关键词：消防系统 改进 电气厂房
1.引言
消防系统和相关消防设施是与安全相关的重要辅助系统，是安全设计的一个重要组成部分。
2.电气厂房消防系统介绍
电气厂房消防系统管道设计部分的固定喷水设施主要有自动喷水系统（闭式）、中速水喷雾系统（开式）。自动喷水系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统,可分为闭式系统和开式系统。
2.1闭式系统
主要用于固体火灾，闭式系统包含以下几种类型；
1)湿式自动喷水灭火系统：管网中始终充满有压水，发生火灾时，靠闭式喷头热敏元件受热破裂引起水流流动进而启动报警阀，系统开始工作；
2)干式自动喷水灭火系统：管网中平时没有水，一般管网中充有空气，发生火灾时，喷头受热破裂，管网中压力下降进而启动报警阀，系统开始工作；
3)预作用喷水灭火系统：管网中平时为干管，发生火灾时，比喷头热敏元件更灵敏的火灾探测系统先启动，使管网由干式变为湿式，当环境温度继续上升时，喷头破裂，系统开始工作。
2.2开式系统
主要用于火灾的蔓延速度快，闭式喷头的开放不能及时使喷水有效覆盖着火区域的场所或是室内净高较大且必须迅速扑灭初期火灾的场所，开式系统包含以下几种类型。
1)雨淋系统：采用开式洒水喷头，通过雨淋阀联锁传动管或火灾自动报警系统用于灭火
2)水幕系统：采用水幕喷头，利用雨淋阀组控制启停，用于防护冷却和挡烟阻火分隔。
3)水喷雾系统：是利用专门设计的水雾喷头，在水雾喷头的工作压力下，将水流分解成径不超过1mm的细小水滴进行灭火或保护冷却的一种固定式灭火系统；水喷雾系统根据防护目的分为以下两种：
a)灭火系统：用于液体火灾、电气火灾（电缆）、固体火灾等。
b) 防火冷却：用于储罐等冷却。
3.电气厂房消防系统作用及原理
电气厂房消防系统的功能是为电气厂房提供火灾保护，消防水来自消防水分配系统。在楼梯间及走道附近设消火栓，部分房间配有固定式喷水设施。
电气厂房消防系统设置的自动喷水灭火系统采用闭式系统中的干式系统，采用隔离阀将管网分为干湿两部分，隔离阀前管道平时充满压力的水，隔离阀后至喷头平时管网为干管（管中为空管，未充水）。以一个房间或几个房间为一个防火单元，每个防火单元均设置隔离阀和流量开关控制该防火区的喷头进行灭火。
电气厂房消防系统中的自动喷水灭火系统工作原理：当火警探测系统探测到火灾信号后，由操作员到现场确认火灾是否发生。如果确定火灾发生且火情无法控制，则打开防火区上隔离阀使管网由干式转为湿式，温度继续上升时，闭式喷头中热敏元件爆裂，喷头洒水进行灭火。
水喷雾灭火系统采用中速水雾系统，保护对象主要为电缆，喷水强度为10L/min.m2，保护面积为保护对象（电缆和托盘）的外表表面积。如果电缆分层布置，保护面积应按整体包容电缆的最小规则形体的外表表面积确定。
水喷雾灭火系统工作原理：由火警探测系统探测火灾信号，将信号传送给DCS，DCS发出启动信号，击破熔断阀的玻璃泡后水喷雾灭火系统启动，喷头洒水灭火；也可由就地盘启动或熔断阀自身由于周围环境温度上升（93℃）玻璃泡破裂启动。
4.系统布置要求
4.1管道布置设计要求
管道的布置应该按照上游设计院出版的布置图进行设计。如上游设计院未出版上游文件且确认不出版时，应按下列原则进行配管设计：
1)管道的布置应符合流程图及管线清单的要求；
2)管道系统应布置在楼板下，如有困难，干管标高可降低但不宜低于通风管道；确实需要在风管（风管宽度超过1.2m）下布置时候，应与上游设计进行澄清是否需要增加喷头；
3)尽量避免凹型布置，如遇梁时，应将干管标高降低，并宜设置坡度坡向主干管；
4)管道的布置应考虑支架的生根；
5)水喷雾系统管道布置应环绕被保护对象或平行于被保护对象进行布置。
4.2喷头的布置要求
喷头布置应做到：
1）喷头不得互相喷淋；
2）喷头不得喷淋通风防火阀和排烟阀；
3）障碍物（风道、管道、照明……）不得妨碍雾化；
4）应采取各种措施（设备接地、表盘及喷淋管等）确保喷淋后的清理工作。
4.2.1闭式喷头的布置要求
喷头的布置应遵循上游文件的要求，如无相关上游文件时应遵循以下要求：
1)除吊顶型喷头及吊顶下安装的喷头外，直立型、下垂型标准喷头，其溅水盘与顶板的距离，不应小于75mm，不应大于150mm；如图4-1所示：
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图4-1 喷头溅水盘与顶板的距离
2)喷头距门窗孔洞口上表面的距离不应小于150mm；
3)当喷头溅水盘高于附近梁底或高于宽度小于1.2m 的通风管道腹面时，喷头溅水盘高于梁底、通风管道腹面的最大垂直距离应符合表1要求（对应图4-2）。表1
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图4-2 喷头与梁、通风管的距离
4)当喷头安装在不到顶的隔断附近时，喷头与隔断的水平距离和最小垂直距离应符合表2的要求（对应为图4-3）。
表2
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图4-3喷头与不到顶隔墙的水平距离
5)直立型、下垂型标准喷头的溅水盘以下0.45m、其他直立型、下垂型喷头的溅水盘以下0.9m范围内，如有障碍物或管道时，喷头与邻近障碍物的最小水平距离。(见表3及图4-4)
表3 喷头与邻近障碍物的最小水平距离
