自动消防水炮灭火系统设计初探 推荐

自动消防水炮灭火系统设计初探

芮　强　徐　凤

(上海建筑设计研究院有限公司, 上海　200041)

摘要　某体育馆是双层膜结构屋顶的大空间, 拟设置自动喷水灭火系统, 分析自动消防水炮灭

火系统和大空间智能型主动喷水灭火系统及固定消防炮灭火系统的差异, 系统。针对设计过程中的疑难问题提出解决方案, 。

关键词　自动消防水炮灭火系统　1　工程概述

灭火系统的选择

。

, 外观优美; 同时也为大厅提供了较大的内部空间, 凝聚了建筑师的时尚理念, 深为业主推崇(见图1) 。但是这一建筑形式给消防设计提出了新的挑战。

体育馆观众席围绕主赛区设置呈椭圆状, 长轴95m , 短轴85m , 上方为双层膜结构屋顶, 膜下方净空最高达28. 133m , 垂直投影面积约为5500m 2。支撑膜结构的为钢屋架, 横向8根、纵向10根弧形主钢构架, 支撑间距为8. 5m , 以地面为投影面做正方形搭接, 在四个接点间再以两根次钢架搭接, 所有钢构件呈弓形, 次钢构架隐于双层膜之间(见图2) 。3　小结

在扩初设计阶段, 设计人员就是否设置、如何设

置自动喷水灭火系统和当地消防局进行了多次探讨。根据《自动喷水灭火系统设计规范》(G B 50084—2001, 以下简称“喷规”, 该工程设计时,2005版规范尚未颁布) :当室内净空超过8m , 且必须迅速

扑救初期火灾, 应设雨淋系统。上海地方规范《民用

(DG 建筑水灭火系统设计规程》J 08—94—2001) 规定:最大净空超过8m 的大堂、中庭等大空间, 当其设有可燃物或无有效的排烟系统时, 宜设雨淋系统。

但是在本工程中设置雨淋系统并不现实。首先, 设置雨淋, 喷头只能设置于主钢架下, 因为支钢架隐于双层膜。如果喷头装在支钢架, 喷头必须破膜而出, 为了使喷头穿越下层膜, 需要进行膜预留孔我国目前没有活毒废水处理设备的生产厂家, 也没有得到相关的认证, 所以在生物安全实验室方面要走的路还很长。

参考文献

1　中国建筑科学研究院. G B 50346—2004生物安全实验室建筑技

连续式和序批式活毒废水处理的方法都是可行

的, 有各自的特点, 在世界上不同的BSL 23、BSL 24实验室都有工程实例。例如法国里昂的BSL 24实验室活毒废水处理采用的是连续式, 美国的某BSL 24实验室活毒废水处理采用的是序批式, 澳洲的BSL 24实验室活毒废水处理既采用了连续式也采用了序批式, 备有两套处理系统, 可以互相切换使用。

对于我国生物安全实验室的活毒废水处理设计, 可根据业主的投资情况、活毒废水处理间的占地面积、高温灭菌的热源采用蒸汽还是电加热、活毒废水是否需要预处理工艺等不同情况, 选定合适的处理工艺。

术规范. 北京:中国建筑工业出版社,2004

2　World Healt h Organization. Laboratory biosafety manual. Third

edition. World Healt h Organization ,2004

　　※通讯处:100089北京西三环北路5号

中元国际工程设计研究院三所

E 2mail :zhangyijing@ippr. net

电话:(010) 68732493收稿日期:20060329修回日期:200604

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范》中推广的大空间智能型主动喷水灭火系统, 采用的是自动探测及判定火源、启动系统、定位主动喷水灭火的灭火方式。但由于其推广的三种喷头设置的最大净空高度不能用于本工程28. 133m 的净空高度(见表1) 。同时大空间大流量喷头和自动扫描射水高空水炮为吊顶式安装, 不适合本工程的双层膜屋顶, 虽然自动扫描射水喷头除了吊顶式安装外也可以采用边墙式安装, 但是它的保护半径仅为6m , , 适用最大净空高度

灭火装置喷头名称　大空间大流量喷头

图2　体育馆屋顶局部放大

　自动扫描射水喷头　自动扫描射水高空水炮

型号标准型标准型标准型

地面至天花底或梁底

最大净空高度/m

25620

图1　

体育馆屋顶剖面

加工。雨淋喷头下垂式安装不仅影响了弓形双膜屋

顶的美观, 同时膜结构和雨淋系统必须配合安装, 难度极大。其次, 如果喷头仅设于主钢架, 根据计算复核, 根本达不到规范要求的喷水强度。本工程属于中危险Ⅰ级, 参见“喷规”, 喷水强度为6L/(min ・m 2) 。如果按正方形布置喷头, 雨淋系统的喷头系数K 为115计算, 则每个喷头的流量:q =K

