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高、大型建筑自动消防设计探讨厦门中建东北设计院

来源:233网校 2008年7月11日

  实例之二:

  某货运中心原设计层高8.1m,屋顶为金属承重结构,按有关规定设置了自动喷水灭火系统,原设计喷头安装标高为距地7.7m,后因需要业主自行决定将钢屋架连同自动喷水灭火系统管道一起往上抬高2.3m,这样喷头安装高度变成距地10.0m,消防部门不予验收,后经多方研究采用加层安装自动喷水灭火系统方案,即原已安装的自动喷水灭火系统管道及喷头位置和高度不变,另在下方相同平面,不同高度再增设一层自动喷水灭火系统管道及喷头位置和高度不变,另在下方相同平面,不同高度再增设一层自动喷水灭火系统,其喷头设在距地7.6m高度(吊在屋架下弦下面)。上面一层喷淋系统作为保护钢屋架使用,喷头朝上安装,这样钢屋架可不再涂刷防火涂料等其他防火措施:下面新增的系统作为保护地面上物资使用,但由于喷头距上方屋面板距离达2.8m超过了规范规定的不大于150mm距离要求。因此,在下面一层每个喷头上方均加设一个集热板,集热板做法同上。

  实例之三:

  某飞机维修中心,总建筑面积13,868m2,长152m,宽91.5m,屋顶为金属承重构件,坡屋面顶最高高度为35.0m,最低31.5m平均屋面高度33.25m,属I类机库,可同时停放或维修二架波音747飞机,由于屋面平均高度达33.25m,面积达13868m2,其保护对象又是价值连城的飞机,普通的自动喷水灭火系统是无能为力的,按《飞机库设计防火规范的GB50284-98》(以下简称机规)有关规定,针对I类机库这样高大空间建筑钢屋架要保护,地面停放或维修的飞机要保护,以及机库建筑、工作人员和消防救援人员的安全均应得到有效的保护。

  一般飞机进库时其油箱内载有燃油,在维修过程中可能发生燃油火灾,其火灾危险性大,蔓延速度快,火灾损失大,属严重危险级,按《机规》要求设置了以下自动消防系统:

  1、泡沫一水雨淋灭火系统,该系统的任务是冷却屋顶承重金属构件保护钢屋架和扑灭机库地面油火,同时保护工作人员疏散和消防救援人员的安全。

  对飞机库的灭火设计要求应是快速反应、快速灭火,美国消防协会NFPA-409飞机库防火标准要求30秒内控制火灾,60秒内扑灭火灾,要在短时间内达到控火灭火的,唯有采用自动化程度高,灭火效果好的泡沫一水雨淋系统。采用泡沫一水雨淋系统冷却屋顶承重金属构件可不再喷涂防火隔热涂料,系一举双得的技术措施。

  由于飞机停放和维修区占地面积大,I类机库一个防火分区允许建筑面积为50000-30000m2,如此大面积的机库内泡沫一水雨淋灭火系统若不采取分区限量供水,其消防系统的计算流量非常可观。按《机规》规定,I类机库的泡沫一水雨淋系统的泡沫混合液供给强度为6.5L/分/m2,(当采用水成膜泡沫液时)灭火持续时间45分钟,(泡沫混合液连续供给10分钟,随后35分钟喷清水),按上述规定系统计算流量相当可观,因此宜在平面上进行适当分区。

  按《机规》要求,一个分区的最大保护地面面积不应大于1400m2,每个分区应由一套雨淋阀组控制。同时还规定泡沫一水雨淋系统的用水量必须满足以火源点为中心30m半径水平范围内所有分区系统的雨淋阀组同时启动的最大用水量。

  因此在机库平面内顺长度方向每10m左右划成一个区共计15个区,每区面积927.2m2<1400m2,两个机坞头各分一个区,总共17个区由十七组雨淋阀组控制,按最不利着火点为中心30.0m水平半径范围内所有泡沫雨淋喷头同时洒水的要求,其雨淋系统的最大计算消防用水量为588L/S.

