建筑自動(dòng)噴淋系統(tǒng)中擋水板的正確應(yīng)用

譚雷 邵玉峰

摘要：自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)作為建筑內(nèi)主要滅火設(shè)施之一，在近些年得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。擋水板作為自動(dòng)噴淋系統(tǒng)中的一個(gè)常見(jiàn)的組成材料被我們廣泛應(yīng)用在工程實(shí)際中。帶集熱罩的閉式噴頭，由于感溫元件離頂棚距離太遠(yuǎn)，已過(guò)頂棚射流的厚度，故不能受到頂棚射流的熱煙作用，在火災(zāi)早期無(wú)法啟動(dòng)。采用集熱板而將閉式噴頭遠(yuǎn)離頂棚安裝這種做法是錯(cuò)誤的。

關(guān)鍵詞：閉式噴頭; 感溫元件; 集熱板; 集熱擋水板; 擋水板; 火（煙羽流）; 頂棚射流

1 ? 引言

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)作為建筑內(nèi)主要滅火設(shè)施之一，在近些年得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。我們的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》也根據(jù)社會(huì)的發(fā)展和相應(yīng)修訂計(jì)劃進(jìn)行了重新修訂，其最新版于2017年5月27日發(fā)布，并于2018年1月1日實(shí)施。

擋水板作為自動(dòng)噴淋系統(tǒng)中的一個(gè)常見(jiàn)的組成材料被我們廣泛應(yīng)用在工程實(shí)際中。但筆者因從事消防檢測(cè)、維保和消防施工工作多年，發(fā)現(xiàn)廣大施工單位在使用時(shí)并沒(méi)有理解擋水板的功能和用途，在施工時(shí)未能合理使用，未能發(fā)揮擋水板應(yīng)有的功能和作用。

2 ? 我們首先看“擋水板”在各部規(guī)范條文中的應(yīng)用及描述

（1）《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》BGJ84-85（1985年版本）中第4.2.3條：高架倉(cāng)庫(kù)的噴頭布置，其第三款“分層板上如有孔洞、縫隙，應(yīng)在該處噴頭上方設(shè)置集熱板”。

（2）修訂后的《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》BG50084-

2001（2001年版本）中第7.1.7條：貨架內(nèi)噴頭上方的貨架層板，應(yīng)為封閉層板。貨架內(nèi)噴頭上方如有孔洞、縫隙，應(yīng)在噴頭的上方設(shè)置集熱擋水板。集熱擋水板應(yīng)為正方形或圓形金屬板，其平面面積不宜小于0.12㎡，周圍彎邊的下沿，宜與噴頭的濺水盤平齊。

（3）在最新修訂的《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》BG50084-

2017（2017年版本）中第7.1.10條：擋水板應(yīng)為正方形或圓形金屬板，其平面面積不宜小于0.12㎡，周圍彎邊的下沿宜與灑水噴頭的濺水盤平齊。除下列情況和相關(guān)規(guī)范另有規(guī)定外，其他場(chǎng)所或部位不應(yīng)采用擋水板：①設(shè)置貨架內(nèi)置灑水噴頭的倉(cāng)庫(kù)，當(dāng)貨架內(nèi)置灑水噴頭上方有孔洞、縫隙時(shí)，可在灑水噴頭的上方設(shè)置擋水板;②寬度大于本規(guī)范第7.2.3條規(guī)定的障礙物，增設(shè)的灑水噴頭上方有孔洞、縫隙時(shí)，可在灑水噴頭的上方設(shè)置擋水板。

通過(guò)對(duì)規(guī)范3個(gè)版本的解讀，我們首先發(fā)現(xiàn)的是名詞的變化。1985年版本稱其為“集熱板”，2001年版本將“集熱板”更名為“集熱擋水板”。2017年修訂版再次更名為“擋水板”。由于受到老師傅教授傳代的影響，“集熱板”一詞，至今都還在工程人員的交流中被廣泛使用。所以我們很多工程人員就斷章取義，認(rèn)為既然叫“集熱板”，顧名思義，那肯定應(yīng)該是聚集熱量供閉式噴頭感溫元件開(kāi)放用的。（注：有些地方也稱“集熱盤”、“集熱罩”）

