| 1 .問題的提出 現(xiàn)行《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50084 —2001 ,以下簡稱“噴規(guī)”) 規(guī)定,采用閉式系統(tǒng)場所的最大凈空高度為8 m。國外標(biāo)準(zhǔn)以美國NFPA 13《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)》為例,沒有高度限制,但也沒有高大凈空場所采用閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。因此對于凈空高度超過8 m 的民用建筑和工業(yè)廠房,比如中庭、電影院/ 演播室、觀眾席和一些特定的制造車間,一些設(shè)計(jì)單位考慮采用雨淋系統(tǒng)或消防炮給水,有些根本不設(shè)閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)保護(hù)。雨淋系統(tǒng)的噴頭安裝高度不受最大凈空高度的限制,只要設(shè)置場所的最大凈空高度不超過火災(zāi)探測器允許的安裝高度,并能及時(shí)探測到早期火災(zāi)特征物理量的場所,均可采用雨淋系統(tǒng)。但由于其一經(jīng)動(dòng)作整個(gè)保護(hù)區(qū)都同時(shí)噴水,用水量較大且水漬損失也較大。筆者在“噴規(guī)”的日常管理及技術(shù)咨詢中,經(jīng)常碰到類似問題。因此,對建筑高度超過8 m 且又不適宜采用雨淋系統(tǒng)的場所來說,怎么設(shè)置消防給水系統(tǒng)成了設(shè)計(jì)人員及相關(guān)行業(yè)人員比較關(guān)注的話題。 2 火災(zāi)試驗(yàn) 2. 1 試驗(yàn)基本情況 1999 年1～2 月,FM 環(huán)球(Factory Mutual global)公司曾在其試驗(yàn)中心,室內(nèi)凈空高度為18. 3 m的場所,進(jìn)行5 次全比例的火災(zāi)試驗(yàn),試驗(yàn)1和2 中,燃料堆垛為2 個(gè)邊長1. 07 m 的立方體紙盒豎直堆放,見圖1。試驗(yàn)3、4 和5 中,紙盒內(nèi)裝空聚苯乙烯杯,每個(gè)燃料堆垛包含12 個(gè)紙盒,見圖2。試驗(yàn)1、2 和3 的燃料放置在0. 69 m 高的平臺(tái)上,試驗(yàn)4 和5 沒有平臺(tái)。因此5 個(gè)試驗(yàn)中燃料堆垛頂部與頂板的距離不盡相同。 圖1 試驗(yàn)1 和2 的燃料堆放 圖2 試驗(yàn)3、4 和5 的燃料堆放(試驗(yàn)4 和5 無平臺(tái)) 燃料平面布置上,試驗(yàn)1 和2 呈9. 6 m ×9. 6 m正方形緊密布置,見圖3。試驗(yàn)3、4 和5 為條形布置,燃料堆垛間隔1. 5 m ,見圖4。試驗(yàn)1、2、3 和4 的噴頭間距為3 m ,試驗(yàn)5 的噴頭間距為6. 1 m。試驗(yàn)基本參數(shù)見表1。 2. 2 試驗(yàn)過程概述 試驗(yàn)1 :點(diǎn)火后大約30 s ,火焰達(dá)到燃料堆垛頂面,115 min 火焰覆蓋燃料頂面25 %面積,2 min 時(shí)火焰高度高出燃料頂面至少3 m。2 min 58 s 第1只噴頭動(dòng)作,經(jīng)過一段較長時(shí)間并越過東邊1 只噴頭,于5 min 30 s開放東邊的第2 只噴頭,兩只噴頭間隔6 m。隨后的1 min 30 s 時(shí)間內(nèi),陸續(xù)開放13 只噴頭。值得注意的是,試驗(yàn)過程中,噴頭出現(xiàn)跳躍開放現(xiàn)象。時(shí)間溫度曲線顯示燃料堆垛被噴水抑制的過程,9 min 時(shí)有火勢明顯削弱的跡象,中心4個(gè)燃料堆垛已經(jīng)被火焰吞沒燒盡,被預(yù)先澆濕的燃料箱阻止了燃燒進(jìn)一步蔓延,隨后幾分鐘燃燒繼續(xù)削弱,試驗(yàn)在第17 min 終止。 