高大建筑自動消防設(shè)計探討

大空間民用建筑如：大劇院、展覽中心、大會堂、博物館等；生產(chǎn)建筑如：各類工業(yè)廠房、飛機維修庫、倉儲庫、飛機發(fā)動機車間等。這些建筑不僅體積大、高度高，除了普通的生產(chǎn)廠房和倉儲倉庫，大多裝修標準高，但功能復(fù)雜，空間大，人員密集，火災(zāi)危險性大。

《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第4條、第3條和第2條：“室內(nèi)凈高8.0米以上的大空間建筑，屋頂或天花板下不設(shè)噴水滅火器。”本文主要參照日本消防法規(guī)中大劇院禮堂內(nèi)的噴水滅火器布置，主要是考慮到噴頭安裝高度過高，熱力元件達不到預(yù)期效果。

筆者認為，本文適用于某些建筑的中庭或合用空間，但不適用于各種高、大空間建筑。

在沒有結(jié)露的高大建筑中，采用一般的自動噴水滅火系統(tǒng)是不可能控制火災(zāi)和撲滅火災(zāi)的，在沒有采用《自動噴水滅火器規(guī)范》第4、3、2條規(guī)定的自動噴水滅火系統(tǒng)的情況下，采用自動噴水滅火系統(tǒng)也是不可能的。根據(jù)建筑物（或構(gòu)筑物）的使用功能、耐火性能和高度，綜合考慮消防設(shè)計方案和技術(shù)措施。

建筑消防安全設(shè)計是一門綜合性的科學(xué)，是多學(xué)科（建筑、結(jié)構(gòu)、空調(diào)、電氣、給排水）共同采取的預(yù)防措施的綜合反映，各種自動滅火系統(tǒng)直接參與消防工作。

從我國國情與經(jīng)濟體制的關(guān)系來看，在消防設(shè)計技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)研制、火災(zāi)報警與聯(lián)動控制、規(guī)范化管理等方面，與國外仍有一定差距。

以水為滅火劑的自動噴水滅火系統(tǒng)是各類建筑物（除水不能撲滅的建筑物或部位）中有效、經(jīng)濟的滅火系統(tǒng)。大空間建筑自動噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究的關(guān)鍵是對自動噴水滅火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能進行技術(shù)研究。由于噴頭起到火災(zāi)探測和噴水的作用，滅火效果在很大程度上取決于噴頭的選擇和布置的結(jié)合。因此，許多**都在大力發(fā)展和開發(fā)各種性能的噴嘴，如：快速響應(yīng)的大型液壓噴嘴；大落差噴嘴；自動啟閉噴嘴；大面積側(cè)壁式噴嘴等，只有當它出現(xiàn)時才具有多種噴霧特性，自動噴水滅火系統(tǒng)能否更廣泛、更安全、更可靠地應(yīng)用。例如，目前美國消防協(xié)會nf-pa-231批準的E_R噴頭在大型高架倉庫和空間高度不超過12.0米的大型建筑中的應(yīng)用更加完善、安全可靠。

另一方面，也意在呼吁相關(guān)科研、設(shè)計、生產(chǎn)部門加大對我國自主研發(fā)的特種性能噴頭的投入，從而完善和完善自動噴水滅火系統(tǒng)的功能。

例1：

在高架倉庫中，當集流板分層布置時，當集流板上有孔洞和縫隙時，集流板應(yīng)設(shè)置在噴嘴上方。其目的是在發(fā)生火災(zāi)時，集熱板只是一種輔助技術(shù)措施，使噴嘴的感溫元件在噴嘴上方的局部區(qū)域迅速聚集熱量，及時得到噴水。終方案如下：

車間設(shè)中級防護，噴頭布置齊全。噴頭安裝高度為距地7.6-8.1m，距屋面板內(nèi)底≤300 mm（不在天窗處）；天窗下噴頭距屋面板內(nèi)底≤3.3m，噴頭的熱力元件不能達到預(yù)期的效果。因此，在每個噴頭熱板上方設(shè)置噴頭（共約200個）。