  2、由于机翼面积大于280m2,按规定还应设置翼下泡沫枪和泡沫枪灭火系统,翼下泡沫枪灭火系统是泡沫一水雨淋系统的辅助灭火设施,其功能是将泡沫直接喷射到机翼和中央机翼下部的地面,控制和扑灭泄漏燃油发生的流散水,同时对机身下部有冷却作用。当采用水成膜泡沫液时,泡沫混合液的设计供给强度不小于4.1L/min/m2,连续供给时间不小于10.0分钟。泡沫灭火系统可以与翼下泡沫枪灭火系统合并设置,也可与普通消火栓灭火系统合并设置(此时应自备泡沫液)。泡沫采用室内消火栓接口,公称直径D65mm,消防水带长度不宜小于40.0m,对于任一着火点必须有二支泡沫枪同时到达。当采用水成膜泡沫液时,一支泡沫枪的泡沫混合液流量不小于4.0L/S,连续供给时间不小于20.0分钟,善于机库各种灭火系统设计有关技术问题不再一一介绍。

  上述实例仅为了说明在种种不同高大空间生产性建筑内当建筑高度超过8.0m时,如何完善自动喷水灭火系统设计的有关技术措施。对于储存仓库特别是高架仓库等严重危险性建筑自动喷水灭火系统设计(不能用水保护的储存仓库不在此列),更是当前设计中的焦点。以储存丙类物品为例,其储存对象为闪点≥60℃的液体和可燃固体,一旦发生火灾不仅火灾发展迅速,蔓延速度快,造成的火灾损失也大。

  高架仓库由于层高高,《自喷》规范第4、2、3条要求:(i)设置在屋面板下的喷头间距不应大于2.0m;(ii)货架内应分层布置喷头……;(iii)分层板上如有孔洞、缝隙,应在该处喷头上方设置集热板。

  高架仓库分层设置喷头,无论从技术、经济、安装、维护管理诸方面都比普通库房采用自动喷水灭火系统投资大,要求严,维护管理工作量大。能否简化系统设计,减少投资,又能确保灭火安全,是目前许多国家正在进行研究的一个课题。其核心是针对高危险火灾且堆积很多货物的大面积高空间的储存仓库自动喷水灭火系统应采用什么样喷头的问题。

  我国目前在这方面的技术投入几乎是空白,而英、美等国在这方面作了大量的研究工作。

  目前有美国可靠公司(Reloable)的早期灭火快速反应(ESFR)喷头;英国喷宝的LD型大水滴洒水头和ESFR-1型早期压制快速动作洒水头等专为对付高危险度的火灾。

  ESFR喷头有一个快速反应热敏元件,此元件使该种喷头比传统普通喷头反应快得多(当库房高度超过8.0时,热敏元件的快速反应尤其重要)这对保证喷头能及时开放喷水灭火致关重要,同时该喷头在高压下(喷头处工作压力不小于0.35MPa)喷出大量的水(?19mm喷咀,在最小压力0.345MPa作用下,ESFR喷头出流量为6.3L/S),有足够的水流量抑制火灾。

  ESFR喷头的另一特点是喷头在扑灭货架上部火的同时,喷头中心有一股强大的水柱,可以穿过货架扑灭在喷头下方货架底部的火灾,因此,安装了ESFR喷头,就可以取消分层布置的喷头,喷头直接安装在屋面板下,喷头间距可达3.05m.这就大大简化了系统设计,同时也提高了该系统在控火、灭火的可靠性,因为ESFR喷头是以喷出水流的动量(高压和大水滴)直接作用于火灾物体的表面。

  ESFR喷头的研制和应用为自动喷水灭火系统在高大空间建筑尤其是高架仓库提供更完善、更可靠的保护。

  ESFR喷头目前在中国(厦门-柯达工程,美国戴尔计算机(厦门)新工厂等工程中应用。据有关资料提供,美国对安装ESFR喷头的自动喷火灭火系统的应用条件作了限制,对于高架仓库而言:仓库高度不大于12.20m(40英尺)货架高度低于10.7m(35英尺),同时对ESFR喷头的安装作了极严格规定,目的是保证系统更好地发挥作用。

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