澳门大学横琴校区变电站水喷雾设计介绍

沈妙芳

广州珠江外资建筑设计院有限公司

澳门大学横琴校区变电站水喷雾设计介绍

沈妙芳

广州珠江外资建筑设计院有限公司

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

通过对澳门大学横琴校区变电站的水喷雾设计过程的概述，比较国内与港澳地区消防设计的不同之处。

水喷雾设计；喷雾强度；启动

1 水喷雾灭火系统的特点

1.1 系统组成

水喷雾灭火系统是一种固定灭火系统。它的优点是性能可靠、适用范围广、维护简便、不污染环境等。水喷雾灭火系统主要由水源、水压保持系统、高压水泵、输水管道、报警系统及灭火控制系统组成。水喷雾灭火系统的水源接自自来水。

1.2 灭火机理

发生火灾时自动启动高压泵产生高压水通过喷头形成雾状水(雾状水平均粒径为100～700微米)，这些水粒在燃烧区迅速汽化，一方面对燃烧变压器冷却，同时形成的水幕(汽化水)将空气与变压器隔绝，产生窒息而灭火。从启动消防系统到火完全熄灭，整个过程十分迅速。该系统安装喷雾喷头，喷头喷水由火灾自动探测报警装置通过阀来控制。

水喷雾灭火系统的维护应按照防火规程要求做到定期试喷。并在变电站内的适当位置设置综合水泵房和蓄水池。

2 工程概况

由于本项目相关的报批、验收等原因，需按照澳门的相关规范设计。

本工程位于横琴岛澳门大学新校区内的北端，总建筑面积2843.76平方米，其中地上建筑面积为1768.76平方米，地库建筑面积为1075平方米，建筑高度为10.4米。地面层设有3个220/110Kv的变压器、配电柜等及地库设备层等。根据澳门《消防安全规章》第五条楼宇之分类按建筑物用途级别为：使用组Ⅵ分组C；按高度级别为：M级。

3 系统设计

3.1 设计参数

为了更好地了解澳门地区变电站的实际情况，使设计可以满足使用要求及消防验收。我们考察了澳门已建变电站，查阅了相关文献资料，澳门地区的变压器房灭火是由固定自动洒水式灭火系统—“Sprinklers”系统，和固定喷雾式自动灭火系统—“Spray”系统两个系统组成。其中“Sprinklers”系统主要是用于早期探测及扑灭初起火灾。当变压器发生火灾事故时，“Sprin⁃klers”系统启动后的两分钟由自动控制系统或现场负责人手动操作启动“Spray”系统。火灾自动探测报警系统由烟感及温感探测组成，为防止误操作，报警后运行人员到现场确认为火灾再启动消防系统。

3.1.1 “Sprinklers”系统

(1)设计参数

Sprinklers系统的特征参数为：风险等级为严重风险等级。喷放强度q=12.2 L/min·m2，变压器室面积A=77.08m2，喷头工作面积为82.5m2，最不利点的喷头的喷放压力1kg/cm2，流量为80 L/min。

(2)水量计算

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

3.2 “Spray”系统

3.2.1 设计参数

变压器的尺寸为6.85m(L)×6.9m(W)×5.5m(H)

Spray系统的特征参数为：风险等级为严重风险等级。喷放强度q=10.2 L/min·m2，变压器有效保护面积A=2×6.85×5.5+2×6.9×5.5+6.85×6.9=198.515m2，最不利点的喷头的喷放压力1kg/cm2，流量为80 L/min。

3.2.2 水量计算

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

3.2.3 水池的容积

发生火灾的时候，我们考虑水量的消耗，为以下的情形之一：

·火灾只发生在一个变压器室。

·Sprinklers系统启动后的两分钟启动喷雾系统。

·喷雾系统灭火时间为30分钟。

系统的流量为33.75 L/s。（与Sprinkles系统的流量无关）

喷雾系统要求灭火时间为30分钟。消防水池的容积为V=33.75×30×60=60750L

3.3 布置水雾喷头的要求及参数

水雾喷头喷洒平面图

变压器立面图

(1)变压器的形状凹凸不平，而且有很多突出物，也可以将图形略为加大的几何图形，结合美国NFPA-15中4—8.2规定：喷头的位置应能将保护区用喷雾覆盖住。为使水雾完全覆盖，不出现空白，必须保证矩形布置时的喷头间距不大于1.4R。由于水雾喷头喷射的雾状水滴是不连续的间断水滴，所以具有良好的电绝缘性能，因此水喷雾用于扑灭电气设备火灾。但是，水雾喷头和管道，均要与带电的电器部件保持一定的距离。

(2)喷头布置要求以规定的喷雾强度完全覆盖整个变压器表面，以达到利用水雾的直接喷射变压器使火灾窒息及冷却效果，水对变压器的冲击能使变压器迅速降温，并可去除变压器表面的含油积炭，有利于水膜的形成，在保证喷射水雾在变压器表面成膜效果的前提下，尽量使喷头靠近被保护表面，以减少火焰的热气流与风对水雾的影响，减少水雾在穿越被火焰加热的空间时气化损。根据国内进行的喷水成膜性能试验并参照国外的有关规定，要求喷头与被保护对象表面之间的距离不大于0.7m。

(3)水雾喷头采用ZSTWB34/120型离心式水雾喷头，在确保最不利点工作为0.35MPa时，水雾喷头的流量为：63L/min，起始水雾喷头工作压力为0.36MPa，流量为64.7L/min；喷洒出角度为120度。喷洒头距保护对象0.7m时，每个水雾喷头喷洒的面积为4.6平方米。

(4)对保护对象采用三层环形水雾保护，每层水雾喷头在最不利点工作压力0.35MPa时，流量为1149L/min。

4 国内与港澳地区的水喷雾系统的比较

国内水喷雾灭火系统中的设计喷雾强度与持续喷雾时间是根据防护目的和保护对象来确定。像变电站以灭火为主要防护目的的喷雾强度为20L/min·m2,火灾延续时间按0.4h计,系统的总供水量为同时工作喷嘴的流量之和，从而计算出系统的水池容量以及选出合适的消防泵。而且系统中的雨淋阀启动方式大多数都是采用干式传动。

港澳地区水喷雾灭火系统中的设计喷雾强度是根据该建筑物的风险等级来确定，系统的总供水量是灭火时间内的系统流量，水泵的选择则需根据该建筑物风险等级以及扬程来确定。系统中的雨淋阀启动方式大多数都是采用湿式传动。

5 结束语

该变电站已通过竣工验收。随着横琴新校区的开发建设，相关的澳门地区的工程亦会越来越多，要如何执行港澳地区相关规章，符合当地政府部门的要求，仍需我们在今后的工作中继续探讨。

[1]GB 50219-95.水喷雾灭火系统设计规范[S].北京:中国计划出版社.

[2]建筑给水排水设计手册[S].中国建筑工业出版社.

[3]防火安全规章.第24/95/M号法令.

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