試驗(yàn)2 :2 min 28 s 時(shí)第1 只噴頭動(dòng)作,5 min 21 s時(shí)第2 只噴頭動(dòng)作,隨后,在120 s 內(nèi)相繼開放15 只噴頭。13 min 時(shí),火勢有明顯削弱的跡象,中心4 個(gè)燃料堆垛已經(jīng)被火焰吞沒燒盡,被預(yù)先澆濕的燃料箱阻止了燃燒進(jìn)一步蔓延,隨后9 min 燃燒繼續(xù)削弱,試驗(yàn)在第22 min 終止。 試驗(yàn)3 :許多此類場所,暴露一定數(shù)量的塑料燃料,以前的試驗(yàn)布置采用封閉的燃料堆垛,被認(rèn)為過于保守,本試驗(yàn)改為按高度1. 73 m 的雙排塑料商品架,作為燃料的主要布置方式,如圖4 所示。點(diǎn)火后22 s ,火焰達(dá)到燃料堆垛頂面,2 min 5 s 時(shí)中央4 個(gè)堆垛大部分被火焰吞沒,1 min 50 s 至2 min 55 s 間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 向東蔓延,向西蔓延的范圍更大些。2 min 21 s 時(shí)第1 只噴頭動(dòng)作,3 min 45 s 時(shí)第2 只噴頭動(dòng)作,隨后連續(xù)開放,在總共7 min 30 s內(nèi)共開放26 只噴頭。由于限制發(fā)煙量的環(huán)境管制,試驗(yàn)在9 min 時(shí)終止。 圖3 試驗(yàn)1 和2 的燃料堆垛平面 圖4 試驗(yàn)3 、4 和5 的燃料堆垛平面 (試驗(yàn)5 的噴頭間距為611 m ×611 m) 試驗(yàn)4 :與試驗(yàn)3 不同的是,本次試驗(yàn)采用快速大口徑( ELO) 噴頭,噴水強(qiáng)度提高到18 L/ (min·m2) 。點(diǎn)火后28 s 火焰達(dá)到燃料堆垛頂面,1 min 41 s 時(shí)第1 只噴頭動(dòng)作,但其位置不在點(diǎn)火點(diǎn)的正上方,而是向南的相鄰噴頭,使水噴向中心位置四個(gè)堆垛的南部,火勢向其他三個(gè)方向蔓延。2 min 33 s 時(shí)中心四個(gè)堆垛北面的堆垛起火。2 min 1 s 和2 min 3 s 開放2 只噴頭,此時(shí)火勢相當(dāng)猛烈、沒有減弱的跡象。5 min 后開始連續(xù)開放多只噴頭,5 min 35 s 火勢開始明顯減弱,最后1 只噴頭在7 min 13 s 時(shí)動(dòng)作。 試驗(yàn)5 :燃料堆垛布置同3 和4 ,試驗(yàn)采用快速響應(yīng)擴(kuò)展覆蓋噴頭(QREC) ,噴頭間距為6. 1 m。點(diǎn)火后25 s 火焰到達(dá)燃料堆垛頂面1. 73 m 的高度,2 min時(shí),點(diǎn)火位置正上方的噴頭動(dòng)作,2 min 10 s 時(shí)火勢明顯減弱,整個(gè)試驗(yàn)持續(xù)30 min ,只有1 個(gè)噴頭動(dòng)作。此次試驗(yàn)分析對大空間場所來說,這種布置能盡最大可能的避免噴頭跳躍開放現(xiàn)象。但是一次試驗(yàn)不能充分評價(jià)此次大空間的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)保護(hù)效率,因此試驗(yàn)5 僅能為今后相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考。 2. 3 試驗(yàn)結(jié)論 本次試驗(yàn)的目的是為自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)保護(hù)非倉庫類高大凈空場所提供必要的技術(shù)支持,對于此類場所,采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)保護(hù)是否有效,以及如何確定系統(tǒng)參數(shù)等,具有普遍意義和試驗(yàn)的必要 性。