外資項(xiàng)目自噴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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簡(jiǎn)介： 外商投資國(guó)內(nèi)工程項(xiàng)目的自噴系統(tǒng)設(shè)計(jì)，除應(yīng)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)規(guī)范外，還應(yīng)兼顧投保公司對(duì)工程項(xiàng)目的要求。文中所述工程設(shè)計(jì)時(shí)采用了NFPA等國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，以平均噴水強(qiáng)度為計(jì)算出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行水力計(jì)算，同時(shí)增加一些新措施，滿(mǎn)足了工程的要求。
關(guān)鍵字：消防設(shè)計(jì) 自噴系統(tǒng) 水力計(jì)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TU998.1
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　文章編號(hào)：1009－2455（2003）01－0060－03

　　近幾年外商在華投資項(xiàng)目日益增多，工程設(shè)計(jì)中對(duì)消防系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，尤其是當(dāng)外商將在華投資項(xiàng)目投保于境外的保險(xiǎn)公司時(shí)，消防設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)格，往往國(guó)內(nèi)的項(xiàng)目也采用國(guó)外相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)，例如采用美國(guó)消防協(xié)會(huì)規(guī)范（NFPA）、工廠互惠組織的規(guī)定（FM）及英國(guó)的消防法規(guī)（BS）等。在此以一個(gè)實(shí)際工程為例，淺談一下外商投資項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。

1 工程簡(jiǎn)介

　　施維雅（天津）制藥工程為一小型制藥企業(yè)，占地38000 m²，整個(gè)廠區(qū)主要包括生產(chǎn)區(qū)、包裝區(qū)、倉(cāng)庫(kù)區(qū)、綜合辦公樓及消防泵房。其中，倉(cāng)庫(kù)區(qū)是全廠火災(zāi)危險(xiǎn)性最大場(chǎng)所。倉(cāng)庫(kù)為貨架倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)區(qū)面積 40 m × 27 m，貨架的貨物堆高為 6.8m，倉(cāng)庫(kù)梁底高度為8.5。藥片采用膠囊封裝成一板后用紙盒外包裝分層放置于帶有塑料托盤(pán)的貨架上。根據(jù)業(yè)主提供的資料，藥品本身并非易燃品，但大量的外包裝物及放置于倉(cāng)庫(kù)貨架上的塑料托盤(pán)、紙制宣傳品屬易燃品。藥品的塑料（PVC）外包裝雖不易燃燒，但一燃燒反而不如紙張、木材容易撲救。根據(jù)以上的分析及參照NFPA13^[1]中的相關(guān)規(guī)定，將倉(cāng)庫(kù)區(qū)的防護(hù)等級(jí)定為Ⅲ級(jí)（NFPA13中將帶貨架倉(cāng)庫(kù)內(nèi)火災(zāi)等級(jí)分為Ⅰ至Ⅳ級(jí)），相當(dāng)于 GB 50084－2001[2]中規(guī)定的倉(cāng)Ⅰ級(jí)。

2 自噴系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.l 設(shè)計(jì)參數(shù)及消防水量的確定
　　系統(tǒng)分頂噴和貨架噴淋系統(tǒng)兩個(gè)部分，消防水量按頂噴系統(tǒng)中選定作用面積內(nèi)平均噴水強(qiáng)度下用水量（Q₁）與貨架噴淋系統(tǒng)中上下兩排各7只噴頭同時(shí)動(dòng)作時(shí)的水量（Q₂）之和，確定倉(cāng)庫(kù)區(qū)最終自噴系統(tǒng)用水量 Q（Q=Q₁＋Q₂）。NFPA13中提供的作用面積與噴水強(qiáng)度關(guān)系曲線(xiàn)圖中，圖7－4.2.2.1.1（f）（圖1所示）符合本工程實(shí)際情況，現(xiàn)摘錄如下：

　　圖中曲線(xiàn)C與系統(tǒng)的選型和實(shí)際情況最符合，故系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
　　頂噴的平均噴水強(qiáng)度：
　　q=0.35gpm/ft² =14.262 L/(min·m2)
　　作用面積：
　　S=2000ft²=185.8m²
　　而且GB50084-2001中，倉(cāng)Ⅰ級(jí)設(shè)計(jì)參數(shù)為：
　　q=12L/(min·m²)
　　S=200 m²

