1 中冶南方武汉建筑设计有限公司 武汉 470077；
2.武汉都市环保工程技术股份有限公司 武汉 470071
摘要：近年来，细水雾自动灭火系统以其安全环保、灭火高效、水渍损失小，可靠性高及安装维护方便等优势，引起了消防界的广泛重视。自该技术投入应用以来，国内多地及国家档案行业分别发布实施了相关的地方和行业标准以规范和指导其在实际工程中的具体应用，但国家规范GB50898-2013的正式发布，对该系统进行了更为严格的规范和限制。以工程设计实例，对国家规范在实际执行中遇到的疑问及该系统设计中应注意的问题进行探讨和总结，为今后设计提供借鉴。
关键词：细水雾灭火系统；防护区；开式系统；泵组系统
Keywords： Water mist extinguishing system；Protection zone； Open system； Pump set of system
前言
细水雾灭火系统是采用特殊喷头在压力作用下喷洒细水雾进行灭火或控火的一种环保、高效的固定式灭火系统，具有先进的双作用灭火机理：水从一种特殊材料的喷头喷出时，形成粒径在10-100μm的水雾，比表面积小，遇火后迅速汽化，体积可迅速膨胀1700～5800倍，吸收大量的热，使燃烧表面温度迅速降低；同时，水汽化后形成水蒸气，将燃烧区域整体包围和覆盖，使燃烧因缺氧而窒息。
在细水雾的研究与应用方面，欧美起步较早，1996年美国发布了世界上第一个细水雾灭火系统的设计标准（NFPA750－1996）之后，细水雾灭火技术得到了快速发展。许多发达国家在经历了数十年的理论性探索后，自20世纪90年代初已步入了应用性试验研究阶段，广泛应用于船舶、舰艇、变电站、电信设备、图书馆、档案馆、银行、实验室等场所。2001年8月，中国公安部消防局发布了公消[2001]217号文，该文规定在我国可以使用高压细水雾等作为哈龙替代品，自此细水雾灭火系统在我国开始进入探索和初步发展阶段，目前我国正处于国外产品引入、国内产品跟进的发展阶段，还有很大的提升和进一步完善的空间。因该技术具有诸多的灭火优势，未来在很多领域都将有巨大的应用前景[1]。
在规范标准方面，自该技术投入应用以来，北京、广州、湖北等十几个省市及国家档案行业分别发布实施了相关的地方和行业标准[2，3，4，5]以规范和指导细水雾灭火的实际应用。继而，2015年《细水雾灭火系统技术规范》（GB50898-2013）的正式颁布，更是为该系统的设计施工提供了更有力的依据和保障，但国家规范在某些规定上较各地的标准及行业规范有更严格的要求，同时也给设计人员带来一些困惑，下面以一个实际工程设计为例进行简要分析。
1 工程概况
本工程为某一县级新建档案馆，总建筑面积7149.6㎡，为建筑高度＜24m的多层公共建筑。各层主要功能：一层、三层为纸质档案库房，二层为实物档案库房、对外服务用房及接收档案用房（接收和临时存放室及除尘消毒室），四层为特藏室、电子档案室、信息化技术用房及办公用房。
根据相关规范[6]规定及业主方的要求，本工程档案库房及接收档案用房采用高压细水雾灭火系统，现针对项目情况对该灭火系统的设计方案进行比选，最终达到设计合理经济的目的。
2.系统设置概述
根据业主要求，对本工程档案库房及接收档案技术用房共计10间房设置高压细水雾灭火系统进行保护，各房间的基本分布情况如表1所示：
3.系统设计
3.1系统的选型与设置
本工程库房及相关的技术用房设置细水雾灭火系统保护，根据火灾危险性及其火灾的特性，采用全淹没应用方式的开式泵组系统。系统由供水装置、过滤装置、控制阀、细水雾喷头等组件和供水管道组成。
本工程需保护的房间共计有10间，在进行系统选型时存在防护区概念的疑问，行业规范只对系统保护的一个防护区面积和容积经行了限制，并未对防护区数目进行限制，而国家规范明确采用全淹没应用方式的开式系统，其防护区数量不应大于三个，这一条文给设计上带来较大的困扰。因为其对防护区的概念没有明确的说明，疑问1是：在满足单个防护区容积（对于泵组系统不超过3000m3，）要求的前提下，一个独立的房间即为一个防护区还是同一防火分区的多个房间可以看成一个防护区，这一概念对系统的设置尤为重要，直接关系到系统数量的设置及工程的造价。例如本工程若按前者理解即每个房间即为一个防护区，则共需设计四套高压细水雾系统，而按后者理解每套泵组控制3个防护分区，每个防护分区容积3000m3左右，则只需设计一套系统，而一套系统的预算在600万左右，两种理解方式对工程造价的影响显而易见。笔者认为按照前者的理解此项规定有点过于严格，工程设计中尤其是档案馆一类的小型公建，根据其使用需求，库房和技术用房的面积往往不大而且数量较多，若每个房间看做一个防护区则系统数量设置过多，不经济，势必会制约细水雾灭火系统的应用和推广[7]。疑问2是：国家《建筑设计防火规范》明确规定，民用建筑同一时间内的火灾起数按一起确定，一座建筑划分有不同的防火分区，而防火分区是指采用防火分隔措施划分的、能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部区域（空间单元），这个时间一般在三个小时左右，而高压细水雾的持续喷雾时间为30min，若考虑系统只在一个防火分区发生作用，故是否可认为同一防火分区只要不超过三个防护区即可。