其次，通過(guò)3個(gè)不同時(shí)期的規(guī)范條文，我們可以看出擋水板的設(shè)置，前兩版都只涉及到了倉(cāng)庫(kù)設(shè)置多層貨架，噴頭多層設(shè)置時(shí)使用，最新版（2017版）在此基礎(chǔ)上增加了有障礙物增設(shè)噴頭時(shí)，障礙物有孔洞、縫隙時(shí)才加擋水板。簡(jiǎn)單舉例：①大于1.2米風(fēng)管下方增設(shè)噴淋時(shí)是不需要加擋水板的;②水（或橋架）排管下增設(shè)噴淋時(shí)就需要增加擋水板。

3 ? 閉式噴頭的工作原理

控制閉式噴頭開(kāi)放的關(guān)鍵元件是感溫元件。閉式噴頭的感溫元件只有在與熱煙（火）的熱量交換中才能感溫釋放，感溫元件對(duì)熱煙的響應(yīng)，取決于元件本身的熱物理特性和熱煙的流速及溫差（即傳熱效率）。當(dāng)感溫元件的熱物理特性一定時(shí)，元件對(duì)熱煙的響應(yīng)則取決于熱煙的流速和元件與熱煙的溫差。熱煙流速越大，元件與熱煙的溫差越大，傳熱效率越高，感溫元件對(duì)熱煙的響應(yīng)速度就越快。

火災(zāi)早期時(shí)，火源上方的火羽流形成的頂棚射流即是水平流動(dòng)的熱煙，以火羽流正中心為圓點(diǎn)，頂棚射流的溫度從此圓點(diǎn)沿徑向遞減，頂棚射流的流速也是沿徑向遞減的（見(jiàn)頂棚射流與閉式噴頭關(guān)系圖）。因此在棚下的感溫元件，只能是處于火（煙）羽流正中心圓點(diǎn)附近部分的噴頭才能啟動(dòng)。顯然這對(duì)于控制火的火勢(shì)是極為有利的。頂棚射流只有在頂棚下無(wú)靜止的熱煙積聚時(shí)才能產(chǎn)生，它只出現(xiàn)在火災(zāi)的初期。（注：頂棚射流是表示無(wú)限大頂棚下（即四周無(wú)限），熱煙氣在頂棚與靜止空氣之間的輸運(yùn)流動(dòng)狀況。經(jīng)過(guò)相關(guān)的模擬試驗(yàn)，頂棚射流厚度一般為頂棚高度的5%-12%，而頂棚射流內(nèi)的最大溫度和速度出現(xiàn)在頂棚下離頂棚高1%處。頂棚射流的最大溫度和流速也是可以通過(guò)相關(guān)的熱力學(xué)方程式估算的，感興趣的朋友可自行查閱資料驗(yàn)證。）

下面我們通過(guò)一個(gè)圖例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明火災(zāi)發(fā)生時(shí)火（煙）羽流及頂棚射流與閉式噴頭的關(guān)系（見(jiàn)下圖）。

圖中吊頂型噴頭和吊頂下安裝的噴頭都能受到頂棚射流的作用;直立型噴頭和下垂型標(biāo)準(zhǔn)噴頭的濺水盤與頂板的距離h在150mm至75mm范圍內(nèi)時(shí)，也能受到頂棚射流的作用，都能在早期火災(zāi)條件下及時(shí)開(kāi)放。

