柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

李海欣， 于鳳俊

(1.中國(guó)中元國(guó)際工程公司，北京 100000；2.北京首都工程建筑設(shè)計(jì)有限公司，北京 100000)

0 引言

寧夏羅山地區(qū)某商業(yè)建筑綜合體，總建筑面積約15.5萬m2。其中最高處為60m公寓。商業(yè)部分的中庭設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火系統(tǒng)。地下室設(shè)有柴油發(fā)電機(jī)房，內(nèi)有兩臺(tái)300 kW發(fā)電機(jī)組，日用油箱在儲(chǔ)油間內(nèi)單獨(dú)設(shè)置。

本工程按一次火災(zāi)考慮，柴油發(fā)電機(jī)房按2005版《高層民用設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(50045—95)相關(guān)條文規(guī)定設(shè)置自動(dòng)水噴霧滅火系統(tǒng)，由于已設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火系統(tǒng)，考慮自動(dòng)水噴霧滅火系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火系統(tǒng)共用一組消防泵組。

柴油發(fā)電機(jī)房火源一般為油箱間、輸油管道和發(fā)電機(jī)本體，故應(yīng)以滅火、控火和暴露防護(hù)為主要目的。保護(hù)對(duì)象屬閃點(diǎn)60～120℃的液體，按《水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50219—95)(以下簡(jiǎn)稱《霧規(guī)》)設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度為20 L/(m in·m2)，借鑒油浸式電力變壓器及集油坑的水噴霧供給強(qiáng)度的設(shè)置要求，柴油發(fā)電機(jī)房的非設(shè)備區(qū)域與油浸式電力變壓器集油坑的水噴霧供給強(qiáng)度一樣，采用6 L/(m in·m2)。這也與2005年版《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50084—2001)(以下簡(jiǎn)稱《噴規(guī)》)一般中危險(xiǎn)級(jí)的噴水強(qiáng)度要求相一致。持續(xù)噴霧時(shí)間為0.5 h。

本人拜讀的多篇關(guān)于柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)的論文，對(duì)小型柴油發(fā)電機(jī)房，多建議以“平面布置法”布置噴頭。通過查閱本院所設(shè)計(jì)的需設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)房工程項(xiàng)目，并通過本人的調(diào)研及參觀工程如鋼廠小型油庫(kù)、液壓站等類似滅火場(chǎng)合，結(jié)合本工程的具體情況，本工程對(duì)設(shè)備的保護(hù)采用“立體布置法”，對(duì)非設(shè)備的保護(hù)采用“平面布置法”。噴頭的布置在有條件能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，盡可能避免直接在設(shè)備的正上方布置。

發(fā)電機(jī)組外形呈不規(guī)則形狀，保護(hù)面積按包容機(jī)組最小規(guī)則形體的外表面積確定，本工程發(fā)電機(jī)組的外表面積S1×2=22.5m2×2=45m2。儲(chǔ)油間設(shè)容量約1.4m3柴油量的油箱一座，油箱規(guī)格1.0m×1.0m×2.0m(H)油箱。據(jù)《霧規(guī)》第3.1.6條規(guī)定，儲(chǔ)油間的保護(hù)面積按其使用面積確定，噴頭布置方式可采用平面法布置。其使用面積S2=6.0m2。非設(shè)備區(qū)域的使用面積S3=68m2。

水霧噴頭的流量：

式中：q為水霧噴頭的流量，L／m in；

P為水霧噴頭的工作壓力，MPa；

K為水霧噴頭的流量系數(shù)。

故

計(jì)算發(fā)電機(jī)組水霧噴頭的最小數(shù)量：

式中：N為保護(hù)對(duì)象的水霧噴頭的計(jì)算數(shù)量；

S為保護(hù)對(duì)象的保護(hù)面積，m2；

W為保護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度，L/(min·m2)；

所以，發(fā)電機(jī)組N1=S1·W/q=22.5×20/56.7=8個(gè)

儲(chǔ)油間N2=S2·W/q=6×20/63=2個(gè)

非設(shè)備區(qū)域N3=S3·W/q=68×6/63=7個(gè)

實(shí)際中，發(fā)電機(jī)組噴頭布置，發(fā)電機(jī)組在機(jī)組端面各設(shè)1個(gè)噴頭，兩個(gè)側(cè)面各設(shè)3個(gè)噴頭；非設(shè)備區(qū)域布置11個(gè)噴頭；儲(chǔ)油間布置2個(gè)噴頭。噴頭布置附圖。

