| 1 .问题的提出 现行《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084 —2001 ,以下简称“喷规”) 规定,采用闭式系统场所的最大净空高度为8 m。国外标准以美国NFPA 13《自动喷水灭火系统安装标准》为例,没有高度限制,但也没有高大净空场所采用闭式自动喷水灭火系统的设计参数。因此对于净空高度超过8 m 的民用建筑和工业厂房,比如中庭、电影院/ 演播室、观众席和一些特定的制造车间,一些设计单位考虑采用雨淋系统或消防炮给水,有些根本不设闭式自动喷水灭火系统保护。雨淋系统的喷头安装高度不受最大净空高度的限制,只要设置场所的最大净空高度不超过火灾探测器允许的安装高度,并能及时探测到早期火灾特征物理量的场所,均可采用雨淋系统。但由于其一经动作整个保护区都同时喷水,用水量较大且水渍损失也较大。笔者在“喷规”的日常管理及技术咨询中,经常碰到类似问题。因此,对建筑高度超过8 m 且又不适宜采用雨淋系统的场所来说,怎么设置消防给水系统成了设计人员及相关行业人员比较关注的话题。 2 火灾试验 2. 1 试验基本情况 1999 年1～2 月,FM 环球(Factory Mutual global)公司曾在其试验中心,室内净空高度为18. 3 m的场所,进行5 次全比例的火灾试验,试验1和2 中,燃料堆垛为2 个边长1. 07 m 的立方体纸盒竖直堆放,见图1。试验3、4 和5 中,纸盒内装空聚苯乙烯杯,每个燃料堆垛包含12 个纸盒,见图2。试验1、2 和3 的燃料放置在0. 69 m 高的平台上,试验4 和5 没有平台。因此5 个试验中燃料堆垛顶部与顶板的距离不尽相同。 图1 试验1 和2 的燃料堆放 图2 试验3、4 和5 的燃料堆放(试验4 和5 无平台) 燃料平面布置上,试验1 和2 呈9. 6 m ×9. 6 m正方形紧密布置,见图3。试验3、4 和5 为条形布置,燃料堆垛间隔1. 5 m ,见图4。试验1、2、3 和4 的喷头间距为3 m ,试验5 的喷头间距为6. 1 m。试验基本参数见表1。 2. 2 试验过程概述 试验1 :点火后大约30 s ,火焰达到燃料堆垛顶面,115 min 火焰覆盖燃料顶面25 %面积,2 min 时火焰高度高出燃料顶面至少3 m。2 min 58 s 第1只喷头动作,经过一段较长时间并越过东边1 只喷头,于5 min 30 s开放东边的第2 只喷头,两只喷头间隔6 m。随后的1 min 30 s 时间内,陆续开放13 只喷头。值得注意的是,试验过程中,喷头出现跳跃开放现象。时间温度曲线显示燃料堆垛被喷水抑制的过程,9 min 时有火势明显削弱的迹象,中心4个燃料堆垛已经被火焰吞没烧尽,被预先浇湿的燃料箱阻止了燃烧进一步蔓延,随后几分钟燃烧继续削弱,试验在第17 min 终止。 试验2 :2 min 28 s 时第1 只喷头动作,5 min 21 s时第2 只喷头动作,随后,在120 s 内相继开放15 只喷头。13 min 时,火势有明显削弱的迹象,中心4 个燃料堆垛已经被火焰吞没烧尽,被预先浇湿的燃料箱阻止了燃烧进一步蔓延,随后9 min 燃烧继续削弱,试验在第22 min 终止。 试验3 :许多此类场所,暴露一定数量的塑料燃料,以前的试验布置采用封闭的燃料堆垛,被认为过于保守,本试验改为按高度1. 73 m 的双排塑料商品架,作为燃料的主要布置方式,如图4 所示。点火后22 s ,火焰达到燃料堆垛顶面,2 min 5 s 时中央4 个堆垛大部分被火焰吞没,1 min 50 s 至2 min 55 s 间火焰蔓延到中心堆垛南面和北面的燃料堆垛,3 min 44 s 向西蔓延,4 min 2 s 向东蔓延,向西蔓延的范围更大些。2 min 21 s 时第1 只喷头动作,3 min 45 s 时第2 只喷头动作,随后连续开放,在总共7 min 30 s内共开放26 只喷头。由于限制发烟量的环境管制,试验在9 min 时终止。 