河北建设勘察研究院有限公司 河北石家庄 050000
摘要：[目的]本文就河北建勘南厂区1#、2#库房自动喷水灭火系统设计为例，详细阐述了自动喷水灭火系统在仓库设计中的实际应用；[方法]通过对自动喷水灭火系统在仓库实际工程设计的阐述，由系统选型到系统设计一一做了分析；[结果]仓库自喷设计重点是系统选型，需根据最大净空高度、最大储物高度、火灾危险性、货物类别、环境温度等确定。难点是喷头布置和水力计算，喷头布置应满足规范最大最小间距要求和梁间布置喷头距离要求，并需根据仓库净空高度和储物高度考虑是否设置货架内置洒水喷头；水力计算应根据作用面积内开放喷头数、喷头流量系数计算喷淋管径、水头损失，确定系统设计流量和水压。经计算，丙类仓库的自喷用水量和所需水压一般比其他民用建筑大很多；[结论]自喷在仓库给排水设计中占有相当大的比重，应与甲方沟通好仓库危险性、储物类别、净空高度等，紧密结合规范设计出经济、安全、合理的水灭火系统。
关键词：箱装发泡塑料；复合喷头；支管流量系数
1 引言
河北建设勘察研究院有限公司南厂区内拟新建5座仓库，建设地点为河北省石家庄元氏县。1#、2#库房单个工程总建筑面积：10385.76m2，火灾危险性分类为丙类第2项。设计内容包括：消火栓系统、自动喷水灭火系统、排水系统及灭火器配置系统。现就本次设计主要探讨一下自动喷水灭火系统在仓库设计中的应用。
2 工程概况
1#、2#库房为相同建筑，均为地上一层，建筑檐口高度9.69米，最大净空高度9.61米（本仓库屋面为斜屋面，根据《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017第5.0.4条的条文解释，最大净空高度当顶板为斜面时为室内地面到屋脊处的垂直距离。最大净空高度为仓库的自动喷水灭火系统设计选型的重要设计依据）。防火设计的耐火等级为二级，工程项目等级为中型。仓库的火灾危险性分类为丙类第2项，储物类别为箱装发泡塑料。本仓库未指明储存方式为堆垛还是货架。建筑结构形式为门式钢架结构。
3 系统选型
因本仓库储物类别为箱装发泡塑料，根据《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017（以下简称喷规）以下两条规定：1.第4.2.7条第2款，最大净空高度不超过12.0m且最大储物高度不超过10.5m，储物类别为箱装发泡塑料的仓库宜采用早期抑制快速响应喷头（又名ESFR喷头）的自动喷水灭火系统。2.第4.2.8条第2款，最大净空高度不超过7.5m且最大储物高度不超过6m，储物类别为箱装发泡塑料的仓库宜采用设置ESFR喷头的自动喷水灭火系统。结合本仓库最大净空高度9.61m，本设计选用ESFR喷头的自动喷水灭火系统。
喷规第4.2.7条还规定采用ESFR喷头时，系统应为湿式系统。因本建筑为仓库，室内无采暖，达不到喷规第4.2.2条要求的湿式系统环境温度不低于4℃，所以本设计喷淋管道采用电伴热保温以达到温度要求。这样便确定了本仓库自喷的系统形式为设置早期抑制快速响应喷头的湿式系统。
4 系统设计
4.1系统参数
按喷规的表5.0.5，采用早期抑制快速响应喷头的系统设计基本参数，因仓库最大净空高度9.61m超了9m，所以按箱装发泡塑料最大净空高度12m，最大储物高度10.5m一档选定设计参数。参数如下，喷头流量系数K=363，喷头设置方式为下垂型，喷头最低工作压力为0.4MPa，喷头最大间距3.0m，喷头最小间距2.4m（布置喷头时，间距控制在2.4m到3m之间），作用面积内开放的喷头数12个。
4.2水源及供水设施
自喷系统的消防水源为地下消防水池，采用临时高压消防给水系统，地下消防水泵房设喷淋泵，喷淋系统由原厂区办公楼上的屋顶消防水箱及喷淋稳压装置稳压，满足系统所需压力。喷淋系统火灾延续时间为1小时。这里着重跟大家探讨一下仓库喷淋系统消防水箱及稳压装置的设计。
因仓库屋顶为斜屋顶，不太好设置屋顶消防水箱，但根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014（以下简称消规）第6.1.9条，一般仓库当设置高位消防水箱确有困难，且采用安全可靠的消防给水形式时，可不设高位消防水箱，但应设稳压泵。又根据喷规10.3.3条，采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，当按消规的规定可不设置高位消防水箱时，系统应设气压供水设备。因此，貌似可考虑采用在地下消防水泵房设置气压供水设备代替屋顶消防水箱。但喷规第10.3.3条同时又规定，气压供水设备的有效水容积，应按系统最不利处4只喷头在最低工作压力下的5min用水量确定。根据喷头流量计算公式q=K（10P）1/2，及上述系统采用的喷头流量系数K=363、喷头最低工作压力0.4MPa，得1只喷头5min用水量约为3.6m3，4只喷头5min用水量约为15m3，即气压供水设备的有效水容积约为15 m3。那么气压供水设备的总容积将达到几十立方，将大大增加泵房面积与造价。所以采用气压供水设备代替高位消防水箱的做法也并不是最佳选择。本次设计因厂区原有办公楼为5层，且设有屋顶消防水箱及稳压装置，所以可核实原有消防水箱容积及稳压设备参数加以利用。