圖1 自動(dòng)水噴霧平面布置圖1：100

對(duì)于水噴霧滅火系統(tǒng)，管道布置應(yīng)盡量考慮噴霧管網(wǎng)的均勻性，盡可能使保護(hù)設(shè)備的噴頭壓力均衡。本工程中參照油浸式電力變壓器及油庫(kù)、液壓站等實(shí)例工程采用環(huán)管布置方式。管道適當(dāng)放大管徑，以使所選用的水泵與兩個(gè)系統(tǒng)有效匹配。

噴頭布置應(yīng)保證水霧的滅火的效率和水霧完全覆蓋保護(hù)對(duì)象的表面、不出現(xiàn)空白點(diǎn)，應(yīng)符合《霧規(guī)》第3.2.3條、第3.2.4條之相關(guān)規(guī)定。

本設(shè)計(jì)水力計(jì)算按《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的方法進(jìn)行計(jì)算。水噴霧系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，系統(tǒng)流量按雨淋閥控制的噴頭的流量之和確定計(jì)算 (相關(guān)手冊(cè)及其他論文已有詳盡的計(jì)算方法。計(jì)算過程從略)。

1 本工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 消防水泵的選用

本設(shè)計(jì)中，自動(dòng)水噴霧滅火系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火系統(tǒng)共用一組消防泵組。兩個(gè)系統(tǒng)所需水量是吻合的，對(duì)水噴霧系統(tǒng)揚(yáng)程略小，通過放大管徑并采用環(huán)管的布置方式確保最不利點(diǎn)的噴頭壓力達(dá)到0.35MPa。

1.2 雨淋閥組的設(shè)置

本水噴霧滅火系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間按《霧規(guī)》要求不應(yīng)大于45 S。本設(shè)計(jì)中，雨淋閥組的設(shè)置位置與柴油發(fā)電機(jī)房?jī)H一墻之隔，雨淋閥后的系統(tǒng)管道到達(dá)最不利水霧噴頭的距離已為最短，縮短了水流到達(dá)最不利點(diǎn)的時(shí)間。

1.3 系統(tǒng)控制

本系統(tǒng)設(shè)自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、應(yīng)急控制、傳動(dòng)管控制4種控制方式。自動(dòng)控制及消控中心控制啟動(dòng)該均需啟動(dòng)雨淋閥組上的電磁閥，電磁閥平時(shí)為常閉狀態(tài)，而電磁閥發(fā)生故障時(shí)不能保證雨淋閥及時(shí)開啟。為安全計(jì)，本系統(tǒng)加設(shè)了傳動(dòng)管的控制方式，火情時(shí)可確保雨淋閥的開啟。提高了系統(tǒng)的可靠性。為避免傳動(dòng)管噴頭噴至設(shè)備上，靠近設(shè)備上方的控制噴頭，設(shè)置豎向格檔。

圖2 系統(tǒng)圖示意圖

1.4 系統(tǒng)穩(wěn)壓

《霧規(guī)》中對(duì)是否設(shè)置系統(tǒng)穩(wěn)壓沒有明確規(guī)定。但《噴規(guī)》第10.3.2條明確規(guī)定了“不設(shè)高位消防水箱的建筑，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)氣壓供水設(shè)備。”。本設(shè)計(jì)中在最高的公寓屋面設(shè)有有效容積60m3的屋頂消防水箱 (當(dāng)?shù)匾?guī)定屋頂消防水箱按10m in考慮)，均能滿足本設(shè)計(jì)的水壓、水量要求。

從最新版的《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》征求意見稿(以下簡(jiǎn)稱《霧規(guī)》征)中第5.1.2條“水噴霧滅火系統(tǒng)消防水泵房宜與其他消防水泵房合建，并應(yīng)符合相關(guān)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)消防水泵房或消防泵房的規(guī)定；大型企業(yè)水噴霧滅火系統(tǒng)的用水可由其獨(dú)立設(shè)置的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)供給?！保坏?.4.4條“按設(shè)計(jì)要求核實(shí)消防水箱、消防水池的容積，消防水箱設(shè)置高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；……”及條文解釋“消防水箱、消防水池為系統(tǒng)常備供水設(shè)施。消防水箱始終保持系統(tǒng)投入滅火初期10m in的用水量，消防水池儲(chǔ)存系統(tǒng)總的用水量，二者都是十分關(guān)鍵和重要的。對(duì)消防水箱還應(yīng)考慮到它的容積、高度和保證消防儲(chǔ)水量的技術(shù)措施等，故應(yīng)做全面核實(shí)?！?。其目的均為提高系統(tǒng)的可靠性。