图3 试验1 和2 的燃料堆垛平面 图4 试验3 、4 和5 的燃料堆垛平面 (试验5 的喷头间距为611 m ×611 m) 试验4 :与试验3 不同的是,本次试验采用快速大口径( ELO) 喷头,喷水强度提高到18 L/ (min·m2) 。点火后28 s 火焰达到燃料堆垛顶面,1 min 41 s 时第1 只喷头动作,但其位置不在点火点的正上方,而是向南的相邻喷头,使水喷向中心位置四个堆垛的南部,火势向其他三个方向蔓延。2 min 33 s 时中心四个堆垛北面的堆垛起火。2 min 1 s 和2 min 3 s 开放2 只喷头,此时火势相当猛烈、没有减弱的迹象。5 min 后开始连续开放多只喷头,5 min 35 s 火势开始明显减弱,最后1 只喷头在7 min 13 s 时动作。 试验5 :燃料堆垛布置同3 和4 ,试验采用快速响应扩展覆盖喷头(QREC) ,喷头间距为6. 1 m。点火后25 s 火焰到达燃料堆垛顶面1. 73 m 的高度,2 min时,点火位置正上方的喷头动作,2 min 10 s 时火势明显减弱,整个试验持续30 min ,只有1 个喷头动作。此次试验分析对大空间场所来说,这种布置能尽最大可能的避免喷头跳跃开放现象。但是一次试验不能充分评价此次大空间的自动喷水灭火系统保护效率,因此试验5 仅能为今后相关领域的研究提供参考。 2. 3 试验结论 本次试验的目的是为自动喷水灭火系统保护非仓库类高大净空场所提供必要的技术支持,对于此类场所,采用自动喷水灭火系统保护是否有效,以及如何确定系统参数等,具有普遍意义和试验的必要 性。通过此次试验,可以看出: (1) 在燃料顶面至顶板的距离增大到16. 6 m 的情况下,喷水强度为18 L/ (min·m2) 时,系统能提供可靠的消防保护。 (2) 火灾危险等级相当于“喷规”仓库危险级Ⅲ级的场所,在465 m2 的设计作用面积内,喷水强度为12 L/ (min·m2) 时,系统能提供可靠的消防保护。 (3) 火灾危险等级相当于“喷规”中危险级Ⅱ级的场所,在232 m2 的作用面积内,喷水强度为6 L/(min·m2) 能提供可靠的消防保护。 (4) 火灾危险等级相当于“喷规”仓库危险级Ⅲ级的场所,采用快速大口径喷头,在232 m2 的作用面积内,喷水强度为18 L/ (min·m2) 时,系统能提供可靠的消防保护。 3 讨论 按照现行“喷规”的规定,对于最大净空高度超过8 m 的民用建筑和工业厂房,采用闭式系统显然受限,但这些场所可能又不属于严重危险级场所,发生火灾后其蔓延速度并不大,又不属于必须扑救初期火灾的场所,是否采用雨淋系统,规范未予以说明,个人认为,凡不属于严重危险级场所,均不宜采用雨淋系统。 目前,有些工程采用设置ESFR 喷头的闭式自动喷水灭火系统或消防水炮系统。比如某大厦,在高度为9～13 m 的共享空间及展览大厅中,采用了 ESFR 自动喷水灭火系统,解决了高大空间的消防设施问题。设计参数参照“喷规”5. 0. 5 和5. 0. 6 条的规定,作用面积按300 m2 计算,作用面积内开放的喷头数为12 只,喷头最低工作压力为0. 5 MPa ,喷水强度为16 L/ (min·m2) ,系统设计流量为1. 2 ×16 ×300/ 60 = 96 (L/ s) ,消防水池贮水量为345. 6 m3 。又如某会展中心,首层展厅面积达24 000 m2 ,展厅 最大高度超过20 m ,在展厅内按防火分区共设置了22 门EL570 水炮(最大流量20 L/ s) ,则系统设计流量为1. 2 ×2 ×20 = 48 (L/ s) (按需同时开启的水炮数为2 计) ,消防水池贮水量为172. 8 m3 。 从本次试验可以获悉,除雨淋系统、消防炮外,净空高度不超过18 m 的非仓库类高大净空场所也可采用闭式自动喷水灭火系统,并且已有应用于实 际工程中。对于2 m 左右高度的可燃物品,不论紧密布置还是有1. 5 m 间隔布置,闭式系统的喷水均能够有效截住水平蔓延的火势,并能有效控灭火。 另外,喷头跳跃开放现象在普通净空高度下并不明显,但此次试验多次出现。还有,对于高度超过18. 3 m 的高大净空场所的消防保护等,都是今后值 得研究的课题。 |
