|
新闻主题 |
发电机房自动喷淋灭火系统设计规范 |
摘要：根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95）1997年的修订条文表明，高层建筑内的发电机房应设置自动喷淋灭火系统，而以往发电机房则采用气体灭火系统。目前水喷雾灭火系统的喷头布置一般采用平面布置和立体布置两种方法。康明斯公司在本文探讨了高层建筑内柴油发电机房水喷雾灭火系统的设计，详述了平面和立体布置法两种设计方案，经比较后推荐采用平面布置法。
一、水喷雾灭火机理
水喷雾消防安全系统工作时，水通过专用的喷洒装置后，形成细小水雾形态，对火情进行扑灭和控制，由于形成的水雾非常细小，喷发到火灾现场时，水雾可以迅速汽化，因此可以有效的提高水的灭火效率，增加冷却效果，根据计算使用大约1千克水就可以在火灾现场吸收4504千焦耳的热量。所以，水喷雾消防装置可以通过物理和化学作用有效的控制、扑灭火情，冷却火灾现场。而且，水雾在火灾现场中可以迅速汽化，如果空气中包含35%以上的水蒸气时，可以有效隔离氧气，形成室息效果，阻止燃烧。
（1）如果遇到引发火情的燃烧物是液体，而且不溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以对燃烧物起到冲击效果，形成乳化层并有效阻止液体燃烧。
（2）如果应用在引发火情的燃烧物是液体，而且可以溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以使用水稀释可燃液体，当可燃液体稀释到一定的程度时，就可以达到阻燃的作用，而且，水雾在蒸发时会吸取热量，降低可燃液体和火情现场的温度，更有效的扑灭火情。
水喷雾消防装置主要就是通过冲击乳化、冷却降温、窒息、稀释的作用控制和扑灭火情。
二、水喷雾系统组成及特点
1、系统组成
水喷雾灭火系统由雨淋阀组、水源控制阀、试验阀、回流阀、管网、水雾喷头、火灾探测器、供水设备、控制柜等设备和组件组成。水雾喷头是系统的重要组件，用于灭火的水雾喷头压力不应小于0.35MPa;用于范虎冷却的压力不应小于0.2MPa。
2、水喷雾特点
（1）在以水为灭火剂的自动灭火系统中，水喷雾灭火系统是唯一兼有直接灭火和防护冷却功能的固定灭火系统。
（2）水喷雾灭火（水滴直径不大于1000μm）的效率比自动喷水灭火系统的水滴（水滴直径2000-4000μm）高，耗水量较小。
（3）水喷雾系统是直接向保护对象表面喷射水雾的方式实现其防护目的的，还具有乳化和稀释的作用。
（4）水喷雾灭火系统对发电机房响应时间有明确的要求，用于灭火时间不应大于45s。
|
图1 发电机房喷淋灭火系统演示图
|
图2 水喷雾系统启动步骤图 |
三、设计方案
以深圳高层楼宇的地下室发电机房内设有一组常载500kW自启动康明斯柴油发电机组为例。
1、平面布置法
由于高层建筑物内的自备发电机组及油箱高度较低，故可采用平面布置法来设计水喷雾灭火系统。
（1）确定设计喷雾强度W
柴油发电机房火灾定性为液体火灾。发电机组一般选用0号柴油，其闪点≥65℃，经查《水喷雾灭火系统设计规范》（以下简称《喷雾规范》）设计喷雾强度为20L/（minm²）、持续喷雾时间为0.5h。
（2）计算保护面积S
发电机房的保护面积按机房实际使用面积来计算（应扣除墙、柱的面积），S发=50.15m²。储油间的保护面积为储油间的实际使用面积，S储=320m²。
储油间设在发电机房内，由于火灾时对发电机组威胁大而占地面积不大，故可与发电机房视为同一保护区，即水雾喷头同时喷雾。
（3）计算水雾喷头流量q
要计算q，首先要确定水雾喷头的型号。为了节约投资应选雾化角较大的喷头以保证其在相同的水压下保护面积较大，一般选用ZSTG10/114型高速喷射器（黄铜材质），该喷射器雾化角较大、流量适中，适用于保护闪点在66℃以上的易燃液体。
q=K（10-P）0.5≈81.94L/min
式中p——最小灭火压力，P=0.35MPa；
K——水雾喷头流量系数，K=43.8。
（4）计算所需喷头的最小数量N
N发=S发·W/q≈12个
N储=S储·W/q≈1个
（5）喷头布置
喷头的合理布置可使喷雾均匀地完全覆盖保护对象以确保喷雾强度。《喷雾规范》第3.2.3条规定“水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程"，第3.2.4条规定“水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍水雾喷头的水雾锥底圆半径；当按菱形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径”，故应根据喷头有效射程、水雾锥底圆半径来布置喷头，也就是说水雾要直接喷射到并完全覆盖保护对象。水雾喷头用于灭火时的水平射程宜算到喷头水平喷射曲线上线最高点止，当P=0.35MPa时，ZSTG10/114型喷头的水平有效射程为1.70m，垂直有效射程为3m。
设计中应注意喷头与油箱的距离≤0.7m，喷头布置后还应校核喷头间距及水雾覆盖情况。
① 发电机房
● 发电机组高度按2m计，喷头安装高度距发电机组1.3m，水雾锥底圆半径R为1.5m；