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图4-4 喷头与邻近障碍物的最小水平距离
6)直立型、下垂型喷头与靠墙障碍物的距离，应符合下列规定（对应为图4-5）：
a)障碍物横截面边长小于750mm时，喷头与障碍物的距离，应按下式确定：
a≥（e-200）+b
a-喷头与障碍物的距离； b-喷头溅水盘与障碍物底面的垂直距离；e-障碍物横截面边长；
b)障碍物横截面边长等于或大于750mm或a的计算值大于喷头与端墙距离的规定时，应在靠墙障碍物下增设喷头。.png)
图4-5喷头与靠墙障碍物的距离
4.2.2水雾喷头的布置要求
喷头的布置应遵循上游文件的要求，如无相关上游文件时应遵循以下要求：
1)水雾喷头数量应根据设计喷雾强度、保护面积和水雾喷头的特性按《水喷雾灭火系统技术规范》50219-2014计算确定，其布置应使水雾直接喷射和覆盖保护对象，当不能满足要求时应增加水雾喷头的数量。如图4-6（平面图）和图4-7（立面图）所示。
图4-6水雾喷头布置平面图
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图4-7水雾喷头布置立面图
2)水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程。
5.消防系统布置设计流程
5.1搜集设计输入文件
开展设计前需搜集以下资料：
1）相关系统手册（电气厂房消防系统手册）
2）喷头技术资料（闭式喷头、水雾喷头）
3）喷头安装手册
5.2确定管道、喷头布置形式
管道、喷头布置形式的确定应按对应布置图进行，如上游确认不出版布置图时宜按如下步骤进行：
1）根据管线清单确定管道设计范围及参数；
2）根据房间的总体布置确定主管（管道）位置，主管应顺直布置，避免过多转折；
3）根据房间面积（或被保护对面的面积）、喷头特性及管道压力（需上游提供）确定喷头间距；
4）根据本文中喷头的布置要求进行喷头的位置及朝向布置。
5.3消防系统布置设计
5.3.1闭式自动喷水系统的布置设计
2）根据流程图可知，房间布置有两根管线电气厂房消防管线。
3）喷头溅水盘与顶板距离为80mm，喷头安装手册为75~150mm，因此原则上喷头设计时应遵守80mm要求。
3）核实管道喷头距离天花板距离及距障碍物（电缆桥架图5-6）距离是否满足喷头安装的要求。
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图5-6喷头与天花板或障碍物的距离
4）喷头间距计算方法如下：
由公式1：D·As=K
K-流量系数； As-单个喷头的保护面积，m2；
P-喷头处设计压力，MPa；D-喷水强度，L/s min ；
得：As=K/D
a)喷头按照正方形布置
间距S=
b)按矩形布置：
5.3.2水喷雾系统的布置设计
电气厂房消防系统中速水雾喷头的布置
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由厂家资料可知采用喷射角的中速水雾喷头，最大的轴向距离与安装角度和流量系数的关系见图5-11，图5-12，图5-13。
图5-11 180°喷射角的最大轴向距离
图5-12 图5-13
喷头设计角度为45°，则根据图5-11可以查出K=59 时的最大轴向距离为0.8m；然后查图5-12，可以得到保护半径R约为2.1m。
图5-14喷头布置详图
若按照矩形布置，水雾喷头之间的距离不应大于1.4R；
若按照菱形布置，水雾喷头之间的距离不应大于1.7R
若按单排布置,水雾喷头之间的距离不大于2，式中b为喷头距墙的距离。
6.电气厂房消防系统设计存在的问题和设计改进
6.1 电气厂房消防系统中速水雾喷头
中速水雾喷头主要存在喷头安装没有朝向被保护对象。按规范《水喷雾灭火系统技术规范》50219-2014中的要求，喷头直接喷向被保护对象。
6.2 电气厂房消防系统闭式喷头
电气厂房消防闭式喷水系统主要存在喷头安装不符合喷头安装手册中关于喷头距离楼板及各类障碍物（如风管、隔断、隔墙等）距离的要求。
设计改进在尽量满足喷头布置原则和闭式喷头布置要求下，现场变更修改时还应遵循的原则有：
1)如管道有坡度，修改时不应改变原有管道的坡度；
2)管道修改应遵循管道让大管，管道与风管、电缆桥架分层布置原则；
3)管道修改尽量避免凹形布置，迂回布置，应顺直平整。
7.结论
电气厂房消防系统为电气厂房的灭火提供保护，灭火成功的关键因素之一在于能正确布置喷头间距及喷头位置，以保证发生火灾时喷头处流量和压力满足要求，被保护对象处有足够的喷水强度。随着消防科学技术的进步和消防规范的日益完善对消防系统的设计提出了更高要求，消防系统的设置应从严要求，在任何条件下都要保证其具有足够的安全性。
参考文献：
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[5] 50219-2014水喷雾灭火系统技术规范.
[6] GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范（2005 年版）
论文作者:赵晓东
论文发表刊物:《城镇建设》2020年4期
论文发表时间:2020/4/13
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