通過此次試驗(yàn),可以看出: (1) 在燃料頂面至頂板的距離增大到16. 6 m 的情況下,噴水強(qiáng)度為18 L/ (min·m2) 時(shí),系統(tǒng)能提供可靠的消防保護(hù)。 (2) 火災(zāi)危險(xiǎn)等級相當(dāng)于“噴規(guī)”倉庫危險(xiǎn)級Ⅲ級的場所,在465 m2 的設(shè)計(jì)作用面積內(nèi),噴水強(qiáng)度為12 L/ (min·m2) 時(shí),系統(tǒng)能提供可靠的消防保護(hù)。 (3) 火災(zāi)危險(xiǎn)等級相當(dāng)于“噴規(guī)”中危險(xiǎn)級Ⅱ級的場所,在232 m2 的作用面積內(nèi),噴水強(qiáng)度為6 L/(min·m2) 能提供可靠的消防保護(hù)。 (4) 火災(zāi)危險(xiǎn)等級相當(dāng)于“噴規(guī)”倉庫危險(xiǎn)級Ⅲ級的場所,采用快速大口徑噴頭,在232 m2 的作用面積內(nèi),噴水強(qiáng)度為18 L/ (min·m2) 時(shí),系統(tǒng)能提供可靠的消防保護(hù)。 3 討論 按照現(xiàn)行“噴規(guī)”的規(guī)定,對于最大凈空高度超過8 m 的民用建筑和工業(yè)廠房,采用閉式系統(tǒng)顯然受限,但這些場所可能又不屬于嚴(yán)重危險(xiǎn)級場所,發(fā)生火災(zāi)后其蔓延速度并不大,又不屬于必須撲救初期火災(zāi)的場所,是否采用雨淋系統(tǒng),規(guī)范未予以說明,個(gè)人認(rèn)為,凡不屬于嚴(yán)重危險(xiǎn)級場所,均不宜采用雨淋系統(tǒng)。 目前,有些工程采用設(shè)置ESFR 噴頭的閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)或消防水炮系統(tǒng)。比如某大廈,在高度為9～13 m 的共享空間及展覽大廳中,采用了 ESFR 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),解決了高大空間的消防設(shè)施問題。設(shè)計(jì)參數(shù)參照“噴規(guī)”5. 0. 5 和5. 0. 6 條的規(guī)定,作用面積按300 m2 計(jì)算,作用面積內(nèi)開放的噴頭數(shù)為12 只,噴頭最低工作壓力為0. 5 MPa ,噴水強(qiáng)度為16 L/ (min·m2) ,系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為1. 2 ×16 ×300/ 60 = 96 (L/ s) ,消防水池貯水量為345. 6 m3 。又如某會(huì)展中心,首層展廳面積達(dá)24 000 m2 ,展廳 最大高度超過20 m ,在展廳內(nèi)按防火分區(qū)共設(shè)置了22 門EL570 水炮(最大流量20 L/ s) ,則系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為1. 2 ×2 ×20 = 48 (L/ s) (按需同時(shí)開啟的水炮數(shù)為2 計(jì)) ,消防水池貯水量為172. 8 m3 。 從本次試驗(yàn)可以獲悉,除雨淋系統(tǒng)、消防炮外,凈空高度不超過18 m 的非倉庫類高大凈空場所也可采用閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),并且已有應(yīng)用于實(shí) 際工程中。對于2 m 左右高度的可燃物品,不論緊密布置還是有1. 5 m 間隔布置,閉式系統(tǒng)的噴水均能夠有效截住水平蔓延的火勢,并能有效控滅火。 另外,噴頭跳躍開放現(xiàn)象在普通凈空高度下并不明顯,但此次試驗(yàn)多次出現(xiàn)。還有,對于高度超過18. 3 m 的高大凈空場所的消防保護(hù)等,都是今后值 得研究的課題。 |