P =

115××011=115(L/min ) , 根据喷水强度反算

　　(2) 固定消防炮最早用于码头等室外场所, 近

年来逐渐运用于室内。它是一种高强度、高射程的非自动的灭火系统(介质为水、泡沫、干粉, 本文主要探讨水炮) 。固定消防炮流量有20～200L/s 多种规格, 相应入口工作压力为0. 8～1. 4M Pa , 射程为48～120m 。固定消防炮分为手动式、远控式、自摆炮几种形式。从字面上容易误解远控式、自摆炮为自动喷水灭火系统。远控实际是指在离控制柜150m 范围内用遥控器控制消防炮的瞄准和发射水柱。而自摆式仅指事前设置角度, 一旦开启, 按照设置范围均匀摇摆。灭火过程中固定消防炮系统水泵的启动靠火警联动, 但是水柱对准火源和开启喷嘴必须依靠值班人员和专业消防人员手动操作。采用固定消防炮, 如果合理考虑射程与建筑物空间之间关系, 设置能满足观众席任意一点同时有两股水柱到达。但是, 设计的本意是寻找自动喷淋的替代设施, 固定消防炮无法满足自动喷水的要求, 不适用于本工程。

(3) 自动消防水炮灭火系统包括探测报警及自动消防水炮两大板块。探测报警包括前端红外线探测、控制中心、消防联动。自动消防水炮的炮体流量有20～40L/s 几种规格, 相应入口工作压力0. 8～0. 9M Pa , 射程50～70m 。自动消防水炮可以侧装, 安装于建筑物的2/3处高度, 喷射轨迹为抛物线。自动消防水炮系统的炮体构造与固定消防炮的参数

正方形边长a =6=4. 37(m ) , 小于8. 5m (主钢屋架的间距) , 无法满足布置要求。

经过反复论证, 各专业统筹, 提高人员疏散以及排烟要求, 同时业主保证不在体育馆开办展览、演出等活动, 消防局就“必须迅速扑救初期火灾”上放松了要求, 同意观众席可不设自动喷水灭火系统。

由于各种原因, 该项目延迟到2005年4月才进行施工图设计。时隔2年, 大量新型消防产品弥补了大空间消防设计的空白。2003年《固定消防炮灭

(G B 50338—火系统设计规范》2003, 以下简称“炮

) 发布,2004年广东省发布了地方标准规”《大空间

(DBJ 15—智能型主动喷水灭火系统设计规范》34—

2004) 。同时, 笔者调研了自动消防水炮灭火系统。

设计人员比较了多种大空间灭火系统, 筛选出适合于本工程的自动消防水炮灭火系统。3　系统的比较

(1) 《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规

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基本是一致的, 但是它可以接入自动定位系统, 火灾发生时自动指向火源点, 定点扑救。具备了自动扫描射水高空水炮主动完成灭火的优点。根据它的设计参数, 体育馆观众席选用了4门30L/s , 射程为65m 的自动消防水炮, 以射程为服务半径, 使观众席任意一点同时有两股水柱到达(见图3)

。

笔者理解为设置高位水箱增压、水箱增压泵、稳高压系统稳压泵的目的在于保证系统管道电磁阀至水泵出口之间的管段平时处于湿式满水状态, 火灾时, 减少水流在管道中的流经时间, 达到快速灭火的目的。在火灾实验室, 笔者目睹了自动消防水炮的灭火过程, 从报警至水炮水柱喷射, 仅几十秒, 从喷水至扑灭直径约40cm , 高度50cm 的火焰仅6s 。但是专家提醒, 从探测到火源至喷水实际可能需要几分钟, :6°/s 。

(, 。所以在本工程消防设计, 室外消火栓用水量30L/s , 室内消火栓用水量20L/s , 自动喷水灭火系统用水量21L/s , 自动消防

水炮用水量60L/s 。消防总用水量为室内外消火栓和自动消防水炮水量总和为110L/s 。5　尚存的疑问和讨论

笔者在设计工程中本着设计合理和节能、节水的原则, 认为以下两个疑问有待商榷解决:(1) 室内自动消防水炮的布置数量; (2) 自动消防水炮的用水水量。

在设计过程中, 由于本工程的屋顶为膜结构, 看台与建筑外墙之间悬空, 看台与屋面之间无大柱, 能安置水炮的位置很少。但是“炮规”4. 2. 1中提到:“室内消防炮的布置数量不应少于两门, ……, 并应能使两门水炮的水射流同时到达被保护区域的任一部位。”这一条给设计带来了一定的难度。

