高層建筑內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧設(shè)計(jì)探討.doc

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高層建筑內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧設(shè)計(jì)探討 作 者：陳 芬（福州市建筑設(shè)計(jì)院總工程師） 提要 本文主要探討高層建筑內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹比較二種設(shè)計(jì)方法，推薦平面布置法。 關(guān)鍵詞 水噴霧柴油發(fā)電機(jī)房 直接噴射 完全覆蓋 設(shè)計(jì) 滅火系統(tǒng) 平面布置法 立體布置法 (一)概述 根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95-1997年局部修訂條文第7.6.6條“高層建筑內(nèi)的下列房間應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)：……7.6.6.4自備發(fā)電機(jī)房”，現(xiàn)設(shè)在高層建筑內(nèi)的自備發(fā)電機(jī)房應(yīng)設(shè)計(jì)水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而以往發(fā)電機(jī)房則是設(shè)計(jì)氣體滅火系統(tǒng)。目前柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)噴頭布置一般采用二種方法⑴平面布置方法；⑵立體布置方法。下面就這二種方法進(jìn)行探討。 (二)設(shè)計(jì)內(nèi)容 以某一16層的辦公樓為例，該樓在地下室內(nèi)設(shè)一組YGS-588型470kW自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組。 1.采用平面布置方法 由于高層建筑物內(nèi)的自備發(fā)電機(jī)組高度不大，油箱也不高，可用平面布置方法來(lái)設(shè)計(jì)高層建筑內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)。 ⑴確定保護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度： 柴油發(fā)電機(jī)房火災(zāi)定性為液體火災(zāi)。柴油發(fā)電機(jī)組燃油選用原則應(yīng)使燃油凝固點(diǎn)較氣溫低10℃，一般選0號(hào)柴油。0號(hào)柴油的閃點(diǎn)不低于65℃。查《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《噴霧規(guī)范》）表3.1.2，柴油發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)防護(hù)目的－－屬滅火，保護(hù)對(duì)象－－屬閃點(diǎn)60-120℃的液體，設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度Ｗ為20L/mimm2，持續(xù)噴霧時(shí)間為0.5h。 ⑵計(jì)算保護(hù)面積S： 發(fā)電機(jī)房的保護(hù)面積按機(jī)房實(shí)際使用面積來(lái)計(jì)算，計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除墻、柱的面積，經(jīng)計(jì)算S發(fā)電機(jī)＝50.15m2。 儲(chǔ)油間的保護(hù)面積為儲(chǔ)油間的實(shí)際使用面積，經(jīng)計(jì)算S儲(chǔ)油間＝3.20m2。 由于貯油間設(shè)在發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)，火災(zāi)時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)組威脅大，且其面積不大，可視其與發(fā)電機(jī)房為同一保護(hù)區(qū)，即水霧噴頭同時(shí)噴霧。 ⑶計(jì)算水霧噴頭的流量q： 要計(jì)算水霧噴頭的流量q，首先要確定水霧噴頭型號(hào)。為了節(jié)約投資應(yīng)選霧化角較大的噴頭，其在相同的水壓下保護(hù)面積較大。現(xiàn)發(fā)電機(jī)房水霧噴頭一般選用ZSTG10/114型高速?lài)娚淦鳎S銅材料）。該噴射器霧化角較大，流量適中，適用于保護(hù)閃點(diǎn)66℃以上的易燃液體，K＝43.8。 q＝K(10P)0.5，P＝0.35MPa（《噴霧規(guī)范》要求的最小滅火壓力） q＝43.8(100.35)0.5≈81.94L/min ⑷計(jì)算所需水霧噴頭的最小數(shù)量N： N發(fā)電機(jī)房＝S發(fā)Wq＝50.152081.94≈12個(gè) N儲(chǔ)油間＝S儲(chǔ)Wq＝3.202081.94≈1個(gè) ⑸噴頭布置： 合理地布置水霧噴頭，可以使噴霧均勻地完全覆蓋保護(hù)對(duì)象，確保噴霧強(qiáng)度?！