也談自動噴水滅火系統(tǒng)設計流量

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簡介： 通過對自動噴水滅火系統(tǒng)奏效率的分析，提出了無吊頂場所梁柱布置不應決定系統(tǒng)設計流量，指出了規(guī)范條文中的從屬關系，對系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性有一定的幫助。
關鍵字：自動噴水滅火系統(tǒng) 設計流量 無吊頂場所 梁柱布置 奏效率

1 設計流量的差異

<<自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范>>GB50084-2001[1]（以下簡稱規(guī)范）已于2001年7月1日起施行。其5.0.1條確定了民用建筑和工 業(yè)廠房的系統(tǒng)設計基本參數(shù)不應低于表1的規(guī)定。

表1民用建筑和工業(yè)廠房的系統(tǒng)設計基本參數(shù)

火災危險等級

噴水強度

（L/min.m2）

作用面積

(m2)

噴頭工作壓力

(MPa)

輕危險級

4

160

0.10

中危險級

I級

6

II級

8

嚴重危險級

I級

12

260

II級

16

注：系統(tǒng)最不利點處噴頭的工作壓力，不應低于0.05MPa。

同時9.1.3條談到：系統(tǒng)的設計流量，應按最不利點處作用面積內(nèi)噴頭同時噴水的總流量確定，并給出了計算公式：。這兩條都是黑體字，需強制執(zhí)行。實際工程設計時，尤其是地 下室、汽車庫等無吊頂場所（或通透性吊頂場所），系統(tǒng)設計流量的計算結(jié)果差異很大：

1.1 方案設計階段

給水排水專業(yè)在方案設計階段需確定消防用水量、消防水池及泵房的占地面積等，而這階段，結(jié)構(gòu)專業(yè)并不需要確定梁的型式及截面（一般 只確定豎向結(jié)構(gòu)型式），自動噴水滅火系統(tǒng)所需用水量是靠5.0.1條來確定的，并由此確定消防水池大小。如中危險II級的地下汽車庫系統(tǒng)流量 為8×160/60=21.3L/s，1小時的噴淋用水量為76.8m3。

1.2 初步設計或施工圖設計階段

設計進行到初步設計階段時，結(jié)構(gòu)專業(yè)已能提供梁板柱的布置型式，給水排水專業(yè)得以根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)布置進行噴頭布置和最不利點處作用 面積的劃分和計算，問題隨之而來了。對于象地下室、汽車庫這類場所，直立型噴頭的布置與梁的型式關系很大。規(guī)范7.1.1條"噴頭應布 置在頂板或吊頂下易于接觸到火災熱氣流并有利于均勻布水的位置。當噴頭附近有障礙物時，應符合本規(guī)范7.2節(jié)的規(guī)定或增設補償噴水強度的 噴頭。"為黑體字，屬強制性條文；而7.2節(jié)全部為"宜"類條款（條款前后約束不一致?這里暫且不予深究）。筆者也曾見過多 家設計院出的噴淋圖上有虛線表示(或灰度打印)結(jié)構(gòu)梁布置，噴頭基本上位于梁格中心(井字梁)或多個噴頭均勻布置在大梁格范圍，因噴頭布 置較密，按9.1.3條的要求計算出來的噴水量大大超過5.0.1條附表：據(jù)張永峰[2]先生對某汽車庫梁距為6.0m、6.8m、8.4m計算結(jié)果，按作用面 積法計算出的系統(tǒng)流量分別為25.3L/s()、31.9L/s、 46.5L/s（按逐點法計算出的系統(tǒng)流量分別為35L/s、42L/s、58L/s），差別在1.18、 1.50、2.18倍(與21.3L/s對比)。如此大的變化和差異 ，著實讓設計人員感到迷茫，難道系統(tǒng)流量是由結(jié)構(gòu)梁來決定的而非設置場所"火災危險等級"來確定？這顯然不合常理，違背了建 筑防火性能化設計的指導思想，與規(guī)范總則1.0.3條"自動噴水滅火系統(tǒng)的設計，應密切結(jié)合保護對象的功能和火災特點......"相左 。

2 思考

對有關文獻[3]自動噴水滅火系統(tǒng)奏效率進行分析(見表2)，可以看出：一個噴頭所撲滅的火災次數(shù)，占總奏效次數(shù)的百分比為 53.16%/95.81%=55.5%，意味著一半以上的火災是靠一個噴頭開放解決問題的；當噴頭動作數(shù)為6個時，奏效率為86.28%/95.81%=90%；當噴頭動 作數(shù)為10個時，奏效率為89.46%/95.81%=93.4%；當噴頭動作數(shù)上升至20個時，其奏效率已達96%(92.02%/95.81%)?？紤]加權平均未統(tǒng)計噴頭個 數(shù)的107次奏效案例，20個噴頭時滅火成功率為(1+2.63%)×92.02/95.81=98.6%。再增加噴頭的動作數(shù)量對提高火災撲救率沒有多少作用，噴頭 動作數(shù)在30個以上的火災案例不到0.5%，工程設計中無需盲目加大設計流量。

表21969~1978年紐約8000座高層建筑4061次火災中自動噴水系統(tǒng)奏效率分析表

噴頭動作數(shù)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

奏效次數(shù)

2159

653

302

193

120

77

43

43

18

奏效率(%)