2.2 水力計(jì)算
　　自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中管網(wǎng)水力計(jì)算是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。NFPA 13規(guī)定，采用海曾-威廉公式（Hazen－Williams formula）計(jì)算管路的沿程損失，而局部阻力損失由NFPA13的表8－4.3.1中將不同管件折算成等量長(zhǎng)度的鋼管上的沿程損失。GB50084－200中 9.1.3條規(guī)定：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量應(yīng)按最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)噴頭的總流量確定，即。GB 50084－2001中的計(jì)算方法基本上采用了NFPA的方法，但在計(jì)算過(guò)程中出發(fā)點(diǎn)略有不同。
2.2.1 國(guó)內(nèi)水力計(jì)算方法
　　國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，水力計(jì)算是按最不利點(diǎn)處噴頭最小壓力不得低于規(guī)范規(guī)定數(shù)值（GB 50084－2001）0.05 MPa為出發(fā)點(diǎn)計(jì)算出相應(yīng)流量后，一步步反算得出最終結(jié)果。以下面水力計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖2）為例，假設(shè)火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為中1危險(xiǎn)級(jí)，進(jìn)行計(jì)算并加以說(shuō)明。

　　當(dāng) A₁處壓力按p₁=0.05 MPa確定計(jì)算，反算Q₁=57 L／min。依次類(lèi)推，A₂，B₁，B₂節(jié)點(diǎn)處壓力和流量值分別為：
　　A₂（61.2 kPa，63 L／min）
　　B₁（59.2 kPa，62 L／min）
　　B₂（72.3 kPa，69 L／min）
　　則A₁，A₂，B₁，B₂4個(gè)點(diǎn)組成的保護(hù)面積內(nèi)平均噴水強(qiáng)度為：q_平均=［（57＋63＋63＋69）／4］／3.6×32）＝5.47＞6.0L／（min·m²）×0.85＝5.1L／（min·m²）以上結(jié)果滿(mǎn)足GB 50084－2001中9.1.4條規(guī)定。若噴頭間距和支管間距均取 3.6 m，則 q_平均＝4.84 L／min·m²）＜6.0 × 0.85＝5.1，顯然此時(shí)噴頭間距已不滿(mǎn)足規(guī)范對(duì)噴水強(qiáng)度的要求。可見(jiàn)，在系統(tǒng)選擇了最小壓力進(jìn)行水力計(jì)算后噴頭按正方形布置間距應(yīng)小于3.6 m。
2.2.2 國(guó)外水力計(jì)算方法
　　按每只噴頭在自身作用面積內(nèi)的噴水強(qiáng)度不小于平均噴水強(qiáng)度為出發(fā)點(diǎn)計(jì)算：
　　上述例子中1只噴頭保護(hù)面積為：
　　S₁＝3.6m×3.2m＝11.52m²
　　則：
　　Q₁＝q×S₁＝6L／（min·m²）×1l.52m²＝ 69.12L／min
　　則反算：p₁=（Q₁／K)²=（69.12／81）²＝72.82 kPa（單位換算成 kPa值）
　　故4點(diǎn)合圍保護(hù)面積內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度q_平均為：
　　q_平均=［（65＋75＋74＋80） ／4］ ／（3.6 × 32）＝6.38＞6.0 L／（min·m²）
　　從以上計(jì)算中可以看出，國(guó)內(nèi)計(jì)算方法得出的平均噴水強(qiáng)度和國(guó)外計(jì)算方法得出的平均噴水強(qiáng)度是有差異的。后者（按NFPA13）計(jì)算結(jié)果，整個(gè)系統(tǒng)的要求及消防泵能力高于前者（按GB 50084－2001）。以本項(xiàng)目的“統(tǒng)計(jì)”數(shù)據(jù)來(lái)比較，這種偏差表現(xiàn)在消防泵的能力L，后者揚(yáng)程大于前者10－15 m，流量相差 50－70 L／min，消防泵能力偏差在20％左右，這將影響消防系統(tǒng)的投資。
　　可見(jiàn)，按國(guó)內(nèi)規(guī)范（GB 50084－2001）最不利點(diǎn)噴頭工作壓力0.05 MPa進(jìn)行計(jì)算，在滿(mǎn)足規(guī)范要求的前提下，就必須縮小噴頭的水平距離，從而導(dǎo)致作用面積內(nèi)動(dòng)作噴頭數(shù)增加，以滿(mǎn)足噴水強(qiáng)度的要求。計(jì)算結(jié)果水泵的能力比用 NFPA計(jì)算結(jié)果小一些?；馂?zāi)初期一般只開(kāi)放1只或數(shù)只噴頭時(shí)，每只噴頭的實(shí)際水壓和流量必然超過(guò)設(shè)計(jì)值較多，噴水強(qiáng)度較大，有利于滅火。當(dāng)作用面積內(nèi)噴頭均動(dòng)作時(shí)，噴頭數(shù)量增加，實(shí)際滅火效果不一定能夠達(dá)到最佳效果。較大的噴水強(qiáng)度是有效滅火的保證。因此，在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的水力計(jì)算中采用最不利點(diǎn)噴頭的噴水強(qiáng)度不應(yīng)小于作用面積內(nèi)的系統(tǒng)平均噴水強(qiáng)度為計(jì)算出發(fā)點(diǎn)，更符合系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)噴水強(qiáng)度的要求，實(shí)際效果更好。