这一问题上，由于国家现行规范对此没有一个明确的解释，笔者通过对各地方标准及国标图集12SS209[8]的学习（图集中系统示意图并非是按三个防护区绘制，而是出现了第N防护区），并向当地相关审查部门咨询征求意见，最终确定设计方案按一个防火分区内不超过三个防护区，同时一套泵组控制的最大保护容积不大于9000m3进行系统设计，其中三层的纸质档案库房2为分区应用系统。建筑每一层为一个防火分区，防护区的划分及系统的设计如表2所示。本项目高压细水雾灭火系统原理见图1。
图1 细水雾灭火系统原理图
3.2 喷头及泵组的选型
3.2.1喷头的选型
根据档案馆行业规范《档案馆高压细水雾灭火系统技术规范》DAT5-2009中喷头最佳流量系数的选型及国家规范中要求的最小喷水强度的规定，根据保护对象的火灾危险性及空间尺寸选用高压细水雾喷头。
3.2.2 喷水强度的确定及泵组的选型
按照开式系统最大保护区同时开启喷头总流量比较后选择较大的流量来进行泵组的选型，本系统最大流量防护区为三层纸质档案库2（最大一个防护区面积为740㎡），采用分区应用系统。其中喷头的安装间距不大于3.0m，不小于1.5m，距墙不大于1.5m。
国家规范明确喷头的设计工作压力≥10MPa的情况下，系统的最小喷雾强度在喷头的安装高度≤3.0m时为1.0L/min·㎡，＞3.0m且≤5.0m的安装高度时为2.0L/min·㎡，喷雾强度相差一倍。
（1）、喷头的安装高度不超过3m。
系统的最小喷雾强度在喷头的安装高度≤3.0m时为1.0L/min·㎡，保护区采用K=1.0开式喷头，q=10L/min，根据喷水强度和作用面积估算系统的设计流量约为682 L/min，可选用高压细水雾泵组一套，七用一备，Q=700L/min。
（2）、喷头的安装高度＞3.0m且≤5.0m。
系统的最小喷雾强度在喷头的安装高度＞3.0m且≤5.0m时为1.0L/min·㎡，保护区采用K=2.0开式喷头，q=20L/min，根据喷水强度和作用面积估算系统的设计流量约为1364L/min，流量值较大，查阅国标图集12SS209《细水雾灭火系统选用及安装》及调查市场上的泵组系统，均很难选到流量如此大的泵组，而且对于档案库房的使用要求来讲也不需要很大的净高，因此综合考虑业主的使用要求及经济比较，确定细水雾喷头于吊顶下安装，吊顶高度为3.0m，设计最小喷雾强度按不小于1.0 L/min·㎡设计。
根据最大防护区喷头的布置及水力计算，系统的设计流量为680L/min，工作压力按照最不利点进行水力计算，计算公式采用Darcy-Weisbach（达西-魏斯巴赫）公式，计算结果：H=12.5MPa，故选用高压细水雾泵组一套，七用一备，Q=700L/min。
3.2.3其它设计参数的确定
开式系统的设计响应时间不大于30s，持续喷雾时间不小于30min，最不利点喷头工作压力不小于10MPa。
4 结语
本文结合工程实例，根据国家及行业规范完成了此档案馆细水雾灭火系统的设计，但是在项目的设计过程中，发现国家规范中仍有需要明确的地方：一是防护区概念的明确，此概念对设计参数的取值至关重要；二是对于大空间的房间如何进行防护区的划分，划分数量多难以满足国家规范关于防护区数量不大于三个的要求，划分数量少可能会出现设备选型较大，甚至选不到设备的情况。故在此希望规范组及业内专家能对其中相关疑问作出明确，以便更好的指导实际应用，同时设计人员也需仔细推敲，慎重考虑设计方案，在满足规范要求的前提下做到经济合理。
参考文献
[1] GB50898-2013，细水雾灭火系统技术规范[S].北京：中国计划出版社，2013.
[2] DA/T45-2009，档案馆高压细水雾灭火系统技术规范[S]
[3] DBJ/T15-41-2005，细水雾灭火系统设计、施工及验收规范[S]
[4] DBJ01-74-2003，细水雾灭火系统设计、施工及验收规范[S]
[5] DB42/282-2004，细水雾灭火系统设计、施工及验收规范[S]
[6] GB 50016-2014，建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2014.
[7] 吴平，栗心国.细水雾灭火系统在档案馆中的设计优化探讨[J].给水排水，2016，42（10）：100-103
[8] 12SS209，细水雾灭火系统选用及安装[S].北京：中国计划出版社，2012.
论文作者:赵丽伟1,崔鹏2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/31
标签：水雾论文; 喷头论文; 系统论文; 防护论文; 灭火系统论文; 高压论文; 档案论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;