集電板為鋁合金金屬板或白口鐵皮，每種尺寸300倍；400mm（標準集電板面積不小于1200mm，小邊不小于200mm，翻邊為20mm）（見下圖）。在板上鉆一個小孔，孔徑略大于外徑？25mm鍍鋅鋼管，蓋板上？25mm接管連接支管，然后用點焊將板固定在接管連接支管上。噴嘴與板內(nèi)底部之間的距離為75-150 mm。此時噴嘴向下安裝，其它部位無集熱板的噴嘴向上安裝。

例2：

貨運中心原設(shè)計層高8.1m，屋面為金屬承重結(jié)構(gòu)。自動噴水滅火系統(tǒng)按有關(guān)要求設(shè)置。原設(shè)計噴頭安裝高程為距地7.7m。后來，業(yè)主決定將鋼屋架與自動噴水滅火系統(tǒng)管道一起抬高2.3m，使噴水滅火器的安裝高度變?yōu)榫嗟孛?0.0m。消防部門不會接受的。之后，自動噴水滅火系統(tǒng)將由多方共同安裝。本文研究了自動噴水滅火系統(tǒng)加層安裝的方案，即原來安裝的自動噴水滅火系統(tǒng)管路與噴頭高度保持不變，另一層自動噴水滅火系統(tǒng)管道與噴頭高度在同一平面以下保持不變，同一平面以下不同高度增加一層自動噴水滅火系統(tǒng)，噴頭距地面6米高7處（懸掛在屋架下弦桿下）。一層噴淋系統(tǒng)采用鋼屋架，噴頭向上安裝，使鋼屋架不能涂刷防火涂料等防火措施：下面的新系統(tǒng)采用地面材料，但噴頭與上部屋面板的距離為2.8米，超過要求不超過150 mm。因此，在下層的每個噴嘴上方增加一個集熱板，集熱板的方法同上。

例3：

一般情況下，飛機進入倉庫時，其油箱中含有燃油，在維修過程中可能引起燃油火災(zāi)。它具有火災(zāi)性質(zhì)大、蔓延速度快、火災(zāi)損失大等特點，是一個嚴重的火災(zāi)等級。根據(jù)《飛機規(guī)范》的要求，設(shè)置以下自動滅火系統(tǒng)：

1、泡沫水噴淋滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)的任務(wù)是冷卻屋頂承重金屬構(gòu)件鋼屋架并撲滅機庫火災(zāi)，同時疏散工作人員和消防救援人員的安全。

機庫的消防設(shè)計要求是快速反應(yīng)和快速滅火。美國消防協(xié)會NFPA 409機庫的防火標準要求在60秒內(nèi)控制火勢并滅火30秒。應(yīng)在短時間內(nèi)實現(xiàn)消防和滅火。泡沫水噴淋系統(tǒng)可用于冷卻屋頂承重金屬構(gòu)件，且不再能噴涂耐火隔熱涂料。

根據(jù)機械規(guī)范要求，一個區(qū)域_占地面積不大于1400m2，每個區(qū)域由一套雨淋閥組控制。同時，泡沫水系統(tǒng)的用水量必須滿足在火源半徑30m中心所有隔斷系統(tǒng)的噴淋閥組同時的_用水量。

因此，在機庫平面上，沿機庫長度方向每10米將畫出15個區(qū)域。各區(qū)域面積927.2m2<1400m2，兩機頭分為一個區(qū)域。共有17個區(qū)由17組雨閥組控制。根據(jù)不利點火點的要求，在水平半徑30.0米范圍內(nèi)要求_噴水量。588升/秒。

