淺談格柵類(lèi)吊頂噴頭設(shè)置位置對(duì)滅火性能的影響

吳燁森 劉曉宇 王鵬

摘 要 格柵吊頂通透性對(duì)自動(dòng)噴水系統(tǒng)滅火效果的影響尚無(wú)定論，對(duì)噴頭選型的影響主要體現(xiàn)在布水性能和動(dòng)作時(shí)間兩方面。通過(guò)格柵吊頂參數(shù)的變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究不同安裝方式下不同噴頭滅火效果與格柵吊頂參數(shù)的關(guān)系。

關(guān)鍵詞 格柵吊頂;噴頭設(shè)置;滅火性能

1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為某施工現(xiàn)場(chǎng)，場(chǎng)所四周完全敞開(kāi)，自然排煙可以滿(mǎn)足規(guī)范中對(duì)于排煙的要求，不考慮機(jī)械排煙的影響。

實(shí)驗(yàn)頂棚距地面4.2m，吊頂距離地面2.9m，噴頭位于吊頂中央正上方。實(shí)驗(yàn)區(qū)尺寸為2.0m×2.0m;方形格柵寬1.5cm，布置間距8.5cm，鏤空率為72.25%;U型方通寬3cm，布置間隔7cm，鏤空率為70%。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)采用噴頭灑水滅木垛火。木垛采用杉木條，堆放方式為：奇數(shù)層0.04m×0.06m×0.80m×5根，偶數(shù)層0.04m×0.06m×0.50m×8根，木條間距0.05m，共10層。木垛位于噴頭的正下方，距地面高度30cm，點(diǎn)火源為柴油浸潤(rùn)過(guò)的木條，點(diǎn)火位置為木垛下部間隙[1]。

2試驗(yàn)結(jié)果

鏤空率為70%的方通影響下的兩組閉式噴頭滅木垛火的試驗(yàn)。在計(jì)時(shí)330s時(shí)木垛火自由燃燒的火焰高度開(kāi)始保持不變，進(jìn)入穩(wěn)定燃燒階段;計(jì)時(shí)420s時(shí)格柵間隙內(nèi)的下垂型噴頭玻璃體破裂，噴頭動(dòng)作;計(jì)時(shí)424s，即噴頭動(dòng)作4s后，在水噴淋的作用下熱煙氣下沉，出現(xiàn)分層現(xiàn)象;計(jì)時(shí)450s，即噴頭動(dòng)作30s后，在水噴淋的作用下位于木垛表層的火焰全部被撲滅，僅木垛內(nèi)部有火源;計(jì)時(shí)468s，即噴頭動(dòng)作48s后，在水噴淋的作用下木垛火全部被撲滅[2]。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

3.1 噴頭設(shè)置方向?qū)缁鸺爱a(chǎn)煙效果的影響

根據(jù)GB50084-2001（2005年版）《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，實(shí)驗(yàn)中采用方通吊頂時(shí)，噴頭應(yīng)設(shè)于頂板下，采用直立型噴頭。規(guī)范考慮通透性的吊頂將噴頭設(shè)置在頂板下，是為了使噴頭便于接觸火災(zāi)熱氣流，同時(shí)噴淋系統(tǒng)的配水管是沿梁下布置的，火災(zāi)熱氣流將在上升至頂板后開(kāi)始水平蔓延，只有在頂板下安裝直立型噴頭，噴頭熱敏元件才能盡早動(dòng)作。

3.2 噴頭與格柵設(shè)置高度對(duì)滅火效果的影響

在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中，閉式噴頭響應(yīng)的快慢決定了系統(tǒng)控火滅火的效能，而頂棚射流的溫度和速度是啟動(dòng)閉式噴頭的重要條件。位于方通間隙中的下垂型噴頭先于方通上方的直立型噴頭動(dòng)作，頂棚射流導(dǎo)致頂棚的溫升速度可能會(huì)低于下方可燃物燃燒直接導(dǎo)致溫度升高的速度。利用FDS對(duì)火源上方豎向的溫度變化進(jìn)行了模擬研究。

模型建立如下：建筑層高度選用常見(jiàn)的4種，分別為3.6、3.9、4.2、4.5m。房間地面尺寸為10m×10m，地面采用木垛火，火源位于房間的正中間，熱釋放速率峰值為333kW，房間通風(fēng)情況良好。房間模型圖如圖1所示。

通過(guò)模擬得到，在4個(gè)層高的不同工況下，當(dāng)火源中心點(diǎn)上方頂棚處的溫度達(dá)到噴頭響應(yīng)溫度68℃時(shí)，中心點(diǎn)軸線上其余位置的溫度分布，如圖2所示。

當(dāng)火源中心點(diǎn)上方頂棚處的溫度達(dá)到噴頭響應(yīng)溫度68℃時(shí)，中心點(diǎn)軸線上達(dá)到68℃的高度。

隨著建筑層高的增大，當(dāng)火源中心點(diǎn)上方頂棚處的溫度達(dá)到噴頭響應(yīng)溫度68℃時(shí)，火源中心豎向達(dá)到68℃的水平高度也在上升。

以層高3.9m為例，當(dāng)格柵設(shè)置在3.5m及以下的位置時(shí)，如在格柵上、下同時(shí)設(shè)置噴頭，當(dāng)格柵下部發(fā)生火災(zāi)時(shí)，格柵下方的噴頭有可能會(huì)先于格柵上方的噴頭動(dòng)作，同時(shí)由于下方噴頭無(wú)遮擋，滅火響應(yīng)時(shí)間和效果會(huì)遠(yuǎn)大于上方噴頭;當(dāng)格柵設(shè)置在3.5m以上的位置時(shí)，如在格柵上、下同時(shí)設(shè)置噴頭，當(dāng)格柵下部發(fā)生火災(zāi)時(shí)，格柵上方的噴頭則有可能會(huì)先于格柵下方的噴頭動(dòng)作。

4結(jié)束語(yǔ)

用于試驗(yàn)的格柵吊頂加工所需費(fèi)用較高，改變一次試驗(yàn)條件需耗費(fèi)較大的人力、財(cái)力和較長(zhǎng)的時(shí)間周期。因此，在滅火性能試驗(yàn)研究過(guò)程中僅對(duì)市場(chǎng)上常用的一種格柵形式進(jìn)行研究，著重研究U型方通對(duì)該類(lèi)場(chǎng)所自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭滅火性能的影響，并對(duì)火源上方豎向溫度變化進(jìn)行了模擬研究。試驗(yàn)研究和模擬數(shù)據(jù)表明：對(duì)于設(shè)置格柵吊頂?shù)膱?chǎng)所，合理設(shè)置噴頭的高度對(duì)于噴頭的及時(shí)響應(yīng)起著十分關(guān)鍵的作用。格柵設(shè)置在一定的高度時(shí)，在格柵下方設(shè)置噴頭的可靠性?xún)?yōu)于在格柵上方設(shè)置噴頭。試驗(yàn)結(jié)果還需要在大尺度的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行多組數(shù)據(jù)的反復(fù)驗(yàn)證，或借助火災(zāi)模擬軟件對(duì)不同鏤空率的不同格柵設(shè)置形式影響下進(jìn)行反復(fù)模擬試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 高兵，李英，姚斌，等.格柵類(lèi)通透性吊頂對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)水量分布影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].火災(zāi)科學(xué)，2006，15（3）：184-188.

[2] 高兵，姚斌.格柵類(lèi)通透性吊頂對(duì)水噴淋控火性能影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].火災(zāi)科學(xué)，2008，17（4）：244-249.