53.16

16.08

7.44

4.75

2.95

1.90

1.06

1.06

0.44

累計奏效率(%)

53.16

69.24

76.68

81.43

84.38

86.28

87.34

88.40

88.84

噴頭動作數(shù)

10

11

12

13

14

15

16

17

18

奏效次數(shù)

25

13

20

9

15

11

9

6

6

奏效率(%)

0.62

0.32

0.49

0.22

0.37

0.27

0.22

0.15

0.15

累計奏效率(%)

89.46

89.78

90.27

90.49

90.86

91.13

91.35

91.50

91.65

噴頭動作數(shù)

19

20

21~25

26~30

>30

未計噴頭動作數(shù)

未奏效次數(shù)

奏效次數(shù)

3

12

16

12

19

107

170

奏效率(%)

0.07

0.30

0.39

0.30

0.47

2.63

4.19(未奏效)

累計奏效率(%

91.72

92.02

92.41

92.71

93.18

95.81

100(閉合)

再來看看未奏效原因分析表[3](見表3)：超過半數(shù)的不成功案例是因為供水閥門被關閉，這是現(xiàn)在自動噴水滅火系統(tǒng)中必須采用信號閘閥的 原因；爆炸性火災從來就是一種災難，難已撲救，應以預防為主；普及噴淋系統(tǒng)設置場所、改正建筑物自身缺點可以提高滅火成功率。

表31969~1978年紐約8000座高層建筑4061次火災中自動噴水系統(tǒng)未奏效原因分析表

原因

分析

閥門被

關閉

閃燃或

爆炸性

火災

縱

火

只部分樓層設有系統(tǒng)

建筑物

缺點

暴露面

過大

貯水箱

放空

其它

原因

次數(shù)

88

26

12

12

10

8

3

11

百分比（%）

51.76

15.29

7.06

7.06

5.88

4.71

1.77

6.47

累計百分比（%）

51.76

67.05

74.11

81.17

87.05

91.76

93.53

100

附注：之所以選用"技術遠不如目前發(fā)達"[1]的1969~1978年間的資料，是因為現(xiàn)代的自動噴水滅火系統(tǒng)更完善，早期的統(tǒng)計數(shù)據(jù) 更有代表性。

最能說明自動噴水滅火系統(tǒng)效能的一起火災案例[3]是：1991年2月23日美國賓夕弗尼亞州費城子午廣場1號高層辦公樓(僅地下室和第30、31 、34、35層設有自動噴水滅火系統(tǒng))發(fā)生火災，大火自第22層一直燒到了第30層，燃燒時間已達11個多小時，消防隊員為避免更大傷亡(已死3名 )決定撤退，結(jié)果奇跡般地靠第30層開放的9個噴淋頭控制和撲滅了大火。因此費城市總結(jié)強調(diào)："任何時候都要記住這次火災的教訓，不 管何時建造的高層建筑，都要有水噴淋系統(tǒng)的保護"[3]。9個噴淋頭，系統(tǒng)流量也就在12L/s左右。此例也可看出上海市消防局推廣普及 "簡易自動噴水滅火裝置"[4]是務實的做法。

超流量的自動噴水滅火系統(tǒng)并不安全有效，經(jīng)濟合理性也差。90%的成功撲救火災案例只開放了6個噴頭，系統(tǒng)流量不到10L/s，如果選用 21.3L/s(中危險II級)的噴淋泵，流量都超出了1倍以上，泄壓閥非設置不可，而且要求泄壓閥具有良好的性能，但系統(tǒng)一直處于超壓工作狀態(tài) ，是否安全值得質(zhì)疑。

回頭再看看8.4m梁距[2]的噴頭布置，每個大梁格內(nèi)(8.4X8.4m)布置了4X4=16個噴頭，顯然是多了(正常的應是6~8個)，噴水強度高達17.35 L/min.m2，比嚴重危險(II)級的噴水強度(16L/min.m2)還要大（開發(fā)商不心痛嗎？）。考慮梁的障礙而將梁兩側(cè)的噴頭加密到1.6m左右，跳噴 現(xiàn)象隨之而來。超流量不安全、跳噴也不安全。多出的水池儲量和大功率水泵、多出的噴頭和管道除了能增加造價外，確實不能給我們一個高 成功率的保證。

3 結(jié)語

自動噴水滅火系統(tǒng)作為當今世界上公認的最為有效的自救滅火系統(tǒng)，其可靠性、經(jīng)濟性、奏效率應當是設計人員所追求和發(fā)揚光大的，也是 規(guī)范制定人員的初衷。梁柱布置不應當成為確立系統(tǒng)流量的依據(jù)。規(guī)范9.1.3條的計算結(jié)果應受到5.0.1條的制約，當超出較多時，應予以調(diào)整 。

參考文獻

1.中華人民共和國公安部.GB50084-2001 自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范.北京.中國計劃出版社，2001

2.張永峰.對汽車庫自動噴水滅火系統(tǒng)設計的一些看法.給水排水，2002，28(4)：88~89

3.張永勝，等.自動噴水滅火系統(tǒng).消防技術與產(chǎn)品信息(增刊,1997年12月修訂版)：2,232~233

4.張兆憲，等.低壓灑水噴頭和簡易自動噴水滅火裝置.給水排水，2002，28(3)：94~96