1.5 水泵接合器的設(shè)置

圖3 非設(shè)備區(qū)域典型剖面圖1：100

《霧規(guī)》沒有水泵接合器的設(shè)置要求，但《霧規(guī)》征第5.4.1條“室內(nèi)場(chǎng)所設(shè)置的水噴霧滅火系統(tǒng)宜設(shè)水泵接合器?！??！秶娨?guī)》第10.4.1條也明確規(guī)定了“系統(tǒng)應(yīng)設(shè)水泵接合器……”。由此可以看出除室外相關(guān)系統(tǒng)外，自動(dòng)消防系統(tǒng)設(shè)置水泵接合器的必要性。

本設(shè)計(jì)中，由于自動(dòng)水噴霧滅火系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火系統(tǒng)共用一組消防泵組，水泵接合器也一并設(shè)置。

1.6 噴頭的選用及安裝

本設(shè)計(jì)中，水霧噴頭選用北京首安工業(yè)消防有限公司研制的定壓噴放防誤噴水霧噴頭，雨淋閥后至噴頭間為低壓充水管網(wǎng)，噴頭工作時(shí)，由開始噴出導(dǎo)電性水流到噴出非導(dǎo)電性水霧之間的過渡過程大大縮短，減少了水漬損失。設(shè)備區(qū)域的噴頭布置為保護(hù)設(shè)備，非設(shè)備區(qū)域的噴頭主要為使燃燒物質(zhì)周圍空氣中的氧含量降低，燃燒將會(huì)因缺氧而受抑或中斷，實(shí)現(xiàn)窒息滅火的效果。也可有效防止火勢(shì)蔓延。

設(shè)備保護(hù)噴頭安裝時(shí)，噴頭前采用兩個(gè)90°彎頭，可以確保噴頭調(diào)校。非設(shè)備保護(hù)噴頭安裝時(shí)，下噴安裝即可。

1.7 系統(tǒng)排水

水噴霧滅火系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，火災(zāi)時(shí)排水量較大。除了《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50098—2009)提及消防排水的必要性。其他各種消防規(guī)范均未有量化的要求。由于柴油發(fā)電機(jī)房火災(zāi)一般為固體火災(zāi)、電氣火災(zāi)及非水溶性液體火災(zāi)。可見，機(jī)房位于地下室時(shí)，避免二次災(zāi)害及火勢(shì)蔓延的發(fā)生，火災(zāi)時(shí)應(yīng)及時(shí)排除消防廢水是很有必要的。本設(shè)計(jì)中報(bào)警閥室設(shè)有排水提升設(shè)施。平時(shí)報(bào)警閥試驗(yàn)時(shí)，也可應(yīng)用。

1.8 系統(tǒng)試噴

《霧規(guī)》沒有明確要求系統(tǒng)是否試噴。筆者認(rèn)為系統(tǒng)試噴是完全有必要的。水噴霧系統(tǒng)在安裝、調(diào)試階段，在設(shè)備投入運(yùn)行前，一般均進(jìn)行試噴；水噴霧系統(tǒng)在消防驗(yàn)收時(shí)，消防部門一般也會(huì)在具備試噴條件時(shí)要求進(jìn)行試噴，這樣，可以檢測(cè)水噴霧系統(tǒng)布置的噴頭是否完全包絡(luò)發(fā)電機(jī)組和噴頭噴出的水霧滴直徑能否達(dá)到要求。不能滿足要求時(shí)，由于噴頭前采用兩個(gè)90°彎頭，可以確保噴頭調(diào)整以滿足要求。

2 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)置目的是它的保護(hù)對(duì)象“設(shè)備”，首先要根據(jù)規(guī)范要求使它的保護(hù)對(duì)象達(dá)到規(guī)范所規(guī)定的噴霧強(qiáng)度。為防止火勢(shì)蔓延，我們又引入了室內(nèi)變壓器的保護(hù)模式。況且，發(fā)電機(jī)房并非單純發(fā)生非水溶性液體火災(zāi)。全方位設(shè)置該系統(tǒng)，使之在特定的區(qū)域內(nèi)均有效的滅火、控火。

[1]GB50219—95，水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]50045—95(2005)，高層民用設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[3]GB50084—2001(2005)，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].