生产厂房自动喷水灭火系统设计

肖玲

摘要：以安徽一栋体积大于50000m3的生产厂房为例，介绍了闭式自动喷水灭火系统和开式雨淋自动喷水—泡沫联用系统在建筑设计中的应用；针对闭、开式系统的特点，对早期抑制快速响应喷头和雨淋阀在火灾报警中的作用做了详细的分析，对前期喷水后期喷泡沫的灭火方法做了说明。

关键词：厂房；闭式自动喷水灭火系统；设计

中图分类号：TU892文献标识码：A 文章编号：1674―3024（2016）07―132―02

前言

本工程为安徽一座建筑体积大于50000 m3的生产厂房，厂房的生产类别为丙类，本文将对这栋楼内的自动喷水灭火系统（以下简称自喷系统）做些详细的介绍。

1 闭式自动喷水灭火系统在设计中的应用

1.1 丙类生产车间

本工程生产厂房一层有一个面积约4770m2、建筑高度为6.60米的电子生产车间，其生产类别为丙类，主要生产电子产品，建筑耐火等级为Ⅰ级，建筑物体积为31482 m3。根据《建筑设计防火规范》（GB50016- 2006）规定，总建筑面积为3000m2的单层、多层电子厂房，必须设置自喷系统，这个项目面积超过3000m2，所以必须设置喷淋。i同时，业主要求此生产车间须设计成洁净厂房，所以按照《洁净厂房设计规范》（GB50073- 2001）和《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084- 2001 05版）的规定，本工程自喷系统火灾危险等级须按仓库危险级Ⅲ级进行设计。

自喷系统的具体设计是：喷淋用水量为98L/s，喷头喷水强度为24.5L/min·m2，保护面积为240m2。同时，按照非仓库类高大净空场所的设计规定，本工程选择K=115的闭式喷头， 喷头最低工作压力为0.35MPa，喷头之间最大间距为3米，喷头的公称动作温度为68℃。

具体设计中，喷头的流量计算是：q=K（10P）1/2；式中 q- -喷头流量（L/min），P- -喷头工作压力（MPa），K- -喷头流量系数，q=115×（10×0.35） 1/2=215.15L/ min =3.59L/s。根据公式q=пr2×v， 流速采用经济流速v=2.5m/s，得出喷头半径r=0.021m， 即喷头的公称直径为DN50， 电子车间最末端喷头的输送管径为DN50，从各支管引出的连接喷头的短管管径也为DN50。湿式系统在湿式报警阀后引出一根DN200的喷淋主干管接入电子车间，配水管网布置成枝状，系统最不利点试水接头的K为115。

本工程选择早期抑制快速响应喷头，系统设计基本参数K=115在喷规里没有找到，笔者取的是储物类别是箱装不发泡塑料一栏内，最大净空高度为9米、喷头流量系数K=200所对应的0.35MPa， K=200在喷规里是最接近K=115的，所以选择它。在本工程里，早期抑制快速响应低压喷头是系统的关键设备之一，它在系统中起到探测火灾和喷水灭火的作用。该喷头有两个特点，一是采用了3mm或更细的快速响应玻璃球作为温度感应元件，提高了喷头响应速度，能更快地探测火灾，有利于控制初期火灾；二是采取了大流量系数的框架和特制的溅水盘，具有非常好的低压流量特性和布水性能，能满足低压工作的要求，降低了喷头对系统供水压力的要求。

1.2 原材料仓库

生产厂房一层还有一个面积约1000 m2的原材料仓库，其建筑高度亦为6.60米，生产类别为丙类，主要贮藏与电子相关的原材料，建筑耐火等级为Ⅰ级，建筑物体积为6600m3。根据《自动喷水灭火系统设计规范》要求，这部分设计也采用闭式系统。

具体设计是：从湿式报警阀后引出一根DN250的喷淋主管，在仓库顶部主梁下形成环状布置，绕成一圈的主管管径均为DN250。如图1所示，在两根平行环管上各取一点，连成与主干管平行的喷淋管，其管径为DN100，从DN100上接出的喷淋支管管径为DN70。仓库最大净空高度为6.60米，最大储物高度为5.0米，自喷系统火灾危险等级按仓库危险级Ⅲ级进行设计，即喷淋用水量为98L/s，喷水强度为24.5L/min·m2，保护面积为240m2。根据仓库早期抑制快速响应喷头的基本规定，本工程选择流量系数K=200的闭式喷头，喷头最低工作压力为0.35MPa，喷头之间最大间距为3米，喷头的动作温度为68℃。