4 ? 擋水板安裝與閉式噴頭開(kāi)放的關(guān)系分析

圖中安裝的帶集熱罩的閉式噴頭，由于濺水盤離頂棚距離太遠(yuǎn)，已過(guò)頂棚射流的厚度，故不能受到頂棚射流的熱煙作用，在火災(zāi)早期無(wú)法啟動(dòng)，只有等待熱煙在頂棚下積聚到一定厚度，熱煙層淹沒(méi)了閉式噴頭之后，熱煙與感溫元件之間才進(jìn)行熱交換。但這種熱交換是在靜止的煙氣層中進(jìn)行的，其傳熱效率很低，所以感溫元件的動(dòng)作時(shí)間是滯后的。由于動(dòng)作時(shí)間的滯后及等待煙層厚度的積聚需要時(shí)間，使噴頭感溫元件的響應(yīng)動(dòng)作時(shí)間大大滯后。

從上圖中還可以看到，處在頂棚射流中的閉式噴頭其響應(yīng)是成片的，而處于頂棚射以外的閉式噴頭的動(dòng)作是個(gè)別的，非成片的，因而無(wú)法控制火勢(shì)。又可以看到，集熱板對(duì)閉式噴頭與熱煙的熱交換毫無(wú)幫助，且集熱板反而會(huì)使噴頭附近的熱煙冷卻，對(duì)噴頭的傳熱起到不好的作用。

現(xiàn)在我們?cè)倩剡^(guò)來(lái)看《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》BG50084-2017（2017年版本）第7.1.10條的條文說(shuō)明解釋：本條規(guī)定了擋水板的適用范圍和不適用范圍。噴頭動(dòng)作所需熱量主要來(lái)自熱對(duì)流，需要熱煙氣流經(jīng)噴頭才能實(shí)現(xiàn)。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，有的商場(chǎng)、超市等采用增設(shè)擋水板的方式使噴頭懸空布置，噴頭與頂板的距離過(guò)大，這種布置方式使得噴頭的動(dòng)作大大滯后。美國(guó)消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)》NFPA13也規(guī)定，不應(yīng)采用擋水板作為輔助噴頭啟動(dòng)的方式。對(duì)于貨架內(nèi)置噴頭和障礙物下方設(shè)置的噴頭，如果恰好在噴頭的上方有孔洞、縫隙，為防止噴頭動(dòng)作后淋濕下方的噴頭而影響噴頭動(dòng)作，規(guī)定可在其上方設(shè)置擋水板。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《固定式滅火系統(tǒng)一自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)一設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)》BSEN12845規(guī)定，安裝在貨架內(nèi)，或者有孔洞的隔板、平臺(tái)、樓板或類似位置下的噴頭，當(dāng)較高的噴頭動(dòng)作時(shí)有可能淋濕下層噴頭的感溫元件，噴頭應(yīng)設(shè)有金屬擋水板，并規(guī)定該擋水板的直徑為75mm～150mm對(duì)擋水板的具體規(guī)定是：要求采用金屬板制作，形狀為圓形或正方形，其平面面積不小于0.12m2，并要求擋水板的周邊向下彎邊，彎邊的高度要與噴頭濺水盤平齊。

因此，工程中當(dāng)不能保證閉式噴頭濺水盤與頂板的距離時(shí)，企圖采用“集熱罩”來(lái)使噴頭吸閉式噴頭的感溫元件只有在與熱煙的熱量交換中才能感溫釋放，感溫元件對(duì)熱煙的響應(yīng)，是對(duì)閉式噴頭感溫釋放原理的誤解。采用集熱板而將閉式噴頭遠(yuǎn)離頂棚安裝是錯(cuò)誤的。這種做法的實(shí)際效果與我們的心里愿望正好相反。

5 ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中，擋水板的功能不是聚集熱量，而是當(dāng)上方有噴頭時(shí)，防止上方噴頭開(kāi)放后水滴對(duì)下方噴頭進(jìn)行降溫，進(jìn)而影響下方噴頭的開(kāi)放及響應(yīng)時(shí)間而設(shè)置的防護(hù)措施。當(dāng)工程中不能保證閉式噴頭濺水盤與頂板的距離時(shí)，企圖采用“防水板”使閉式噴頭在熱煙中感溫開(kāi)放，是對(duì)閉式噴頭感溫開(kāi)放原理的誤解，是不能夠?qū)崿F(xiàn)的。

參考文獻(xiàn)：

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