秶婌F規(guī)范》第3.2.3條規(guī)定“水霧噴頭與保護(hù)對(duì)象之間的距離不得大于水霧噴頭的有效射程?！钡?.2.4條規(guī)定“水霧噴頭的平面布置方式可為矩形或菱形。當(dāng)按矩形布置時(shí)，水霧噴頭之間的距離不應(yīng)大于1.4倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑；當(dāng)按菱形布置時(shí)，水霧噴頭之間的距離不應(yīng)大于1.7倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑?！睉?yīng)根據(jù)噴頭有效射程、水霧錐底圓半徑來(lái)布置噴頭，也就是說(shuō)水霧要直接噴射到保護(hù)對(duì)象并完全覆蓋。根據(jù)“上消”廠家介紹水霧噴頭用于滅火時(shí)，其水平射程宜算到噴頭水平噴射曲線上線最高點(diǎn)止，當(dāng)P＝0.35MPa時(shí)，ZSTG10/114型噴頭的水平有效射程為1.70m，上線1.71m，下線2.5m；其垂直有效射程為3m。本設(shè)計(jì)實(shí)例按矩形布置噴頭，噴頭布置平面詳附圖(一)。噴射曲線可詳產(chǎn)品樣本。注意噴頭離油箱的距離≤0.7m。噴頭布置后，應(yīng)校核噴頭間距、水霧覆蓋情況。 a.發(fā)電機(jī)房： 發(fā)電機(jī)組高度按2m計(jì)，噴頭安裝高度距發(fā)電機(jī)組1.3m，水霧錐底圓半徑R為1.5m。 間距：1.4R＝1.41.5＝2.1m（噴頭間距）>1.9m（噴頭間距） 角a：[(0.95-0.2)2+1.251.25]0.5≈1.46m<1.5m(R) 角b：[0.950.95＋（1.25-0.5）)2≈1.21m<1.5m(R) b.儲(chǔ)油間： 油箱頂面離地高度按2m計(jì)，噴頭安裝高度距油箱0.7m，水霧錐底圓半徑為0.94m。噴頭距地2.7m，水霧錐底圓半徑R為2.3m。儲(chǔ)油間為三角形，油箱安裝位置長(zhǎng)度需1m，油箱只可放在f-g-h-i-j范圍內(nèi)，可按R=0.94m來(lái)校核f、g、h、i、j點(diǎn)的水霧覆蓋情況?？紤]儲(chǔ)油間地面通常設(shè)有集油溝，還應(yīng)按R=2.3m來(lái)校核c、d、e水霧覆蓋情況。 角f：(0.530.53＋0.5290.529)0.5≈0.75m〈0.94m(R) 角e：(1.531.53＋0.5290.529)0.5≈1.62m〈2.3m(R) 角c：(1.5711.571＋1.0291.029)0.5≈1.88m〈2.3m(R) 角d：(1.831.83＋0.8290.829)0.5≈2.01m<2.3m(R) ⑹水力計(jì)算： 水力計(jì)算應(yīng)列管道水力計(jì)算表進(jìn)行計(jì)算，此文省略，作法可詳《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》。計(jì)算結(jié)果詳附圖（二）?！秶婌F規(guī)范》第3.1.3條規(guī)定“水霧噴頭的工作壓力，當(dāng)用于滅火時(shí)不應(yīng)小于0.35MPa”，計(jì)算最不利噴頭的起始?jí)毫?yīng)按0.35MPa計(jì)，計(jì)算公式：q=√BH。由于水噴霧系統(tǒng)采用開(kāi)式噴頭，應(yīng)根據(jù)特性系數(shù)法計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)際流量、水頭損失等，若用估算法，偏差會(huì)較大，可能導(dǎo)致噴出的不是水霧。 計(jì)算中應(yīng)隨時(shí)校核噴頭的設(shè)計(jì)值是否在其正常值的范圍內(nèi)，ZSTG10/114型高速?lài)娚淦髡９ぷ鲏毫?.28-0.5MPa，相對(duì)應(yīng)正常流量為1.22L/s-1.63L/s。從附圖(二)中可以看出每個(gè)噴頭的流量均在此范圍內(nèi)。計(jì)算完畢，還應(yīng)校核每個(gè)管段流速。校核每個(gè)管段流速詳表1。從表1可以看出各管段流速V均小于5m/s，符合《噴霧規(guī)范》規(guī)定。 管道流速校核表 表1 管段 管徑 流量Ｑ Ｋc 流速Ｖ 管段 管徑 流量Ｑ Ｋc 流速Ｖ (mm) (L/s) (m/s) (mm) (L/s) (m/s) 1-2 DN25 1.375 1.883 2.59 6-7 DN100 18.17 0.115 2.09 2-3 DN32 2.77 1.05 2.91 11-5 DN25 1.43 1.883 2.69 3-4 DN50 5.54 0.47 2.60 4-5 DN80 11.12 0.204 2.27 5-6 DN80 12.55 0.204 2.56 V=KcQ ⑺管道布置： 對(duì)于水噴霧滅火系統(tǒng)，管道布置應(yīng)盡量考慮噴霧管網(wǎng)的均勻性，配水支管宜在配水管兩側(cè)均勻分布，這樣既便于計(jì)算，又利于每個(gè)噴頭的噴霧流量大小相近。當(dāng)然也可采用放大配水支管管徑的作法來(lái)使管網(wǎng)均勻，但這樣做要增加投資。 2.采用立體布置方法 此種布置方法是水噴霧滅火系統(tǒng)傳統(tǒng)的布置方法。 (1)確定保護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度： 同平面布置法。 (2)計(jì)算保護(hù)面積S： 根據(jù)《噴霧規(guī)范》第3.1.5條，保護(hù)面積應(yīng)按保護(hù)對(duì)象外表面積確定。發(fā)電機(jī)組最大外形尺寸：長(zhǎng)寬高=380015941963（單位mm）。發(fā)電機(jī)組外表面是不規(guī)則的，保護(hù)面積應(yīng)按包容發(fā)電機(jī)組的最小規(guī)則形體的外表面積來(lái)計(jì)算。 S發(fā)電機(jī)=(3.8+1.594)1.9632+3.81.594≈27.3m2 通常在儲(chǔ)油間內(nèi)設(shè)儲(chǔ)有8h所需柴油的油箱，油箱外形尺寸一般為1m1m1m，有的設(shè)一個(gè)油箱，有的設(shè)二個(gè)油箱。油箱一般架高1m，以便油靠重力流入發(fā)電機(jī)組。本設(shè)計(jì)實(shí)例燃油耗量94L/h，貯油量為948=752L。柴油比重0.8-0.87，按0.85計(jì)，油箱容量=7520.85≈885L，故設(shè)1m1m1m油箱1個(gè)。油箱布置圖詳附圖（三）。 S儲(chǔ)油=（1+1）2+11=5m2 (3)計(jì)算水霧噴頭的流量q： 同平面布置法。 (4)計(jì)算所需水霧噴頭的最小數(shù)量N： N發(fā)電機(jī)=S發(fā)Wq=27.32081.94 ≈7個(gè) N儲(chǔ)油間=S儲(chǔ)Wq=52081.94 ≈2個(gè) (5)噴頭布置： 噴頭平面布置詳附圖（三）。從布置圖可以看出，為了達(dá)到直接噴射的目的，發(fā)電機(jī)組設(shè)了8個(gè)噴頭，比計(jì)算結(jié)果多設(shè)了1個(gè)噴頭。儲(chǔ)油間若按油箱每個(gè)面設(shè)噴頭，得設(shè)5個(gè)噴頭，計(jì)算保護(hù)面積僅為5m2要設(shè)5個(gè)噴頭，顯然不合理。由于油箱高度僅為1m，在油箱頂設(shè)一個(gè)噴頭、底設(shè)一個(gè)噴頭，應(yīng)該也可達(dá)到直接噴射的目的。 (6)水力計(jì)算： 計(jì)算結(jié)果詳附圖四。 (三)兩種設(shè)計(jì)計(jì)算方法比較 兩種方法對(duì)照表 平面布置方法 立體布置方法 設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度(L/min.m2) 20 20 保護(hù)面積(m2) 53.35 32.3 水霧噴頭流量(L/min) 81.94 81.94 噴頭數(shù)量（個(gè)） 13 10 噴頭布置 噴頭均布，噴頭安裝高度一致 噴頭繞發(fā)電機(jī)組四周布置，噴頭安裝高度差別較大 水力計(jì)算 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量（L/S） 18.17 13.9 系統(tǒng)所需最小壓力（MPa） 0.465 0.4519 從表2可以看出，采用平面布置方法比采用傳統(tǒng)的立體布置方法更偏安全，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流量值、壓力值及噴頭數(shù)均比立體布置方法大，對(duì)于設(shè)在室內(nèi)的小型發(fā)電機(jī)組，由于其高度不高，可以達(dá)到直噴的效果。且采用平面布置計(jì)算方法，發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)的發(fā)電機(jī)組布置可較靈活，不會(huì)因?yàn)闄C(jī)組挪位或施工臨時(shí)改機(jī)組型號(hào)而要改機(jī)房?jī)?nèi)的水噴霧系統(tǒng)。常常設(shè)計(jì)選用的發(fā)電機(jī)組廠家與甲方購(gòu)買(mǎi)的不同，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組外形尺寸不同，這是設(shè)計(jì)水噴霧滅火系統(tǒng)采用立體布置法的難處。本設(shè)計(jì)實(shí)例就是這樣的,設(shè)計(jì)時(shí)原本采用300kW自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，而到施工時(shí)由于甲方加大用電負(fù)荷，改成了470kW自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組。采用平面布置法，由于噴頭安裝高度基本一致，計(jì)算簡(jiǎn)單，施工也不容易弄錯(cuò)。采用立體布置法，配水支管繞著發(fā)電機(jī)組布置，妨礙日常操作。因此本文推薦建筑物內(nèi)的自備發(fā)電機(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)采用平面布置方法來(lái)設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn): 1.《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 2.《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 3.《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》 附圖如下：