喷头的流量q为6.24L/s，流速采用经济流速v=4m/s，经计算喷头半径r=0.022m，即喷头的公称直径为DN50， 从DN100喷淋管上引出的连接喷头的短管管径也为DN50，系统最不利点试水接头的K为200，详见图1。

本工程选择环状供水，并且平行喷淋管管径全部为DN100，是为了便于闭式系统在最短时间内能及时供水；选择相同的管径，系统沿程阻力压力损失和局部阻力损失可以控制到最小，喷头可以以最快速度出水，并且喷头爆破时，时间非常接近，作用面积内的喷头几乎同时供水，起到开式雨淋系统的喷水效果。

2雨淋自动喷水- -泡沫联用系统在设计中的应用

一层生产厂房的右侧边缘有一个面积约70 m2的甲类车间（生产类别为甲类），本工程运用雨淋自动喷水- -泡沫联用系统进行深化设计。

自动喷水- -泡沫灭火系统就是在自动喷水灭火系统中配置可供给泡沫混合液的设备，组成既可喷水又可喷泡沫的固定灭火系统，它可以是开式的，也可以是闭式的，本工程选择的是开式系统。在具体的运用中，本工程将自动喷水—泡沫灭火系统与雨淋系统相结合，即从喷淋主泵后引出一根DN250的喷淋主管（不经过湿式报警阀），先进入隔膜压力式泡沫液罐，再经过比例混合器形成泡沫混合液后进入甲类车间，然后由雨淋阀、火灾探测系统、喷水管网、传动装置、开式喷头等组成雨淋系统，进行灭火、冷却。发生火灾时，系统管道内给水是采用火灾探测仪监控雨淋阀来实现的，并且阀门装置可以手动启动。ii

作为开式自喷系统的一种，雨淋系统所使用的喷头为开式喷头，发生火灾时，系统保护区域上的所有喷头一起喷水灭火，因此通常用于燃烧猛烈、蔓延迅速的严重危险级场所。雨淋喷水系统可分为空管式雨淋喷水灭火系统和充水式雨淋喷水灭火系统两类，本工程选择空管式，系统由传动管启动，即由带易熔元件的闭式喷头或带玻璃球塞的闭式喷头作为探测火灾和传动控制的感温元件来控制雨淋阀，实现火灾报警。

根据《自动喷水灭火系统设计规范》的规定，甲类车间自喷系统火灾危险等级按仓库危险级Ⅲ级进行设计， 泡沫混合液流量为96L/s，喷水强度为22.2L/min·m2（其中11.4 L/min·m2为泡沫混合液强度），作用面积约70m2，泡沫—水喷头的流量系数K=45，传动管上的传动喷头K=80，喷头最低工作压力为0.30MPa，喷头之间最大间距为3米，喷头的公称动作温度为68℃。甲类车间室外放置一个泡沫- -水喷淋系统使用的泡沫罐，有效容积为2m3，泡沫罐应有可靠的保温措施。泡沫系统采用抗溶性水成膜泡沫液，混合比为6%，持续喷泡沫时间不小于10分钟。

雨淋自动喷水- -泡沫联用系统有两种操作方式，一种是前期喷水后期喷泡沫，这种方式将泡沫液储罐设置在雨淋阀前；另一种方式是前期喷泡沫，后期喷水，这种方式将泡沫液储罐设置在雨淋阀后，本工程选择的是前面一种。iii

平时无火灾时雨淋阀后的管网为干管状态，雨淋阀前的管网充满消防用水，雨淋阀和隔膜压力式泡沫液罐内的压力水电磁阀和出液电磁阀均不开启，甲类车间发生火灾时，传动管- -闭式喷头报警系统发出求救信号通知喷淋泵，随后开启喷淋泵、雨淋阀、压力水电磁阀、出液电磁阀。雨淋系统的具体操作详见图2。

消防最开始时， 比例混合器与雨淋阀之间管段内的消防水通过下垂型泡沫- -雨淋开式喷头就地灭火， 同时，比例混合器之前的消防压力水亦可经过泡沫液罐，在比例混合器之后形成泡沫混合液流向喷头。经过一段时间，当比例混合器与雨淋阀之间管段内的压力水用尽后，泡沫混合液到达喷头处，就地喷洒泡沫灭火。最后，当泡沫混合液也用完时，系统又开始喷水冷却。

3结束语

本工程采用的是闭式自喷系统和开式雨淋自动喷水- -泡沫联用系统，它们的优势在于：（1）闭式系统的大流量喷水，管道布置成环状的设计方法和0.35MPa快速响应喷头的启用，大大节约了消防时间，给防火减灾提供了有利的保证。（2）选择合理的泡沫—水喷淋灭火方式，比如本工程的前期喷水后期喷泡沫，对及时有效的扑灭火灾带来很大的益处。