● 喷头间距为1.9m<1.4R（2.1m）；
● 角a与喷头间距为1.46m<1.5m；
● 角b与喷头间距为1.21m<1.5m。
② 储油间
油箱顶面距地面高度按2m计，喷头安装高度距油箱0.7m，水雾锥底圆半径R=0.94m。喷头距地2.7m，水雾锥底圆半径R=2.3m。储油间为三角形，油箱只可放在fg-h-ij范围内，可按R=0.94m来校核f、g、h、i、j点的水雾覆盖情况。考虑储油间地面通常设有集油沟，还应按R=2.3m来校核c、d、e点水雾覆盖情况。
③ 各点与喷头间距：
角f为0.75m<0.94m;角e为1.62m<2.3m;角c为1.88m<2.3m;角d为2.01m<2.3m。
（6）水力计算
水力计算按《建筑给水排水设计手册》中的方法进行计算，结果见图2。《喷雾规范》第3.1.3条规定“当用于灭火时水雾喷头的工作压力不应小于0.35MPa”，故最不利喷头的起始压力应按0.35MPa计，计算公式为q=。由于水喷雾系统采用开式喷头，应根据特性系数法计算系统的实际流量、水头损失等，若用估算法则偏差较大，可能会导致喷出的不是水雾。
计算中应随时校核喷头的设计值是否在其正常值的范围内，ZSTG10/114型高速喷射器的正常工作压力
为0.28～0.5MPa，对应的正常流量为1.22～1.63L/s，从图2中可见每个喷头的流量均在此范围内。计算完毕还应校核每个管段流速（见表1）。各管段流速V<5m/s，符合《喷雾规范》的规定。
表1 管道流速校核
|
管段
|
管径(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
管道布置应尽量考虑喷雾管网的均匀性，配水支管宜在配水管两侧均匀分布，这样既便于计算又利于每个喷头的喷雾流量大小相近，当然也可采用放大配水支管管径的办法使管网均匀，但这样做要增加投资。
|
图3 柴油发电机房水喷雾系统布置平面图 |
2、立体布置法
立体布置法是传统的布置方法。
（1）确定喷雾强度
同平面布置法。
（2）计算保护面积S
保护面积应按保护对象外表面积确定。发电机组最大外形尺寸：长x宽x高=3800mm×1594mm×1963mm，其外表面是不规则的，保护面积应按包容发电机组的最小规则形体的外表面积来计算，S发电机=27.3m²。
通常在储油间内设能储存8h所需柴油量的油箱，油箱一般架高1m以使油靠重力流入发电机组。设计中燃油耗量为94Lh，柴油密度按0.85g/mL计，则油箱容量≈885L，故设1m×1m×1m油箱1个，S储=5m²。
（3）计算水雾喷头流量q
同平面布置法。
（4）计算所需喷头的最小数量N
N发=S发·W/q≈7个
N储=S储·W/q≈2个
（5）喷头布置
为了达到直接喷射的目的，发电机组周边设了8个喷头，比计算结果多设了1个。储油间若按油箱每个面设喷头，得设5个喷头，这显然不合理。由于油箱高度仅为1m，故仅在油箱顶部及底部各设1个喷头即可达到直接喷射的目的。
（6）水力计算
根据喷头数量预估管径，进行水力试算，分别计算支管1、2、3至交叉点6的压力，根据计算结果，重新进行水力计算，以达到节点6各支管压力平衡为止（需调整1-6支管、7-6支管管径，减少水损）。
系统至17节点处的计算流量为：Qj=19.9L/s，根据《水喷雾灭火系统技术规范》GB50219-2014第7.1.4条，系统的设计流量为：19.9*1.05=20.9L/s。
对于多分支、不对称系统，需进行多次水力试算，调整管网布置，以达到节点各支管压力平衡。再以调整后的管网进行最终的水力计算。
|
图4 柴油发电机房水管分布图 |
3、方案比较
表2 发电机房布置方案对比表
|
项目
|
平面布置法
|
立体布置法
|
|
设计喷雾强度[L/（minm²）]
|
20
|
20
|
|
保护面积（m³）
|
53.35
|
32.3
|
|
水雾喷头流量（L/min）
|
81.94
|
81.94
|
|
喷头数量（个）
|
13
|
10
|
|
头布置喷
|
喷头均布，喷头安装高度一致
|
喷头绕发电机组四周布置，喷头安装高度差别较大
|
|
水力计算
|
简单
|
复杂
|
|
系统设计流量（L/s）
|
18.17
|
13.9
|
|
系统所需最小压力（MPa）
|
0.465
|
0.4519
|
由表2可见，平面布置法与传统的立体布置法相比，系统设计流量值、压力值大，喷头数多，故系统更安全。此外其机组布置更灵活，系统不会因为机组挪位或型号改变而受影响，而立体布置法则难于做到。因此，对建筑物内的自备发电机房水喷雾灭火系统的设计推荐采用平面布置方式。
----------------
以上信息来源于互联网行业新闻，特此声明！
若有违反相关法律或者侵犯版权，请通知我们！
温馨提示：未经我方许可，请勿随意转载信息！
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料，请电话联系销售宣传部门或访问我们官网：https://www.11fdj.com
- 上一篇：康明斯空气滤清器规格型号及性能参数
- 下一篇：三相发电机绕组接线方法图解
