摘要：自動(dòng)跟蹤射流滅火系統(tǒng)在大空間鋼結(jié)構(gòu)廠房中的防火運(yùn)用越來(lái)越廣泛。結(jié)合實(shí)際的工程案例，闡述噴射型自動(dòng)射流滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)自動(dòng)跟蹤射流滅火系統(tǒng)在大空間鋼結(jié)構(gòu)廠房中的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行分析，共同探討自動(dòng)跟蹤射流滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而為行業(yè)同仁提供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)跟蹤射流滅火系統(tǒng)；大空間鋼結(jié)構(gòu)廠房；滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：X913.4" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " "文章編號(hào)：2096-1227（2024）07-0001-03

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，為適應(yīng)生產(chǎn)工藝的需要，廠房（倉(cāng)庫(kù)）的跨度、高度和面積都在不斷增加。在這種需求背景下，常規(guī)的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)已不能滿足此類建筑的防火要求。自動(dòng)跟蹤射流滅火系統(tǒng)（下稱“系統(tǒng)”）在高大空間廠房（倉(cāng)庫(kù)）中的應(yīng)用需求日益凸顯。

1 自動(dòng)跟蹤射流滅火系統(tǒng)在大空間鋼結(jié)構(gòu)廠房中的設(shè)計(jì)過(guò)程

1.1" 設(shè)計(jì)步驟與要求

根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)類型、建筑結(jié)構(gòu)、空間高度、功能布局、火災(zāi)類別、火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)等信息，依據(jù)GB55037—2022《建筑防火通用規(guī)范》，綜合判斷該場(chǎng)所適用的噴水滅火系統(tǒng)。

依據(jù)GB51427—2021《自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（下稱“標(biāo)準(zhǔn)”）中第3.2條款的規(guī)定選擇合適的系統(tǒng)類型。

根據(jù)防護(hù)區(qū)域的長(zhǎng)徑比來(lái)確定系統(tǒng)主管道的布置走向，確定滅火裝置的設(shè)計(jì)范圍，繪制出簡(jiǎn)圖。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中第4.4.1條規(guī)定：系統(tǒng)每臺(tái)滅火裝置之前的供水管路應(yīng)布置成環(huán)狀管網(wǎng)。環(huán)狀管網(wǎng)的管道管徑應(yīng)按對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)流量確定。

管道要求：主管位置應(yīng)根據(jù)場(chǎng)景布置，原則上能低掛而不高掛，能縮短而不冗長(zhǎng)，橫平豎直，不歪斜。以不妨礙工藝生產(chǎn)需要為原則，盡量縮短主管與用水點(diǎn)之間的距離。

布點(diǎn)要求：應(yīng)保證至少2臺(tái)滅火裝置的射流能到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任一部位。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中第4章的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、水力計(jì)算、水泵系統(tǒng)選型、優(yōu)化草圖、繪制施工圖、編制設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)等。

對(duì)于場(chǎng)景處于不規(guī)則形狀的，可以通過(guò)靠近邊緣為圓心畫(huà)出保護(hù)半徑范圍，再確定第2臺(tái)裝置的布置間距。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中第4.2.11條款的規(guī)定，滅火裝置與端墻之間的距離不宜超過(guò)滅火裝置同向布置間距的一半。

1.2" 案例概況

某丙類單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度為75.20m，寬度為42.20m，總建筑面積3173.44m2，建筑高度11.00m；消防泵房位于地下，消防水池有效容積和高位消防水箱有效容積均滿足項(xiàng)目需求?，F(xiàn)需對(duì)本廠房進(jìn)行自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其他條件均滿足消防規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3" 設(shè)計(jì)計(jì)算

1.3.1" 系統(tǒng)選型

根據(jù)項(xiàng)目概況，本建筑單體火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為中危險(xiǎn)Ⅱ級(jí)，建筑高度11.00m，選擇自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)明顯不合適也不經(jīng)濟(jì)，但可選擇噴射型自動(dòng)射流滅火系統(tǒng)、噴灑型自動(dòng)射流滅火系統(tǒng)或自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)[1]。本案例選擇ZDMS0.6/10S-JXP型噴射型自動(dòng)射流滅火系統(tǒng)，單臺(tái)滅火裝置的流量不小于10L/s，噴水持續(xù)時(shí)間不小于1h，額定工作壓力上限為0.8MPa，額定工作壓力時(shí)的最大保護(hù)半徑28m，最小安裝高度8m，最大安裝高度25m。