2、由于機翼面積大于280m2，還應(yīng)安裝下墊泡沫槍和泡沫槍滅火系統(tǒng)。翼下泡沫滅火系統(tǒng)是泡沫-水-雨系統(tǒng)的輔助滅火系統(tǒng)。它的作用是將泡沫直接噴到機翼表面和中央機翼的下機翼上，控制和撲滅泄漏燃油中的散射水，同時對機身下部具有冷卻作用。采用水膜形成泡沫溶液時，泡沫混合物的設(shè)計供給強度不小于4.1L/min/m2，連續(xù)供給時間不小于10分鐘。泡沫滅火系統(tǒng)可與翼下泡沫槍滅火系統(tǒng)組合，也可與普通消火栓滅火系統(tǒng)組合。泡沫采用室內(nèi)消火栓接口，公稱直徑D65mm，消防水帶長度不小于40.0m，任何一個燃點必須有兩支泡沫槍同時到達。使用水膜形成泡沫溶液時，泡沫槍泡沫混合物的流速不小于4.0L/S，連續(xù)供給時間不小于20分鐘。

以上實例僅說明在各種高空間生產(chǎn)性建筑中，當建筑高度大于8.0米時，如何改進噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)技術(shù)措施。對于倉儲倉庫，特別是高架倉庫等大型建筑，自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計是當前設(shè)計的重點。以C類貨物的貯存為例，貯存對象為閃點≥60的液體和可燃固體。火災(zāi)一旦發(fā)生，不僅發(fā)展迅速，而且蔓延迅速，造成巨大的火災(zāi)損失。

由于高架倉庫層高較高，本規(guī)范第4條、第2條、第3條對自動噴淋的要求如下：（一）設(shè)置在屋面板下的噴頭間距不應(yīng)大于2.0米；（二）噴頭應(yīng)分層布置在貨架上；（三） 如果分層板上有孔洞和縫隙，則應(yīng)在灑水器上方設(shè)置集電板。

高架倉庫分層設(shè)置灑水裝置。無論從技術(shù)、經(jīng)濟、安裝、管理等方面來看，自動噴水滅火系統(tǒng)投資較大，要求嚴格，管理工作量大。能否簡化系統(tǒng)設(shè)計，減少投資，保證消防安全是目前許多**的研究課題。該系統(tǒng)的核心是在大面積、大空間、火災(zāi)多發(fā)貨物的倉儲倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)中采用何種噴頭。

目前，我國在這方面的技術(shù)投資幾乎是空白，而英國、美國等國在這方面做了大量的研究工作。

目前，美國有可靠公司的E_R噴頭，英國固力保有LD型大落差噴頭和E_R-1型早期速動噴頭，這些噴頭都是專門為應(yīng)對高火災(zāi)而設(shè)計的。

E_R噴嘴具有快速反應(yīng)熱敏電阻，使噴嘴的反應(yīng)比傳統(tǒng)的普通噴嘴快得多（倉庫高度超過8.0時，熱敏電阻的快速反應(yīng)尤為重要）。噴嘴能及時噴水滅火是很重要的。同時，噴嘴噴出大量的水？19mm噴嘴在高壓下（噴嘴處的工作壓力不小于0.35Mpa），在0.345mpa壓力下，E_R噴嘴的小流量為6.3l/s，且有足夠的水流量供火災(zāi)使用。

E_R噴頭的另一個特點是，當噴頭撲滅架子上部的火時，噴頭中心有一個強水柱，可以穿過架子撲滅噴頭下面架子底部的火。因此，如果安裝了E_R噴嘴，則可以取消分層布置的噴嘴。噴頭直接安裝在屋面板下，噴頭間距可達3.05M，大大簡化了系統(tǒng)的設(shè)計，提高了系統(tǒng)在消防、消防方面的可靠性，因為E_R噴嘴在噴射水（高壓和大水滴）的動量作用下直接作用于火災(zāi)物體表面。

E_R噴頭的研制和應(yīng)用，為大空間建筑特別是高架倉庫的自動噴水滅火系統(tǒng)提供了更加完善可靠的噴頭。

E_R在中國（廈門柯達項目）和戴爾電腦（廈門）新廠使用。根據(jù)有關(guān)資料，對美國安裝E_R噴嘴的自動滅火系統(tǒng)的應(yīng)用情況進行了介紹。對于高架倉庫，倉庫高度不超過12.20 m（40 ft），貨架高度不超過10.7 m（35 ft）。同時，E_R噴嘴的安裝非常嚴格，使系統(tǒng)能夠更好地發(fā)揮作用。