3 國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)的差異

3.1 國(guó)內(nèi)外規(guī)范在噴水強(qiáng)度上的差
　　由于本工程在進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，國(guó)內(nèi)最新版本的規(guī)范為帕動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ84－85）[3]，但考慮到新版規(guī)范已經(jīng)頒布實(shí)施，故以下敘述均針對(duì)GB 50084－2001與 NFPA13（200版）的比較。
　　國(guó)外NFPA13中明確規(guī)定作用面積內(nèi)任意1只噴頭的噴水強(qiáng)度不得低于規(guī)范規(guī)定相應(yīng)系統(tǒng)的平均噴水強(qiáng)度，而國(guó)內(nèi) GB 50084－2001對(duì)輕、中危險(xiǎn)級(jí)場(chǎng)所設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，沒(méi)有上述的強(qiáng)制規(guī)定（嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)與NFPA13一致），其中，第9.1.4條規(guī)定：“最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)任意4只噴頭合圍范圍內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度，輕、中危險(xiǎn)級(jí)不應(yīng)低于本規(guī)范規(guī)定的85％”，顯然，國(guó)內(nèi)規(guī)范允許在一定場(chǎng)合下作用面積內(nèi)平均噴水強(qiáng)度在規(guī)定值下浮15％以?xún)?nèi)，這導(dǎo)致消防系統(tǒng)投資和滅火效果產(chǎn)生差異。

3.2 其它規(guī)定及技術(shù)上的差異
3.2.1 管道的防震
　　設(shè)計(jì)中遵循保險(xiǎn)公司的要求，采用FM[4]中相關(guān)規(guī)定增加了對(duì)整個(gè)消防系統(tǒng)管道的防震設(shè)計(jì)。具體包括整個(gè)系統(tǒng)的主配水于管（Cross Main）上的管件采用撓性連接管件以及在主配水干管上增加三相和四相管道支撐系統(tǒng)以防止地震時(shí)消防管道的縱。橫向位移而導(dǎo)致的消防管道破壞。
3.2.2 噴頭的選擇
　　依據(jù)NFPA13中規(guī)定，頂噴采用高溫噴頭（14℃），使整個(gè)系統(tǒng)的噴水強(qiáng)度降下來(lái)，相對(duì)來(lái)說(shuō)節(jié)省了投資。而未采用早期快速抑制噴頭（ESFR）是考慮到該系統(tǒng)要求的水量較大，使消防系統(tǒng)投資增大。
3.2.3 壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
　　根據(jù)NFPA20[5]的規(guī)定，消防泵系統(tǒng)的壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（壓力開(kāi)關(guān)）安裝在泵出口止回間和閘閥之間的管路上，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)在壓力開(kāi)關(guān)前先安裝2個(gè)上回閥，每個(gè)止回網(wǎng)相應(yīng)的有1個(gè)排水管，設(shè)置于該系統(tǒng)上的二個(gè)止回閥在其閥瓣上開(kāi)3／32 in.（238 mm）的小孔后倒裝。具體情況見(jiàn)圖 3。但英國(guó)的相應(yīng)規(guī)范中也有以下圖示（圖4）的接法。主測(cè)壓管路先安裝1個(gè)球閥，再接壓力開(kāi)關(guān)直至排水管路部分，旁路安裝1個(gè)止回閥。該系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是省去了壓力開(kāi)關(guān)儀表的根部球閥，檢修時(shí)只要關(guān)閉閥a即可，若檢修完畢后忘記了打開(kāi)閥a，測(cè)壓管路內(nèi)的壓力仍能與主系統(tǒng)保持一致，使壓力開(kāi)關(guān)復(fù)位。但此時(shí)壓力開(kāi)關(guān)已經(jīng)不起作用，與NFPA13中若檢修完畢后忘記打開(kāi)壓力開(kāi)關(guān)根部球閥的錯(cuò)誤是一樣致命的。經(jīng)過(guò)思考，認(rèn)為NFPA20中的接法更合理，這里不再敘述。

　　綜上所述，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和系統(tǒng)中采取的措施，國(guó)內(nèi)外規(guī)范有一定差異，在外資投資項(xiàng)目中，應(yīng)注意這些差異，使設(shè)計(jì)合理完善。

參考文獻(xiàn)：

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　　 [2]GB 50084－2001 自動(dòng)噴水火火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］
　　 [3] GBJ 84－85自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S］.
　　 [4]FM手冊(cè)（1998版）.水消防系統(tǒng)防震設(shè)計(jì)現(xiàn)程［S］.
　　 [5]NFPA20（1999版）.固定式消防泵安裝規(guī)范［S］.

　　作者簡(jiǎn)介：王峰（1976－），男，安徽巢湖人，工程師，美國(guó)福陸工程公司，電話(huà)（021）62351066－750。