1.3.2" 繪制簡(jiǎn)圖

本案例中單體形狀為長(zhǎng)方形，寬度為42.2m，系統(tǒng)的最大保護(hù)半徑為28m，對(duì)向設(shè)置存在重疊保護(hù)部分，故而滿足規(guī)范要求。實(shí)際上，市場(chǎng)上10L的消防水炮類產(chǎn)品經(jīng)測(cè)試其保護(hù)半徑已達(dá)35m，但是標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了10L噴射型自動(dòng)射流滅火裝置的保護(hù)半徑為28m，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)仍然按照保護(hù)半徑不大于28m的參數(shù)來(lái)計(jì)算。

當(dāng)場(chǎng)景寬度大于28m時(shí)，可以采用“口”字形或“日”字形進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)對(duì)稱布置，均衡水壓[2]。“日”字形布置相比較“口”字形布置而言，管道比較多，本文以“口”字形布置為例。無(wú)論采用何種布置形狀，均可以利用常用的直角三角形勾股定理來(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)間距。

系統(tǒng)布點(diǎn)設(shè)計(jì)間距計(jì)算：

a2/4＋b2=c2 （1）

式中：a——滅火裝置的設(shè)計(jì)間距，m；

b——場(chǎng)景的區(qū)域保護(hù)寬度，m；

c——滅火裝置的保護(hù)半徑，m。

已知b=21.1m，c=28m，經(jīng)計(jì)算a==36.58m

此間距數(shù)值為理論值，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)場(chǎng)景實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，原則上所設(shè)計(jì)的間距不大于此值即可。如果在端墻或大型障礙物阻隔的情況下應(yīng)增加系統(tǒng)布點(diǎn)的數(shù)量和位置，防止漏保。通常做法是在室內(nèi)四角處分別增加滅火裝置。

主管道管徑計(jì)算：

（2）

式中：D——水管管徑，m；

Q——用水量，L/s，按2只水炮同時(shí)射流計(jì)量，取值20L/s；

v——管網(wǎng)中水流速度，m/s，取1.5～2.5m/s。

經(jīng)計(jì)算，D=113mm

經(jīng)圓整，取主管道管徑為DN150。

當(dāng)場(chǎng)景寬度小于28m時(shí)，可以直接利用常用的直角三角形勾股定理來(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)間距，過(guò)程同上。布點(diǎn)時(shí)既可以“口”字形或“日”字形布點(diǎn)也可以“一”字形布點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看建議“一”字形布點(diǎn)。

1.3.3" 計(jì)算校核

本案例計(jì)劃選用的ZDMS0.6/10S-JXP型噴射型自動(dòng)射流滅火系統(tǒng)，產(chǎn)品額定工作壓力pe=0.6MPa，額定流量qe=10L/s。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力p0=0.6MPa。主管道為DN150的國(guó)標(biāo)鍍鋅鋼管，沿廠房?jī)?nèi)室四周敷設(shè)，安裝高度為8m，支管均為DN50的國(guó)標(biāo)鍍鋅管與滅火裝置系統(tǒng)配套。L主=242.8m，L支=30m，主截止閥（DN150）6只，正三通（DN150）6只。滅火裝置采用懸吊式安裝，炮頭可以水平360°旋轉(zhuǎn)和垂直90°～30°旋轉(zhuǎn)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算：

