河西工业园自动喷水灭火系统环状管网设计探讨

黄夏玲

【摘要】在我国，许多项目采用自动喷水灭火系统管网枝状布置，大部分民用建筑项目也设置自动喷水系统采用。随着社会需求，大型厂房、物流运输需用的仓库需求越来越多，厂房的层高和面积相应也越建越大，管网的设计流量比民用建筑大很多。采用传统的枝状系统，存在供水源单一、系统流量不均、压力不均等缺陷，不但增加了管材和支架等数量，同时还增加了施工的成本。采用环状格栅管网中，不仅管道的流量和压力的均匀性好很多，而且消防水泵所需的功率、扬程、流量都小很多。因此，现在越来越多厂房设计采用环状管网。

【关键词】自动喷水灭火系统;环状管网;工业厂房设计自动喷水设计

自动喷水灭火系统被公认为是当今世界上最为有效的自动灭火设施之一，是应用最广泛、用量最大的自动灭火系统。在各种实践论证，自动喷水灭火系统具有可靠性高、安全性高、灭火成功率高、实用性高、经济性高等优点。随着我国经济的迅速发展，工业厂房及仓库建设越来越多，货品的性质、堆放形式、堆积高度及室内净空高度不尽相同，工业建筑内火灾蔓延迅速、不易扑救，容易造成重大财产损失，因此是自动喷水灭火系统的重要应用对象。而扑救高堆垛和高架仓库火灾，又一直是自动喷水灭火系统的技术难点。如何保证在火灾发生时，快速疏散人群，保障生命和财产的安全;如何更加及时有效地控制并最终扑灭火灾，进而尽最大的可能去，减少火灾发生带来的各项损失。

湿式自动喷水灭火系统的管网可分为枝状管网、环状管网和格栅状管网。根据《自动喷水灭火系统设计手册》建议，轻危险等级宜采用枝状管网中的任何一种管网形式;中危Ⅰ级宜采用枝状管网的侧边中心和中央中心2种管网形式;中危II级宜采用枝状管网的侧边中心或中央中心和环状管网3种管网形式。严重危险等级和仓库危险等级宜采用环状管网或格栅状管网。

1、工程概况

河西工业园规划用地面积106380m2，规划建筑面积113104m2。建设区域主要分为6个小、中、大型厂区及1个集中生活配套区，每个厂区有1栋办公楼、1栋车间、1栋仓库;生活配套区有2栋15+1层综合楼及一个多功能展厅。厂区办公楼共6栋为3层框架结构，总高度10.8米，总建筑面积1686m2;车间及仓库为单层大跨度钢结构厂房，层高8米。共8栋仓库，6栋车间。综合楼共2栋，每栋15+1层;展厅1栋为3层框架结构。

以其中一栋仓库为例，建筑生产火灾危险类别为丙类，地上一层，建筑高度为9.5m，建筑面积为2988m2，耐火等级为二级，自动喷水灭火系統危险等级为仓库危险等级II级，自动喷水灭火系统火灾延续时间为2h，自动喷水灭火用水量90L/s。市政供水接入一路水源，水压约0.25MPa，消防喷淋用水采用消防水池加压形式供给。初期10min消防灭火用水，由设置在厂区最高处的有效容积为36m3的高位消防水箱供给。

2、自喷系统环状管网与枝状管网比较

自动喷水灭火系统是一个由湿式报警阀组、喷头、水流指示器、信号阀、管道上的压力开关、末端试阀、末端试水装置、组成的管道、水源加压系统和各种控制阀门组成的系统。

对于枝状管网系统，除了在喷淋规范要求，在喷淋泵房喷淋加压水泵出水管后设置成环状管网，从湿式报警阀组到管网末端的试水装置都是以简单的串联方式组建成系统。由于这种组件和管线的串联形式比较简单，其中关键设备比如报警阀组、控制组件、每个防火分区管道上的水流指示器和信号蝶阀等在管网系统中设置在同样作用位置仅有一个，这样一旦系统中的管路上某一个设备损坏或失灵、或者某一段管道损坏或阻塞以及系统处于维修状态时发生火灾，系统自然将失去在火灾初期控制火灾的蔓延和灭火的功能。由于采用枝状管网，从湿式报警阀至管网最不利点末端，压力差较大，水头损失也大，若存在两处较远的火灾，喷头同时喷水，离报警阀较近的喷头与末端喷头之间流量差较大、会导致整个管网布水不均匀、整个水量耗损较高等缺点。

环状管网布置可以适当避免以上问题发生，增加自动喷水灭火系统的可靠性，避免一些由于系统中某一管道损坏或者某一关键阀件重要部分发生故障，而使需要灭火区域未能有水到达发生重大火灾，在初期火灾扑救中发挥不到喷淋灭火系统作用。而采用环状管网中其中一个类型——格栅状管网，在流量分布上面、每个喷头压力分配上都较为均匀，在选用管道时，管道管径相对统一，配水支管不变径，因而整个系统所需水泵的压力和流量比枝状管网也相应减小。由于管道管径规格较少，变径位置较少，从而可大量减少变径接头的数量，降低施工难度，进行降低了施工和管理费用。

因此，从消防供水的安全性和可靠性角度、材料采购方面便捷程度、施工难易程度和管理成本方面来看，采用格栅状管网有明显的优势。

3、自喷系统环状管网设计

河西工业园区厂房及仓库自动喷水灭火系统采用格栅状管网。综合考虑厂库内储存、建筑钢结构、喷头形式及产品的喷水曲线等实际情况，并参照自动喷水灭火系统设计规范及NFPA13（美国消防协会自动喷水灭火系统安装标准）对喷头间距、支管间距、喷头形式等规范的要求，进行喷头布置，ESFR喷头流量大，要求配水支管及短立管管径不小于DN50。经水力计算，沿着房间墙边环一圈主管道选用管径为DN150，中间格栅枝管选用管径为DN65，为了配水均匀性，在管网系统中间增加DN150的主管与格栅枝管相连，末端试水装置接管安装在距进水主管最远端处，末端试装置水接入卫生间内便于排水位置。本单层建筑面积小于3000m2，设置一个防火分区，因此设置一个湿式报警阀组。

由图中可以看出，格栅状管网的管段系统里组成有许多环，发生水灾，系统启动后，任何一只喷头动作都可能由位于它两侧的配水支管供水，每段管线都有水在流动，支管水可由主管流入，也可能由旁边支管流入，所以不能像判断枝状管网一样，最远端是最不利点，最不利点可能有很多处，因此很难简单判断整个系统末端最不利点的位置。整个格栅状管网的计算工作复杂、工程量较大，不仅仅是简单的水力计算，仅仅靠人工计算是很难实现的，环状管网任何一点都受其他点影响，修改一个数据就要整个管网都重新计算。在实际操作中，可采用建议使用专业的消防工程设计计算软件进行系统计算及管网布置。

结语：

对于大型仓库和车间等此类工业厂房，其空间大，可燃物较多，自动喷水系统采用环状管网布置系统的形式在可靠性方面比自动喷水枝状管网系统有较大优势。采用环状管网，对于大部分轻钢结构的斜屋面也方便安装吊支架。自喷系统采用环状管网或格栅管网可以降低配水管的管径，节约投资，而且应该也利于配水均匀、系统泄水和排气，

参考文献：

[1]GB50084-2017自动喷水灭火系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2017.

[2]自动喷水灭火系统设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]王伟.格栅状管网喷淋系统在实际工程中的水力计算推导.沿海企业与科技，2012（01）.

[4]印少伟.自动喷水灭火系统设计中枝状和格栅状管网的经济性比较.给水排水，2011，（02）.