澳門大學(xué)橫琴校區(qū)變電站水噴霧設(shè)計介紹

沈妙芳

廣州珠江外資建筑設(shè)計院有限公司

澳門大學(xué)橫琴校區(qū)變電站水噴霧設(shè)計介紹

沈妙芳

廣州珠江外資建筑設(shè)計院有限公司

Design Introduction on Water Spray System Applied in Substation at Macau University Hengqin Campus

通過對澳門大學(xué)橫琴校區(qū)變電站的水噴霧設(shè)計過程的概述，比較國內(nèi)與港澳地區(qū)消防設(shè)計的不同之處。

水噴霧設(shè)計；噴霧強(qiáng)度；啟動

1 水噴霧滅火系統(tǒng)的特點

1.1 系統(tǒng)組成

水噴霧滅火系統(tǒng)是一種固定滅火系統(tǒng)。它的優(yōu)點是性能可靠、適用范圍廣、維護(hù)簡便、不污染環(huán)境等。水噴霧滅火系統(tǒng)主要由水源、水壓保持系統(tǒng)、高壓水泵、輸水管道、報警系統(tǒng)及滅火控制系統(tǒng)組成。水噴霧滅火系統(tǒng)的水源接自自來水。

1.2 滅火機(jī)理

發(fā)生火災(zāi)時自動啟動高壓泵產(chǎn)生高壓水通過噴頭形成霧狀水(霧狀水平均粒徑為100～700微米)，這些水粒在燃燒區(qū)迅速汽化，一方面對燃燒變壓器冷卻，同時形成的水幕(汽化水)將空氣與變壓器隔絕，產(chǎn)生窒息而滅火。從啟動消防系統(tǒng)到火完全熄滅，整個過程十分迅速。該系統(tǒng)安裝噴霧噴頭，噴頭噴水由火災(zāi)自動探測報警裝置通過閥來控制。

水噴霧滅火系統(tǒng)的維護(hù)應(yīng)按照防火規(guī)程要求做到定期試噴。并在變電站內(nèi)的適當(dāng)位置設(shè)置綜合水泵房和蓄水池。

2 工程概況

由于本項目相關(guān)的報批、驗收等原因，需按照澳門的相關(guān)規(guī)范設(shè)計。

本工程位于橫琴島澳門大學(xué)新校區(qū)內(nèi)的北端，總建筑面積2843.76平方米，其中地上建筑面積為1768.76平方米，地庫建筑面積為1075平方米，建筑高度為10.4米。地面層設(shè)有3個220/110Kv的變壓器、配電柜等及地庫設(shè)備層等。根據(jù)澳門《消防安全規(guī)章》第五條樓宇之分類按建筑物用途級別為：使用組Ⅵ分組C；按高度級別為：M級。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 設(shè)計參數(shù)

為了更好地了解澳門地區(qū)變電站的實際情況，使設(shè)計可以滿足使用要求及消防驗收。我們考察了澳門已建變電站，查閱了相關(guān)文獻(xiàn)資料，澳門地區(qū)的變壓器房滅火是由固定自動灑水式滅火系統(tǒng)—“Sprinklers”系統(tǒng)，和固定噴霧式自動滅火系統(tǒng)—“Spray”系統(tǒng)兩個系統(tǒng)組成。其中“Sprinklers”系統(tǒng)主要是用于早期探測及撲滅初起火災(zāi)。當(dāng)變壓器發(fā)生火災(zāi)事故時，“Sprin?klers”系統(tǒng)啟動后的兩分鐘由自動控制系統(tǒng)或現(xiàn)場負(fù)責(zé)人手動操作啟動“Spray”系統(tǒng)。火災(zāi)自動探測報警系統(tǒng)由煙感及溫感探測組成，為防止誤操作，報警后運(yùn)行人員到現(xiàn)場確認(rèn)為火災(zāi)再啟動消防系統(tǒng)。

3.1.1 “Sprinklers”系統(tǒng)

(1)設(shè)計參數(shù)

Sprinklers系統(tǒng)的特征參數(shù)為：風(fēng)險等級為嚴(yán)重風(fēng)險等級。噴放強(qiáng)度q=12.2 L/min·m2，變壓器室面積A=77.08m2，噴頭工作面積為82.5m2，最不利點的噴頭的噴放壓力1kg/cm2，流量為80 L/min。

(2)水量計算

Qa=A×q=77.08×12.2=940.376 L/min=15.67 L/s

3.2 “Spray”系統(tǒng)

3.2.1 設(shè)計參數(shù)

變壓器的尺寸為6.85m(L)×6.9m(W)×5.5m(H)

Spray系統(tǒng)的特征參數(shù)為：風(fēng)險等級為嚴(yán)重風(fēng)險等級。噴放強(qiáng)度q=10.2 L/min·m2，變壓器有效保護(hù)面積A=2×6.85×5.5+2×6.9×5.5+6.85×6.9=198.515m2，最不利點的噴頭的噴放壓力1kg/cm2，流量為80 L/min。

