电子厂房的喷淋设计

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•简介：近几年随着经济的发展，外商在华投资项目日益增多，工程设计中对消防系统的要求也越来越高。尤其是当外商将在华投资项目投保于境外的保险公司时，消防设计要求更加严格，除了执行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001 (以下简称《喷规》)外，还应符合美国工厂联合保险系统标准（FM）等国外相应的标准和规范。
•关键字：喷头,最低工作压力,流量,作用面积,报警阀,间距

        一、工程概况

　　某一南方城市的电子厂房，总建筑面积约为31700M3，其中包含一栋单层厂房、两层员工中心、两层办公楼和一层设备中心；生产产品是电脑芯片,属丙类工业建筑。

　　二、系统设计参数

　　根据《喷规》：员工中心、办公楼和设备中心的层高均小于8米，属中危险级；其中员工中心、办公楼是Ⅰ级，喷水强度6L/min.m2,作用面积160M2，可采用68/74℃温级、15mm、K=80闭式喷头；设备中心是Ⅱ级，喷水强度8L/min.m2,作用面积160M2，可采用68/74℃温级、20mm、K=116闭式喷头。

　　厂房包括进、出货仓库、两个生产车间、设备走廊和办公区等，建筑设计为斜屋顶，屋顶高度13M，檐口高度10M，屋顶坡度5%。在生产车间和出货仓库之间设有两层设备走廊，在一、二号出货仓库之间和一、二号生产车间之间设有办公区。由于办公区和设备层的层高也均小于8米，同样可采用68/74℃温级、15mm、K=80闭式喷头。

　　仓库是整个厂房最危险的地方，局部超过12M的屋顶设有防火天花，天花离地12.2M。根据《喷规》:本仓库属仓库危险级Ⅱ级,由于仓库货品堆积高度大于3.5M考虑采用快速响应早期抑制喷头(ESFR喷头)，查仓库采用快速响应早期抑制喷头的系统设计参数表得，喷头的最低工作压力0.50Mpa，作用面积内开放的喷头数12只；喷头采用68℃温级、20mm、K=200(英制14)的ESFR喷头。流量计算如下：

　　最不利喷头的流量：q=K（10P）0.5=200（10x0.5）0.5=447l/min=7.45l/s

　　作用面积内12只喷头的流量：Q=12q=12x7.45=89.4l/s=322M3/h

　　考虑到产品的包装有可能采用发泡材料，而货品的堆积高度又超过7.5M时,需增加货架喷头；还有宽度大于0.6M的风机下需增加喷头。FM标准要求叠加这部分喷头的流量。

　　为此作用面积内喷头的流量:Q=322+218=540M3/H=150l/s

　　根据国内规范，电子厂房生产车间不用设 喷淋 ，但本生产车间面积大（超过了防火分区允许的最大面积，而由于生产的需要又没设防火墙分隔），加上流水线设备多且昂贵，FM要求车间内也需设 喷淋 系统。生产车间屋顶高度小于12M，檐口高度10M；属中危险级Ⅰ级。不能采用K=80的普通闭式喷头灭火，为此我们做了如下三种分析：

　　第一种：根据喷规4.2.5条第2点—室内净空高度超过8M的民用建筑和工业厂房,必须迅速扑救初期火灾时应采用雨淋系统。而每个雨淋阀控制的喷水面积不宜大于160M2，根据一、二生产车间的面积15400M2，设四个防火分区；总共需设96个雨淋阀，每个防火分区设24个阀；雨淋系统流量按同时开启这24个阀的流量计算，系统流量大、管道多、控制复杂，加上本厂房的生产产品是电脑芯片,车间不属于燃烧速度快的场所。为此采用雨淋系统不太经济。

　　第二种：采用大空间自动扫描定位灭火装置，ZSDM-S03-ⅢA中悬式自动扫描定位喷水装置可扑救半径10M，保护高度13M，工作压力0.8MPa,喷射流量4.25L/S。这种系统流量不大、管道小、控制比较简单。但经分析了解，生产车间虽然层高高，但设备管道特别多，占空间大；设备管道层占用了6M的净空，管道最底处离地只有3.8M；其中最大的管道是车间送风管，直径≤1.2M。这些设备管道防碍了灭火装置探测火情的准确度，影响了灭火速度。为此在车间布置大空间自动扫描定位灭火装置也不可行。

　　第三种：最后经过与FM代表和当地消防大队的开会讨论，决定采用ELO大口径喷头，系统喷头的最低工作压力0.17Mpa，作用面积280M2；作用面积内开放的喷头数25只；喷头采用74℃温级、20mm、K=160(英制11.2)的ELO喷头。流量计算如下：

　　最不利喷头的流量：q=K（10P）0.5=160（10x0.17）0.5=209l/min=3.48l/s

　　作用面积内25只喷头的流量：Q=25q=25x3.48=87l/s=313M3/H

　　三、湿式报警阀的设置

　　根据FM标准，在厂区中单个湿式阀允许最大保护面积为3700M2(40000平方尺),这主要是考虑到报警阀后管网容积和管段长度的限制。

　　进货仓库的面积5300M2，出货仓库的面积2376M2，生产车间的面积15400M2。考虑到日后的维护管理，经与FM和当地消防大队的沟通,最后决定:进、出货仓库均分别由一组湿式报警阀控制；一、二号生产车间由四组湿式报警阀控制。除此之外，在报警阀室内的DN300环型供水加压管上预留两个DN250的接口，以备日后增设控制货架内喷头的湿式报警阀时使用。
四、管网的布置

　　1、仓库ESFR喷头布置：进、出仓库内DN200的 喷淋 配水管分别沿着仓库四周成环,以提高ESFR 喷淋 系统的安全性。由于配水管成环，每根配水支管安装最多喷头数可适当超过6只。喷头间距大于2.4m，小于3.3m。（ESFP喷头安装如下图一）

　　2、车间ELO喷头布置：一、二号车间的火灾危险性比仓库低，考虑分别用四根DN200的 喷淋 配水管枝状供水。由于车间屋顶的桁架结构比较复杂,车间的柱网横向和纵向跨度分别是7.5M和6.0M。喷头间距采用：横向2.5m，纵向3.0m。（ELO喷头安装如下图二），此安装方法不同于其他普通喷头的安装。其一为了保持喷头周边300mm范围内没有任何障碍物；其二保证在管网冲洗过程中，杂物不致堵塞喷头。

　　3、每根 喷淋 配水管末端均设试水阀，并用DN65的钢管靠墙壁引至离地1.2M处,以便冲洗管网时方便操作。

　　五、总结

　　由于仓库火灾蔓延迅速，不易扑救，易造成重大财产损失，尤其扑救高堆垛高货架仓库火灾，难度更大。为此，美国花巨资试验研究．成功地开发了“快速响应早期抑制喷头”、“大口径”喷头等用于扑救高堆垛、高货架仓库火灾。同时美国工厂联合保险系统，还研究制订了快速响应早期抑制型喷头（主要为ESFR喷头）系统的设计、安装FM全球操作标准，简称FM标准。

　　综上所述，在外商投资的设计项目中，自动 喷淋 系统设计所采取的措施，应兼顾国内外规范的要求，使设计合理完善。

　　参考文献：

　　[1]《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084－2001

　　[2]FM手册（1998版）.

　　[3]《给水排水设计手册》第2册—建筑给水排水（第二版）