4.3喷头布置
关于喷淋喷头布置规范规定有较多条款，应综合考虑。因该建筑结构形式为门式钢架结构，且屋顶没有吊顶，所以在顶板下的梁间布置洒水喷头，根据喷规7.1.6条第2款，当在梁间布置洒水喷头时，洒水喷头与梁的距离应符合本规范第7.2.1条的规定。喷规又有7.1.7条规定，采用下垂型的ESFR喷头时，喷头溅水盘与顶板的距离在150mm到360mm之间。7.1.14条规定，顶板为斜面时，坡屋顶的屋脊处应设一排喷头。并结合本文前述表5.0.5喷头最大、最小间距要求布置洒水喷头。
这里需要说明的一点是，本仓库未指明储存方式为堆垛还是货架，那么如果储存方式为货架时，需不需要设货架内置洒水喷头。依据喷规第5.0.8条，货架仓库的最大净空高度或最大储物高度超过本规范第5.0.5条的规定时，应设货架内置洒水喷头。而本仓库最大净空高度或最大储物高度未超5.0.5条的规定，所以可不设货架内置洒水喷头。
喷淋配水管的布置：因规范规定顶板为斜屋面时，喷头应垂直于斜面，所以喷淋支管按垂直于屋顶斜度方向布置，施工时会方便很多；配水管两侧每根配水支管控制的喷头数量还应满足喷规8.0.8条的规定，即仓库危险级时不应超过6只。
4.4水力计算
接下来介绍本次自喷系统设计的水力计算。自动喷水灭火系统的水力计算是自动喷水灭火系统的灵魂，不但涉及系统的经济性，而且还涉及系统的可靠性，我们在设计中应认真对待水力计算问题。水力计算的主要内容如下，系统管网计算——确定系统管网的最经济管径、系统设计流量计算、系统所需的水压力，以及系统压力平衡计算等。根据自动喷水灭火系统设计手册，水力计算的步骤如下：
（1）分析判断保护对象的性质、划分危险等级和选择系统。
（2）确定作用面积和喷水强度。
（3）确定喷头的形式和保护面积。
（4）确定作用面积内的喷头数。
（5）确定作用面积的形状。
（6）确定第一个喷头的压力和流量。
（7）计算第一根支管上各喷头流量、支管各管段的水头损失，以及支管流量和压力，并计算出相同支管的流量系数。
（8）根据支管流量系数计算出配水干管各支管的流量和各管段的流量、水头损失。并计算出作用面积内的流量、压力和作用面积流量系数。
（9）计算系统供水压力或水泵扬程。
（10）确定系统水源和减压措施。
结合本文前述内容，本项目采用早期抑制快速响应喷头，喷头流量系数K=363，喷头最低工作压力为0.4MPa，作用面积内开放的喷头数12个，本项目水力计算的重点和难点为确定最不利作用面积第一个喷头的压力和流量，及上述计算的步骤7和步骤8。第一个喷头的压力选最低工作压力0.4MPa，第一个喷头的流量根据公式q=K（10P）1/2、流量系数K=363、工作压力0.4MPa，算得为12.1L/S。
图1 水力计算示意图
Fig.1 Schematic diagram of hydraulic calculation
1-7管段和9-8管段具有相同的支管折算流量系数，当算得7点压力和流量时，可把1-7管段看做一个复合喷头，根据公式q=K（10P）1/2算得其支管折算流量系数K=2057，则9-8管段支管折算流量系数也就为2057。管段8-15为喷淋主管段，按步骤8即可算得系统总流量和入口压力。
由上表可知，丙二类仓库的自喷用水量和所需水压比其他民建大很多，设计时应认真进行水力计算确定。
5 结语
本文通过对自动喷水灭火系统在仓库实际工程设计的阐述，由系统选型到系统设计一一做了分析。笔者认为自喷在仓库给排水设计中占有相当大的比重，既有重点又有难点。尤其是系统选型，应及时与建设方沟通确定仓库危险性分类、储物类别、及最大净空与储物高度。并紧密结合规范要求，设计出合理、安全、经济的自动喷水灭火系统。笔者通过此文介绍了本人的设计经验，请广大同行与专家一同研究、探讨，文中难免存在纰漏与不足，欢迎大家批评、指正。
参考文献：
［1］姜文源，黄晓家自动喷水灭火系统设计手册编委会. 自动喷水灭火系统设计手册. 北京：中国建筑工 业出版社，2002：269.
［2］中华人民共和国公安部. 自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2017）. 北京：中国计划出版社，2017.
［3］中华人民共和国公安部. 自动喷水灭火系统施工及验收规范（GB50261-2017）. 北京：中国计划出版社，2017.
论文作者:闫春燕
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第7期
论文发表时间:2019/10/14
标签：喷头论文; 仓库论文; 系统论文; 流量论文; 灭火系统论文; 高度论文; 水力论文; 《建筑细部》2019年第7期论文;