3.2.2 水量計算

Qa=A×q=198.515×10.2=2024.853 L/min=33.75 L/s

3.2.3 水池的容積

發(fā)生火災(zāi)的時候，我們考慮水量的消耗，為以下的情形之一：

·火災(zāi)只發(fā)生在一個變壓器室。

·Sprinklers系統(tǒng)啟動后的兩分鐘啟動噴霧系統(tǒng)。

·噴霧系統(tǒng)滅火時間為30分鐘。

系統(tǒng)的流量為33.75 L/s。（與Sprinkles系統(tǒng)的流量無關(guān)）

噴霧系統(tǒng)要求滅火時間為30分鐘。消防水池的容積為V=33.75×30×60=60750L

3.3 布置水霧噴頭的要求及參數(shù)

水霧噴頭噴灑平面圖

變壓器立面圖

(1)變壓器的形狀凹凸不平，而且有很多突出物，也可以將圖形略為加大的幾何圖形，結(jié)合美國NFPA-15中4—8.2規(guī)定：噴頭的位置應(yīng)能將保護(hù)區(qū)用噴霧覆蓋住。為使水霧完全覆蓋，不出現(xiàn)空白，必須保證矩形布置時的噴頭間距不大于1.4R。由于水霧噴頭噴射的霧狀水滴是不連續(xù)的間斷水滴，所以具有良好的電絕緣性能，因此水噴霧用于撲滅電氣設(shè)備火災(zāi)。但是，水霧噴頭和管道，均要與帶電的電器部件保持一定的距離。

(2)噴頭布置要求以規(guī)定的噴霧強(qiáng)度完全覆蓋整個變壓器表面，以達(dá)到利用水霧的直接噴射變壓器使火災(zāi)窒息及冷卻效果，水對變壓器的沖擊能使變壓器迅速降溫，并可去除變壓器表面的含油積炭，有利于水膜的形成，在保證噴射水霧在變壓器表面成膜效果的前提下，盡量使噴頭靠近被保護(hù)表面，以減少火焰的熱氣流與風(fēng)對水霧的影響，減少水霧在穿越被火焰加熱的空間時氣化損。根據(jù)國內(nèi)進(jìn)行的噴水成膜性能試驗并參照國外的有關(guān)規(guī)定，要求噴頭與被保護(hù)對象表面之間的距離不大于0.7m。

(3)水霧噴頭采用ZSTWB34/120型離心式水霧噴頭，在確保最不利點工作為0.35MPa時，水霧噴頭的流量為：63L/min，起始水霧噴頭工作壓力為0.36MPa，流量為64.7L/min；噴灑出角度為120度。噴灑頭距保護(hù)對象0.7m時，每個水霧噴頭噴灑的面積為4.6平方米。

(4)對保護(hù)對象采用三層環(huán)形水霧保護(hù)，每層水霧噴頭在最不利點工作壓力0.35MPa時，流量為1149L/min。

4 國內(nèi)與港澳地區(qū)的水噴霧系統(tǒng)的比較

國內(nèi)水噴霧滅火系統(tǒng)中的設(shè)計噴霧強(qiáng)度與持續(xù)噴霧時間是根據(jù)防護(hù)目的和保護(hù)對象來確定。像變電站以滅火為主要防護(hù)目的的噴霧強(qiáng)度為20L/min·m2,火災(zāi)延續(xù)時間按0.4h計,系統(tǒng)的總供水量為同時工作噴嘴的流量之和，從而計算出系統(tǒng)的水池容量以及選出合適的消防泵。而且系統(tǒng)中的雨淋閥啟動方式大多數(shù)都是采用干式傳動。

港澳地區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)中的設(shè)計噴霧強(qiáng)度是根據(jù)該建筑物的風(fēng)險等級來確定，系統(tǒng)的總供水量是滅火時間內(nèi)的系統(tǒng)流量，水泵的選擇則需根據(jù)該建筑物風(fēng)險等級以及揚(yáng)程來確定。系統(tǒng)中的雨淋閥啟動方式大多數(shù)都是采用濕式傳動。

5 結(jié)束語

該變電站已通過竣工驗收。隨著橫琴新校區(qū)的開發(fā)建設(shè)，相關(guān)的澳門地區(qū)的工程亦會越來越多，要如何執(zhí)行港澳地區(qū)相關(guān)規(guī)章，符合當(dāng)?shù)卣块T的要求，仍需我們在今后的工作中繼續(xù)探討。

[1]GB 50219-95.水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社.

[2]建筑給水排水設(shè)計手冊[S].中國建筑工業(yè)出版社.

[3]防火安全規(guī)章.第24/95/M號法令.

[4]《Fixed firefighting systems—Automatic sprinkler systems—Design,installation and maintenance》BS EN 12845:2004+A2:2009.