何瑞林

(中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031)

水幕系統(tǒng)在工業(yè)廠房中的應(yīng)用

何瑞林

(中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031)

結(jié)合某冶煉廠破碎及配料車(chē)間皮帶廊穿出廠房洞口處防火分區(qū)實(shí)例，對(duì)水幕系統(tǒng)在工業(yè)廠房開(kāi)口部位的布置、計(jì)算、噴頭選擇及控制方式進(jìn)行分析和探討。

防火分隔水幕；噴頭選擇；噴水空白點(diǎn)；雨淋閥

某冶煉廠破碎及配料車(chē)間為單層廠房，火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為丁類(lèi)，耐火等級(jí)為二級(jí)，建筑面積約為6 500㎡，建筑高度為9.1 m。在廠房?jī)?nèi)配料區(qū)間由于存有較多的電子廢料，具有一定的可燃性，因此對(duì)廠房的配料區(qū)域局部定性為丙類(lèi)，設(shè)置有室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。車(chē)間內(nèi)設(shè)置的皮帶運(yùn)輸設(shè)備將原料輸送至熔煉主廠房?jī)?nèi)，由于皮帶廊穿出廠房的洞口因不便于設(shè)置防火墻或防火卷簾，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中對(duì)防火分區(qū)的要求，在洞口處設(shè)置防火分隔水幕，洞口的尺寸為4.7 m×2.25 m。圖1為皮帶廊出口處的平面圖。本文以此為例對(duì)水幕在工業(yè)廠房中的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

圖1 皮帶廊出口平面

1 水幕的設(shè)計(jì)

1.1 水幕類(lèi)型的確定

根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范 《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50084-2001（2005版））》中第5.0.10規(guī)定：水幕分為防火分隔和防護(hù)冷卻兩種類(lèi)型[1]。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中首先需明確水幕的功能和類(lèi)型。功能選擇的對(duì)與錯(cuò)直接關(guān)系到火災(zāi)時(shí)期水幕能否有效發(fā)揮其作用；同時(shí)類(lèi)型的選擇也與用水量、管道配置及水泵選擇密切相關(guān)。在此項(xiàng)目中設(shè)置水幕主要是為了阻止火災(zāi)沿皮帶廊蔓延，分隔火災(zāi)與非火災(zāi)區(qū)域，減少火災(zāi)損失，因此水幕的類(lèi)型應(yīng)按防火分隔水幕進(jìn)行設(shè)計(jì)。水幕系統(tǒng)由水幕噴頭（開(kāi)式灑水噴頭）、雨淋報(bào)警閥和配水管道組成（圖2）。水幕的工作原理與雨淋?chē)娝到y(tǒng)基本相同。

圖2 水幕系統(tǒng)示意

1.2 水幕水量、噴頭選擇與布置

根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范 《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50084-2001（2005版））》中第 4.2.10、5.0.10、7.1.15的規(guī)定：防火分隔水幕不宜用于尺寸超過(guò)15 m（寬）×8 m(高)的開(kāi)口；防火分隔水幕的噴水強(qiáng)度為2 L/（s·m），噴水點(diǎn)的高度＜12 m，噴頭最小的工作壓力為0.1 MPa；防火分隔水幕噴頭的布置，應(yīng)保證水幕的寬度不小于6 m，若采用水幕噴頭時(shí)，噴頭不應(yīng)少于3排，若采用開(kāi)式灑水噴頭時(shí)，噴頭不應(yīng)少于2排[1]。

水幕水量Q按式（1）計(jì)算：

式中：q為防火分隔水幕的噴水強(qiáng)度，L/（s·m）；L為需要保護(hù)的長(zhǎng)度，m。

水幕噴頭的選擇和布置是保證水幕噴水強(qiáng)度及被保護(hù)區(qū)域沒(méi)有噴水空白點(diǎn)的重要步驟之一。根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中第6.1.5.1條的規(guī)定：防火分隔水幕應(yīng)采用開(kāi)式灑水噴頭或水幕噴頭[1]。而根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《自動(dòng)噴水與水噴霧滅火設(shè)施安裝（04S206）》中的規(guī)定：防火分隔水幕建議采用開(kāi)式灑水噴頭[2]。因此，在此處選用開(kāi)式灑水噴頭。但在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中對(duì)噴頭的選擇還受建（構(gòu)）筑物的凈空高度及形狀的影響。例如皮帶傳送出口處因洞口上沿與建筑物頂部距離較小，若采用下垂型噴頭則噴頭安裝高度較低，根據(jù)下垂型開(kāi)式噴頭布水曲線圖可知，洞口上部空間容易留下較多的噴水空白點(diǎn)，不能由上至下完全覆蓋需要保護(hù)的地方，火勢(shì)容易由空白點(diǎn)處蔓延。因此，此處選用直立型大流量開(kāi)式噴頭，其流量系數(shù)為115 L·（MPa）/min，所需噴頭個(gè)數(shù)N按式（2）計(jì)算：

