早期抑制快速相应喷头在仓库中的应用

早期抑制快速相应喷头在仓库中的应用

张充

裕廊国际工程(苏州)有限公司设计部

摘要:按新版<<自动喷淋灭水系统设计规范>> (GB50084-2001, 2005年版), 介绍仓库危险

级场所设计布置早期抑制快速相应喷头(ESFR喷头). 重点阐述了系统关键设计参数, 如防火分区, 室内净高及自动喷水灭火系统的选型, 火灾持续喷水时间的确定和计算, 介绍了喷头及管网的布置.

关键词:早期抑制快速相应喷头(ESFR喷头) 高架仓库防火分区持续时间

1 概述

随着社会经济的发展，各种建筑领域也相应发生了巨大变化, 常规的自动喷水灭火系统的应用就受到一定局限。如：建筑高度超过8.0m的现代大型展馆、会展中心、剧场、博物馆等；高度超过8.0m的大型现代生产厂房和现代仓储物流库房工程；以及大型高级宾馆、写字楼的地下商场、停车库、娱乐设施等对自动喷水灭火系统的应用提出更高和不断更新的要求。而我国目前尚无关于大型仓储物流工程建筑防火设计的有关规范、规定或规程。

笔者参照美国FM标准(sheet 2-2)以及对照我国现行（自喷规范）2005年版的有关规定，对快速响应早期抑制喷头系统的设计、安装要求作科技介绍，供同行们参考。

由于仓库火灾蔓延迅速，不易扑救，易造成重大财产损失，尤其扑救高堆垛高货架仓库火灾，难度更大。为此，美国花巨资试验研究．成功地开发了“快速响应早期抑制喷头”、“大水滴”喷头等用于扑救高堆垛、高货架仓库火灾。同时美国工厂联合保险系统，还研究制订了快速响应早期抑制型喷头（主要为FSFR喷头）系统的设计、安装FM全球操作标准，简称FM标准(sheet 2-2)。

2 设计关键参数的确定

2.1防火分区

根据<<建筑设计防火规范>>(GB50016-2006)的规定, 厂房(仓库)的防火分区面积参照规范3.3.1条规定, 并, 当厂房内设置自动灭火系统时, 每个防火分区的最大允许建筑面积按3.3.1条的规定增加1.0倍. 所以, 作为给排水设计人员, 在设计初应提醒建筑专业, 在满足规范的要求下尽量减少分区的数量, 这样也有利于业主更有效地利用建筑面积, 做到设计合理, 经济节约.

2.2 室内净空高度与自动喷水灭火系统地选型

<<自动喷淋灭水系统设计规范>> (GB50084-2001, 2005年版)和”建规”对室内净空高度的准确定义均没有明确规定, 一般理解为: 当有吊顶时, 为楼层面(或地面)至吊顶的高度, 当无吊顶时, 为楼面板(或地面)至楼面板或屋面板的高度, (注意, 不是到梁底的高度), 这一点是有争议的, 但我建议还是按到楼面板或屋面板的高度, 这样不会有错.

关于系统的选型, 由于ESFR喷头的灭火系统可不必设置货架内喷头, 喷头仅布置在屋面板或楼面板下, 大大方便了货架的灵活布置和调整, 提高了仓库使用的灵活性, 所以, 业主也比较喜欢, 但我们在设计的时候也一定要求货架的隔板必须为敞开式货架, 并保证隔板的通透率不小于50%

2.3火灾持续喷水时间

“建规”8.6.3 对灭火系统的火灾延续时间要求为: 应按相应现行国家标准规定, 根据2005版

的”喷规”对持续喷水时间的要求, 规定5.0.11, 采用1小时. 通常, 由于普通喷头的持续时间比较长, 所以, 如果用普通喷头, 消防水池的容积将比ESFR喷头计算下来的大, 我们举例说明, 假设一个中危险二级仓库, 净高小于9米, 多排货架最大储物高度7.5米. 如果按ESFR喷头, 则按喷规5.0.6条, 采用K200喷头, 喷头最低压力0.35MPa, 则水泵流量327.6m3/h. 水池有效容积327.6立方米. 如果采用普通喷头, 按喷规5.0.5-4, 设一层货架内喷头, 采用K115喷头, 货架内采用K80喷头, 喷头最低压力0.05MPa, 水泵流量288m3/h, 持续时间2小时, 水池有效容积576立方. 所以对于业主方来说, 如果用ESFR喷头, 虽然水泵大了, 但水池容积小了, 而且仓库使用也比较灵活.

3 系统设计

ESFR喷头的工作压力应满足最不利处喷头的最小工作压力要求，即应符合第5．0．6条的规定。系统水力计算：按美国FM标准要求及我国现行”喷规”2005年版的规定：系统的设计应按最不利区域内三根支管上各四只喷头同时动作进行水力计算，当每根支管上的喷头数不足四只时，则支管上所有喷头都考虑为动作喷头并考虑相邻支管上的喷头为动作喷头，以便使动作喷头总数达到12只。

当动作喷头区域内有补偿性喷头（如风管、电缆、桥架下补设的喷头）时，应增加设计动作区域内补偿性喷头同时开启的流量。

单个系统允许最大保护面积为3716m2（40,000尺2）

典型的ESFR喷淋系统图如下:

4 喷头及管道布置

ESFR喷头的应用有着严格的条件, 所以设计时尽量与建筑和结构专业的工程师相互协调, 在满足业主和相关专业规范的条件下, 尽量考虑ESFR喷头的要求, 例如: 由于ESFR喷头的间距基本上为3米, 所以可以建议结构上的柱间距考虑12米/6米, 对于钢结构屋面, 建议钢檩条的间距控制在1.5米左右, 这样喷头的布置就比较方便. 也可以很好地避开大梁.

通常, 设计总干管采用DN200, 环状配水管根据计算定, 单个喷头的支管采用DN50, 干管的最大流速控制在 3.6m/s, 支管最大流速控制在 4.3m/s, 管材采用热镀锌钢管, 管径小于等于

DN80, 采用丝扣连接, 大于DN80, 采用卡箍连接, 方便安装施工.

4.2 喷头的安装

通常情况下, ESFR喷头采用下垂型喷头, 见下图第一种:

如何保证ESFR喷头的溅水盘距屋面楼板的间距控制在150mm~360mm是必须认真对待的问题, 对于砼屋面, 如果采用上面的系统布置, 建议与结构专业的协商, 在次梁预留洞口, 对于钢结构屋面, 配水主管DN200尽量与主钢梁平行布置, 这样配水支管就与钢檩条平行, 见下图:

另, 由于”喷规”对ESFR喷头设计安装描述的不多, 根据美国FM的要求, 建议我们设计时还需注意以下几点:

1. 吊顶, 楼面板, 屋面板的坡度不超过170mm/m ( 1/6约9.5度角), 当坡度超过时, 应设置合格坡度的吊顶, 在该吊顶上安装ESFR喷头, 吊顶应能承受上冲热气流的浮力, 不小于4.8Kg/m

2.

2. ESFR喷头离货堆顶部的垂直距离不小于914mm(FM灭火试验中取1.5m)

3. 排放热气流和烟雾的排风机, 有时候, 仓库内不免要安装排风机, 或排烟风机, 当火灾时, 排烟风机启动排出烟雾, 但同时也破坏了火灾时气流的自然流向, 会延迟ESFR的动作, 伤失火灾早期灭火的先机, 造成多消耗水量, 甚至使火势增大到ESFR无法扑灭的地步.

处理方法如下: