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發(fā)電機(jī)房自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范
發(fā)布時(shí)間:2023-06-04 22:21:03  ▏閱讀:

 

新聞主題

發(fā)電機(jī)房自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

 

摘要:根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045—95)1997年的修訂條文表明,高層建筑內(nèi)的發(fā)電機(jī)房應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng),而以往發(fā)電機(jī)房則采用氣體滅火系統(tǒng)。目前水噴霧滅火系統(tǒng)的噴頭布置一般采用平面布置和立體布置兩種方法??得魉构驹诒疚奶接懥烁邔咏ㄖ?nèi)柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì),詳述了平面和立體布置法兩種設(shè)計(jì)方案,經(jīng)比較后推薦采用平面布置法。

 

一、水噴霧滅火機(jī)理

 

水噴霧消防安全系統(tǒng)工作時(shí),水通過(guò)專用的噴灑裝置后,形成細(xì)小水霧形態(tài),對(duì)火情進(jìn)行撲滅和控制,由于形成的水霧非常細(xì)小,噴發(fā)到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí),水霧可以迅速汽化,因此可以有效的提高水的滅火效率,增加冷卻效果,根據(jù)計(jì)算使用大約1千克水就可以在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)吸收4504千焦耳的熱量。所以,水噴霧消防裝置可以通過(guò)物理和化學(xué)作用有效的控制、撲滅火情,冷卻火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。而且,水霧在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中可以迅速汽化,如果空氣中包含35%以上的水蒸氣時(shí),可以有效隔離氧氣,形成室息效果,阻止燃燒。

(1)如果遇到引發(fā)火情的燃燒物是液體,而且不溶于水的情況時(shí),水噴霧消防裝置可以對(duì)燃燒物起到?jīng)_擊效果,形成乳化層并有效阻止液體燃燒。

(2)如果應(yīng)用在引發(fā)火情的燃燒物是液體,而且可以溶于水的情況時(shí),水噴霧消防裝置可以使用水稀釋可燃液體,當(dāng)可燃液體稀釋到一定的程度時(shí),就可以達(dá)到阻燃的作用,而且,水霧在蒸發(fā)時(shí)會(huì)吸取熱量,降低可燃液體和火情現(xiàn)場(chǎng)的溫度,更有效的撲滅火情。

水噴霧消防裝置主要就是通過(guò)沖擊乳化、冷卻降溫、窒息、稀釋的作用控制和撲滅火情。

 

二、水噴霧系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

 

1、系統(tǒng)組成

水噴霧滅火系統(tǒng)由雨淋閥組、水源控制閥、試驗(yàn)閥、回流閥、管網(wǎng)、水霧噴頭、火災(zāi)探測(cè)器、供水設(shè)備、控制柜等設(shè)備和組件組成。水霧噴頭是系統(tǒng)的重要組件,用于滅火的水霧噴頭壓力不應(yīng)小于0.35MPa;用于范虎冷卻的壓力不應(yīng)小于0.2MPa。

2、水噴霧特點(diǎn)

(1)在以水為滅火劑的自動(dòng)滅火系統(tǒng)中,水噴霧滅火系統(tǒng)是唯一兼有直接滅火和防護(hù)冷卻功能的固定滅火系統(tǒng)。

(2)水噴霧滅火(水滴直徑不大于1000μm)的效率比自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的水滴(水滴直徑2000-4000μm)高,耗水量較小。

(3)水噴霧系統(tǒng)是直接向保護(hù)對(duì)象表面噴射水霧的方式實(shí)現(xiàn)其防護(hù)目的的,還具有乳化和稀釋的作用。

(4)水噴霧滅火系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)房響應(yīng)時(shí)間有明確的要求,用于滅火時(shí)間不應(yīng)大于45s。

 

發(fā)電機(jī)房噴淋滅火系統(tǒng)演示圖.png

圖1 發(fā)電機(jī)房噴淋滅火系統(tǒng)演示圖

 

水噴霧系統(tǒng)啟動(dòng)步驟圖.png

圖2 水噴霧系統(tǒng)啟動(dòng)步驟圖

 

 

三、設(shè)計(jì)方案

 

以深圳高層樓宇的地下室發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有一組常載500kW自啟動(dòng)康明斯柴油發(fā)電機(jī)組為例。

1、平面布置法

由于高層建筑物內(nèi)的自備發(fā)電機(jī)組及油箱高度較低,故可采用平面布置法來(lái)設(shè)計(jì)水噴霧滅火系統(tǒng)。

(1)確定設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度W

柴油發(fā)電機(jī)房火災(zāi)定性為液體火災(zāi)。發(fā)電機(jī)組一般選用0號(hào)柴油,其閃點(diǎn)≥65℃,經(jīng)查《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《噴霧規(guī)范》)設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度為20L/(minm²)、持續(xù)噴霧時(shí)間為0.5h。

(2)計(jì)算保護(hù)面積S

發(fā)電機(jī)房的保護(hù)面積按機(jī)房實(shí)際使用面積來(lái)計(jì)算(應(yīng)扣除墻、柱的面積),S發(fā)=50.15m²。儲(chǔ)油間的保護(hù)面積為儲(chǔ)油間的實(shí)際使用面積,S儲(chǔ)=320m²。

儲(chǔ)油間設(shè)在發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi),由于火災(zāi)時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)組威脅大而占地面積不大,故可與發(fā)電機(jī)房視為同一保護(hù)區(qū),即水霧噴頭同時(shí)噴霧。

(3)計(jì)算水霧噴頭流量q

要計(jì)算q,首先要確定水霧噴頭的型號(hào)。為了節(jié)約投資應(yīng)選霧化角較大的噴頭以保證其在相同的水壓下保護(hù)面積較大,一般選用ZSTG10/114型高速噴射器(黃銅材質(zhì)),該噴射器霧化角較大、流量適中,適用于保護(hù)閃點(diǎn)在66℃以上的易燃液體。

q=K(10-P)0.5≈81.94L/min

式中p——最小滅火壓力,P=0.35MPa;

K——水霧噴頭流量系數(shù),K=43.8。

(4)計(jì)算所需噴頭的最小數(shù)量N

N發(fā)=S發(fā)·W/q≈12個(gè)

N儲(chǔ)=S儲(chǔ)·W/q≈1個(gè)

(5)噴頭布置

噴頭的合理布置可使噴霧均勻地完全覆蓋保護(hù)對(duì)象以確保噴霧強(qiáng)度?!秶婌F規(guī)范》第3.2.3條規(guī)定“水霧噴頭與保護(hù)對(duì)象之間的距離不得大于水霧噴頭的有效射程",第3.2.4條規(guī)定“水霧噴頭的平面布置方式可為矩形或菱形。當(dāng)按矩形布置時(shí),水霧噴頭之間的距離不應(yīng)大于1.4倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑;當(dāng)按菱形布置時(shí),水霧噴頭之間的距離不應(yīng)大于1.7倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑”,故應(yīng)根據(jù)噴頭有效射程、水霧錐底圓半徑來(lái)布置噴頭,也就是說(shuō)水霧要直接噴射到并完全覆蓋保護(hù)對(duì)象。水霧噴頭用于滅火時(shí)的水平射程宜算到噴頭水平噴射曲線上線最高點(diǎn)止,當(dāng)P=0.35MPa時(shí),ZSTG10/114型噴頭的水平有效射程為1.70m,垂直有效射程為3m。

設(shè)計(jì)中應(yīng)注意噴頭與油箱的距離≤0.7m,噴頭布置后還應(yīng)校核噴頭間距及水霧覆蓋情況。

① 發(fā)電機(jī)房

● 發(fā)電機(jī)組高度按2m計(jì),噴頭安裝高度距發(fā)電機(jī)組1.3m,水霧錐底圓半徑R為1.5m;

● 噴頭間距為1.9m<1.4R(2.1m);

● 角a與噴頭間距為1.46m<1.5m;

● 角b與噴頭間距為1.21m<1.5m。

② 儲(chǔ)油間

油箱頂面距地面高度按2m計(jì),噴頭安裝高度距油箱0.7m,水霧錐底圓半徑R=0.94m。噴頭距地2.7m,水霧錐底圓半徑R=2.3m。儲(chǔ)油間為三角形,油箱只可放在fg-h-ij范圍內(nèi),可按R=0.94m來(lái)校核f、g、h、i、j點(diǎn)的水霧覆蓋情況??紤]儲(chǔ)油間地面通常設(shè)有集油溝,還應(yīng)按R=2.3m來(lái)校核c、d、e點(diǎn)水霧覆蓋情況。

③ 各點(diǎn)與噴頭間距:

角f為0.75m<0.94m;角e為1.62m<2.3m;角c為1.88m<2.3m;角d為2.01m<2.3m。

(6)水力計(jì)算

水力計(jì)算按《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的方法進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見圖2?!秶婌F規(guī)范》第3.1.3條規(guī)定“當(dāng)用于滅火時(shí)水霧噴頭的工作壓力不應(yīng)小于0.35MPa”,故最不利噴頭的起始?jí)毫?yīng)按0.35MPa計(jì),計(jì)算公式為q=。由于水噴霧系統(tǒng)采用開式噴頭,應(yīng)根據(jù)特性系數(shù)法計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)際流量、水頭損失等,若用估算法則偏差較大,可能會(huì)導(dǎo)致噴出的不是水霧。

計(jì)算中應(yīng)隨時(shí)校核噴頭的設(shè)計(jì)值是否在其正常值的范圍內(nèi),ZSTG10/114型高速噴射器的正常工作壓力

為0.28~0.5MPa,對(duì)應(yīng)的正常流量為1.22~1.63L/s,從圖2中可見每個(gè)噴頭的流量均在此范圍內(nèi)。計(jì)算完畢還應(yīng)校核每個(gè)管段流速(見表1)。各管段流速V<5m/s,符合《噴霧規(guī)范》的規(guī)定。

表1 管道流速校核

管段
管徑(mm)
流量Q(L/s)
Kc
流速V(mis)
1-2
25
1.375
1.883
2.91
2-3
32
2.77
1.05
2.91
3-4
50
5.54
0.47
2.60
4-5
80
11.12
0.204
2.27
5-6
80
12.55
0.204
2.56
6-7
100
18.17
0.115
2.09
11-5
25
1.43
1.883
2.69
注:V=Kc·Q

(7)管道布置

管道布置應(yīng)盡量考慮噴霧管網(wǎng)的均勻性,配水支管宜在配水管兩側(cè)均勻分布,這樣既便于計(jì)算又利于每個(gè)噴頭的噴霧流量大小相近,當(dāng)然也可采用放大配水支管管徑的辦法使管網(wǎng)均勻,但這樣做要增加投資。

 

柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧系統(tǒng)布置平面圖.png

圖3 柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧系統(tǒng)布置平面圖

 

 

2、立體布置法

立體布置法是傳統(tǒng)的布置方法。

(1)確定噴霧強(qiáng)度

同平面布置法。

(2)計(jì)算保護(hù)面積S

保護(hù)面積應(yīng)按保護(hù)對(duì)象外表面積確定。發(fā)電機(jī)組最大外形尺寸:長(zhǎng)x寬x高=3800mm×1594mm×1963mm,其外表面是不規(guī)則的,保護(hù)面積應(yīng)按包容發(fā)電機(jī)組的最小規(guī)則形體的外表面積來(lái)計(jì)算,S發(fā)電機(jī)=27.3m²。

通常在儲(chǔ)油間內(nèi)設(shè)能儲(chǔ)存8h所需柴油量的油箱,油箱一般架高1m以使油靠重力流入發(fā)電機(jī)組。設(shè)計(jì)中燃油耗量為94Lh,柴油密度按0.85g/mL計(jì),則油箱容量≈885L,故設(shè)1m×1m×1m油箱1個(gè),S儲(chǔ)=5m²。

(3)計(jì)算水霧噴頭流量q

同平面布置法。

(4)計(jì)算所需噴頭的最小數(shù)量N

N發(fā)=S發(fā)·W/q≈7個(gè)

N儲(chǔ)=S儲(chǔ)·W/q≈2個(gè)

(5)噴頭布置

為了達(dá)到直接噴射的目的,發(fā)電機(jī)組周邊設(shè)了8個(gè)噴頭,比計(jì)算結(jié)果多設(shè)了1個(gè)。儲(chǔ)油間若按油箱每個(gè)面設(shè)噴頭,得設(shè)5個(gè)噴頭,這顯然不合理。由于油箱高度僅為1m,故僅在油箱頂部及底部各設(shè)1個(gè)噴頭即可達(dá)到直接噴射的目的。

(6)水力計(jì)算

根據(jù)噴頭數(shù)量預(yù)估管徑,進(jìn)行水力試算,分別計(jì)算支管1、2、3至交叉點(diǎn)6的壓力,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,重新進(jìn)行水力計(jì)算,以達(dá)到節(jié)點(diǎn)6各支管壓力平衡為止(需調(diào)整1-6支管、7-6支管管徑,減少水損)。

系統(tǒng)至17節(jié)點(diǎn)處的計(jì)算流量為:Qj=19.9L/s,根據(jù)《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50219-2014第7.1.4條,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量為:19.9*1.05=20.9L/s。

對(duì)于多分支、不對(duì)稱系統(tǒng),需進(jìn)行多次水力試算,調(diào)整管網(wǎng)布置,以達(dá)到節(jié)點(diǎn)各支管壓力平衡。再以調(diào)整后的管網(wǎng)進(jìn)行最終的水力計(jì)算。

 

柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧系統(tǒng)布置系統(tǒng)圖.png

圖4 柴油發(fā)電機(jī)房水管分布圖

 

 

3、方案比較

表2 發(fā)電機(jī)房布置方案對(duì)比表

項(xiàng)目
平面布置法
立體布置法
設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度[L/(minm²)]
20
20
保護(hù)面積(m³)
53.35
32.3
水霧噴頭流量(L/min)
81.94
81.94
噴頭數(shù)量(個(gè))
13
10
頭布置噴
噴頭均布,噴頭安裝高度一致
噴頭繞發(fā)電機(jī)組四周布置,噴頭安裝高度差別較大
水力計(jì)算
簡(jiǎn)單
復(fù)雜
系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量(L/s)
18.17
13.9
系統(tǒng)所需最小壓力(MPa)
0.465
0.4519

由表2可見,平面布置法與傳統(tǒng)的立體布置法相比,系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量值、壓力值大,噴頭數(shù)多,故系統(tǒng)更安全。此外其機(jī)組布置更靈活,系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)闄C(jī)組挪位或型號(hào)改變而受影響,而立體布置法則難于做到。因此,對(duì)建筑物內(nèi)的自備發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)推薦采用平面布置方式。


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