式中：q0為每個(gè)噴頭的流量，L/s。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集 《自動(dòng)噴水與水噴霧滅火設(shè)施安裝（04S206）》中的規(guī)定：采用開(kāi)式灑水噴頭時(shí)，噴頭布置不應(yīng)少于2排布置，噴頭之間的間距不小于2.4 m，噴水寬度不小于6 m[2]。為使水量、水壓均勻，共布置6個(gè)噴頭，分成2排對(duì)稱(chēng)布置。最不利點(diǎn)的噴頭壓力為0.15 MPa，根據(jù)噴頭布水曲線圖所示ZST-20型噴頭在0.15 MPa時(shí)的布水半徑為3.3 m，則兩排噴頭的灑水范圍＞6 m的寬度，能滿足規(guī)范的要求。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，在確定了噴頭的型號(hào)、水量和布置方式之后，還需要進(jìn)一步核實(shí)噴灑的水量。在噴頭的灑水過(guò)程中實(shí)際有部分水量是被端墻阻擋或噴灑在保護(hù)區(qū)域范圍外的，因此，計(jì)算保護(hù)區(qū)域的噴水強(qiáng)度需扣除此部分無(wú)效水量。所以若噴水強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到的話，則必須進(jìn)一步增加噴頭的數(shù)量或加大噴頭的工作壓力，以增加噴頭的噴水流量。由于本項(xiàng)目保護(hù)長(zhǎng)度只有4.7 m，增加噴頭的數(shù)量會(huì)使噴頭間距過(guò)小，不利于布置，因此本項(xiàng)目選擇加大噴頭的工作壓力，最不利點(diǎn)噴頭的工作壓力為0.15 MPa，以增加噴頭的出水量。

1.3 配水管道的水力計(jì)算

配水管道的布置是否合理與配水管道的管徑、噴頭出水量的均勻性有著很大的聯(lián)系。配水管最好能均勻?qū)ΨQ(chēng)地布置，這樣能使管道在布置的時(shí)候產(chǎn)生的沿程和局部的水頭損失差別不大，噴頭處的壓力比較接近，使得出水量均勻。水幕配水管水力計(jì)算公式可參見(jiàn)自動(dòng)噴淋的水力計(jì)算公式。

2 水幕系統(tǒng)的供水方式

在工業(yè)廠房中水幕作為一種防火分隔的手段，往往都是局部使用，不會(huì)像自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)那樣大面積布置；因此消火栓泵或噴淋水泵的壓力、流量在能滿足水幕需要的前提下，水幕系統(tǒng)與消火栓系統(tǒng)合用水泵是比較合理的（合用時(shí)水泵流量為兩種消防水量的疊加）。本項(xiàng)目水幕系統(tǒng)與室內(nèi)消火栓系統(tǒng)合用水泵，經(jīng)計(jì)算分析消火栓泵能滿足水幕所需的流量和壓力的要求，進(jìn)而節(jié)省了工程造價(jià)和占地面積。在消防水泵啟動(dòng)之前，水幕的用水由廠區(qū)設(shè)置的高位消防水箱供水。

3 水幕系統(tǒng)的控制

水幕系統(tǒng)的啟動(dòng)主要由雨淋閥組進(jìn)行控制。雨淋閥組設(shè)置有手動(dòng)和自動(dòng)兩種啟動(dòng)方式：手動(dòng)啟動(dòng)的方式需要有專(zhuān)門(mén)的值班人員24小時(shí)的監(jiān)視，對(duì)于人的依賴(lài)性比較大；自動(dòng)啟動(dòng)的控制方式適用于無(wú)人看守場(chǎng)所，且水泵啟動(dòng)快，壓力、水量等參數(shù)的監(jiān)測(cè)比較直觀。本項(xiàng)目不設(shè)專(zhuān)人看管，因此設(shè)置了自動(dòng)啟動(dòng)控制系統(tǒng)，同時(shí)也預(yù)留了人工手動(dòng)應(yīng)急啟動(dòng)裝置。

水幕系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)與雨淋系統(tǒng)的基本一致。在噴頭保護(hù)的范圍內(nèi)設(shè)置煙感或溫感兩種火災(zāi)報(bào)警探頭。探頭的信號(hào)動(dòng)作與水幕的雨淋報(bào)警閥組相聯(lián)動(dòng)；報(bào)警信號(hào)反饋至消防控制室并啟動(dòng)消防水泵，供水噴水。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行水幕系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際特點(diǎn)，合理進(jìn)行水幕系統(tǒng)類(lèi)型的確定、噴頭的選擇與布置，使保護(hù)范圍內(nèi)任何一點(diǎn)都能滿足規(guī)范的要求，以使水幕系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，最大限度地發(fā)揮其作用。

[1] GB50084-2001，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.自動(dòng)噴水與水噴霧滅火設(shè)施安裝（04S206）[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2004.

Application of Water Curtain System in Industrial Plant

HE Ruilin
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Combining to examples of fire partition of a certain smelter crushing and burdening plant,the paper analyzes and discusses position,calculation,sprayer selection and control method of water curtain system in industrial plant opening position.

fire compartment water curtain;sprayer;water spray blank spot;deluge valve

TU892

B

1004-4345(2015)05-0043-02

2015-05-04

何瑞林（1985—），男，主要從事給排水工程設(shè)計(jì)工作。