Q=ΣNn=1 （3）

式中：Q——系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，L/s；

N——滅火裝置的設(shè)計(jì)同時(shí)開(kāi)啟數(shù)量；

管道總水頭損失按下式計(jì)算：

Σh=h1+h2 （4）

h1=iL （5）

h2=0.01Σ （6）

式中：Σh——水泵出口至最不利點(diǎn)滅火裝置進(jìn)口的管道總水頭損失，MPa；

h1——沿程水頭損失，MPa；

h2——局部水頭損失，MPa；

i——單位長(zhǎng)度管道的沿程水頭損失，MPa/m；

L——計(jì)算管道長(zhǎng)度，m；

——局部阻力系數(shù)；

v——管道內(nèi)的平均流速，m/s；

g——重力加速度，m/s2。

管道內(nèi)的平均流速按下式計(jì)算：

（7）

式中：qg——管道設(shè)計(jì)流量，L/s；

π——圓周率；

dj——管道的計(jì)算內(nèi)徑，m，取值按管道內(nèi)徑減少1mm確定。

單位長(zhǎng)度管道的水頭損失按下式計(jì)算：

（8）

式中：Ch——海澄威廉系數(shù)，鍍鋅管取值120。

消防水泵的設(shè)計(jì)壓力按下式計(jì)算：

P=0.01Z+Σh+Pe-hc （9）

式中：P——消防水泵或消防給水系統(tǒng)所需要的設(shè)計(jì)壓力，MPa；

Z——最不利點(diǎn)處滅火裝置進(jìn)口與消防水池最低水位或系統(tǒng)供水入口管水平中心線之間的高程差，m；

Σh——水泵出口至最不利點(diǎn)處滅火裝置進(jìn)口管道水頭總損失，MPa；

hc——消防水泵從城市市政管網(wǎng)直接抽水時(shí)城市管網(wǎng)的最低水壓，MPa。

根據(jù)公式（3）和（8），考慮到2只水炮同時(shí)射流，故qg=20L/s。

i MPa/m

根據(jù)公式（5），主管為DN150的國(guó)標(biāo)鍍鋅管，L主＝242.8m。

h1=iL=1.105×10-4×242.8=0.0268MPa/m

根據(jù)公式（6）計(jì)算局部水頭損失比較復(fù)雜，可以采用當(dāng)量長(zhǎng)度法計(jì)算，管件的當(dāng)量長(zhǎng)度按照標(biāo)準(zhǔn)附錄A確定。

到達(dá)最不利點(diǎn)的局部損失h2=4.3+0.9×6+9.1=18.8m

根據(jù)公式（4），計(jì)算水泵出口至最不利點(diǎn)的管道總水頭損失。

Σh=h1+h2=18.8×0.01+0.0268=0.2148MPa

根據(jù)公式（9），因采用消防水池供水，故hc=0，Z=12m。

P=0.01Z+Σh+pe-hc=0.0112+0.2148+0.6-0=0.9348MPa

經(jīng)圓整，本次消防水泵量程合適選型為95m。

2 自動(dòng)跟蹤射流滅火系統(tǒng)在大空間鋼結(jié)構(gòu)廠房中的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題分析

2.1" 裝置選型問(wèn)題

市面上的自動(dòng)跟蹤射流滅火系統(tǒng)裝置規(guī)格型號(hào)很多，大部分是水平360°旋轉(zhuǎn)、垂直90°～30°旋轉(zhuǎn)型的掃射或?qū)さ氖街悄苎b置。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用于大空間場(chǎng)景來(lái)看，在設(shè)計(jì)時(shí)建議選用多方位自動(dòng)旋轉(zhuǎn)跟蹤定位功能的產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)前要充分了解所選產(chǎn)品的噴射角度、噴射強(qiáng)度和噴射模式等參數(shù)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范選擇適合設(shè)計(jì)場(chǎng)景的系統(tǒng)型號(hào)[3]。

2.2" 裝置布點(diǎn)問(wèn)題

大空間廠房上空多為鋼結(jié)構(gòu)，屋頂結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，且結(jié)構(gòu)承壓有限。此時(shí)在布點(diǎn)時(shí)除了要充分考慮大空間內(nèi)的其他機(jī)電設(shè)備布置、生產(chǎn)工藝和裝飾美觀要求外，還要重點(diǎn)考慮鋼結(jié)構(gòu)廠房本體所要增加的荷載。首選是將裝置懸掛于梁架上，充分發(fā)揮裝置的噴射角度范圍[4]。在不具備增加鋼結(jié)構(gòu)荷載的情況下，將裝置固定于柱或承重墻壁處，但此時(shí)的裝置噴射角度不能達(dá)到360°。

2.3" 障礙遮擋問(wèn)題

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不可避免地出現(xiàn)大空間廠房?jī)?nèi)有部分柱子或其他障礙遮擋射流水柱問(wèn)題。此類問(wèn)題不影響系統(tǒng)的設(shè)置和使用，沒(méi)有必要增加系統(tǒng)裝置來(lái)達(dá)到無(wú)死角。原因一：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中第4.8節(jié)的規(guī)定：系統(tǒng)在自動(dòng)控制狀態(tài)下，至少有1臺(tái)且最多2臺(tái)滅火裝置自動(dòng)開(kāi)啟射流，且其射流應(yīng)能到達(dá)火源進(jìn)行滅火。說(shuō)明在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到了1臺(tái)被部分遮擋，另一臺(tái)依舊可以射流覆蓋。原因二：在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)場(chǎng)景往往選擇的是對(duì)射方式，所有存在死角的范圍和概率極小，在實(shí)際運(yùn)用中可以忽略不計(jì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術(shù)在大空間鋼結(jié)構(gòu)廠房中的運(yùn)用越來(lái)越廣，其結(jié)合視頻聯(lián)動(dòng)技術(shù)，配套智能型探測(cè)性能，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)定位、掃射范圍廣和迅速啟動(dòng)的功能，有效地解決了建筑荷載、火災(zāi)探測(cè)、撲救困難、投資成本、運(yùn)行維護(hù)等多方面的實(shí)際問(wèn)題[5]。同時(shí)隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)會(huì)有更多的智能產(chǎn)品出現(xiàn)，以適應(yīng)新形勢(shì)下特殊場(chǎng)景的滅火工作。

參考文獻(xiàn)

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