Q=60L/s,H=1.30MPa,N=160kW;屋頂噴水滅火穩壓設備參數為: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進行設計

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,其保護半徑均小于自動消防炮系統及噴射型滅火系統,為了滿足探測火災及射流水柱能覆蓋中庭1的所有保護區域內,其所需的滅火裝置數量必然較大,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,可優先選用自動消防炮滅火系統。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或消防炮系統,但是由于采用消防炮系統的額定流量比較大,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。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(下文簡稱“射流系統”)的選型及基本參數確定

根據規范規定,在中危險級火災情況時,射流系統的單臺滅火裝置流量應大于等于10L/s。本建筑為中危險級,可根據“自動跟蹤標準”中如表取裝置參數。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最大保護半徑的確定

當滅火裝置的設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,存在驅動滅火裝置旋轉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,故應根據產品公布的性能參數確定。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的流量計算

根據“自動跟蹤標準”4.6.1條,滅火裝置的設計流量可按式(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。根據此方法可計算出實際火災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的設計流量應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滅火裝置的設計同時開啟數量應按2臺確定,火災時具體著火點附近的哪兩臺同時啟動,應由控制系統確定。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,系統的設計流量q總=21.67L/s。

2.4噴射型自動射流滅火系統的噴射時間要求

掃描定位裝置檢測到火災,系統立即啟動后,應能保持連續噴水。當火災已被熄滅,系統探測不到火源時,噴射型裝置應連續噴水不小于5min后方可停止。系統停止噴水后若火災復燃或者其他原因再次探測到火源時,應能再次啟動射流裝置滅火。自動跟蹤定位射流滅火系統的設計持續噴水時間應不小于1.0h[1]。

2.5噴射型自動射流滅火系統的系統控制要求

射流系統應同時具備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場手動控制。本工程中庭1布置3臺噴射型射流裝置,火災時兩臺啟動;中庭2布置2臺噴射型射流裝置,火災時兩臺都啟動。消防控制室控制和現場手動控制相對于自動控制應具有優先權。

3采用大空間智能型主動噴水滅火系統進行設計

3.1大空間系統的選型及基本參數確定

“大空間規程”中根據單個噴頭標準分為[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,根據以上適用條件,設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,應設置減壓裝置。管道直徑應根據水力計算確定。本工程在配水橫干管設置減壓閥后再設置減壓孔板,孔板后壓力剩余0.25MPa。

3.3大空間智能型主動噴水系統設計流量的確定

如果噴頭布水均勻且設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與額定流量相乘。“大空間規程”5.0.2條各表格中,給出滅火裝置在火災情況下同時開啟裝置的個數(包含同時僅開啟1臺裝置),由此來確定系統設計流量。“大空間規程”并沒有要求被保護區域的任一部位需兩股水柱保護,只要是在一個防火分區,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流量也可以采用流量系數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“大空間規程”10.2.2條[2],單個噴頭在設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,大空間大流量噴頭的流量系數查規范,K=190。本工程標準型大空間智能滅火裝置的系統設計流量,按照“大空間規程”10.1.2條公式計算。本工程橫干管減壓設施后壓力減為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控制大空間智能型主動噴水滅火系統應同時具備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,火災時探測裝置探測到火災即開啟所控制的4個噴頭。

4結語

噴射型自動射流滅火系統屬于掃描精準滅火,并無噴水強度的要求,以設計最大保護半徑為主要依據布置滅火裝置,以設計工作壓力推算滅火裝置的設計流量,至少開啟兩個滅火裝置,兩個滅火裝置的總流量即為設計總流量。大空間智能型滅火系統的滅火方式類似于噴淋,噴頭額定工作壓力較小,火災時探測器探測火災,能探測到的裝置全部同時噴水,火災時應控制配水管壓力,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計研究院有限公司 河南省朝陽建筑設計有限公司