同时本工程的观众厅面积较大, 长轴95m , 短轴85m , 为了使两门水炮的水射流同时到达被保护区域的任一部位的要求, 笔者只能选用了最大射程为65m , 每门水炮相应流量为30L/s , 系统水量便达到30×2=60(L/s ) 。消防总水量达110L/s , 为了满足流速不超过2. 5m/s , 总体需设置D N 300的环状供水管用以消防灭火。就这一情况, 在与有关专家进行沟通时, 认为“炮规”中的“两门水炮的水射流同时到达被保护区域的任一部位”的本意是为了备用。但笔者认为根据自动消防水炮的特点, 水炮不需备用, 满足一股水柱到达室内任何部位即可。

在此, 列出各种水炮的特点(见表2) 。笔者认为“炮规”4. 2. 1规定有它的理由。固定消防炮是非自动喷水灭火系统, 所以

参照了消火栓

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图3　自动消防水炮平面布置

4　系统的设计

目前因为自动消防水炮系统没有设计规范, 所以自动消防水炮设计参照了“炮规”, 在具体的设计过程中, 笔者遇到了以下疑点:

(1) 自动消防水炮灭火系统是否需要设消防水泵接合器。

(2) 自动消防水炮灭火系统是否需要设屋顶消防水箱, 水箱容积如何设定。

(3) 自动消防水炮稳压泵的流量和扬程。

(4) 消防总水量的计算。

带着问题与“炮规”编写专家讨论, 解决如下:(1) 对于同时出水流量较大(>50L/s ) 的自动消防水炮系统, 由于受到常规消防车供水能力的限制, 很难通过水泵接合器来达到“炮规”关于水炮系统的供水要求, 此时水炮系统可不要求设置水泵接合器; 对于同时出水且流量较小(≤50L/s ) 的水炮系统, 可以为水炮系统设置水泵接合器。

(2) 自动消防水炮需设高位水箱, 容积见《建筑(G BJ 16—设计防火规范》1987,2001年版) 。

(3) 稳压泵的流量为3～5L/s , 扬程为30～50m 。

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表2　各类大空间消防水炮特点

水炮

种类

流量(每门)

/L/s

工作压力/MPa

射程(保护半径)

/m

对准火源方式设计规范

设计规范》和“喷规”明确规定水炮和喷头的布置依据是喷水强度, 并没有要求喷头和水炮在设置时备用。据此, 笔者认为自动消防水炮的布置应该向“喷规”靠拢

。

另外在室外试验场地, 笔者观察发现自动消防水炮水柱依靠轴向电机和炮体俯角的调整, 近距离喷水为水雾状, 落地覆盖面积不超过30m 2; 远距离喷水为水柱, 则落地覆盖面积更小。推算喷水强度:20L/s 60s/40L/(min ・m 2) 。402) 对严重危险Ⅱ级2。

根据以上分析, 笔者认为自动消防水炮在设置时满足室内任何部位有一股充实水柱到达, 便能达到自动灭火效果。6　结语

自动消防水炮的研发, 为大空间消防设计作出了巨大贡献, 但很多设计人员和业主并没有深入了解, 同时系统本身还有进一步改进的空间。笔者在此提出建议:(1) 设计需要有依据, 建议能尽快编制《自动消防水炮灭火系统设计规范》。(2) 建议厂家开发生产小流量, 远射程的自动消防水炮。

　　※通讯处:200041上海市石门二路258号

　自动

扫描射水高空水炮

50. 620

　《大空间智

　自动定

能型主动喷水

位, 主动向

灭火系统设计

火源点, 定

(广东省规范》

点扑救

标准)

　《固定消防

　固定　消防人员

20～2000. 8～1. 448～120炮灭火系统

消防炮手动控制

设计规范》　自动消防水炮

位, 定

统设计规范》

点扑救

20～400. 8～70

　注:自动扫描射水高空水炮最大净空高度为20m ; 固定消防炮为非自动喷水。

的设计原则, 其效果取决于操作者, 所以要求消火栓设置能满足室内任何部位有两股充实水柱到达, 以方便消防队员找到消火栓, 方便同时操作, 防止火灾蔓延。同理, 由于固定消防炮水柱对准火源和开启喷嘴必须依靠值班人员和专业消防人员的手动操作, 操作人员受热辐射影响无法靠近火源的同时视野也会受障碍物的影响, 必须考虑固定消防炮的备用问题, 保证室内任何部位有两股充实水柱到达。而自动扫描射水高空水炮和自动消防水炮都属于自动灭火系统《大空间智能型主动喷水灭火系统,

电话:(021) [1**********]28

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收稿日期:20051214

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