大型公交停車庫噴淋系統(tǒng)設計探討

計 欣

（上海城市交通設計院有限公司，上海市 200025)

0 前言

隨著城市化進程加快，公共交通行業(yè)供需矛盾日益明顯，尤其是作為城市主要公共交通手段之一的公交車更是如此。近年來上海地區(qū)新建了大批大型公交停車保養(yǎng)場，其中公交立體車庫有體量大，為敞開式停車庫，結構柱網(wǎng)密度大，消防要求高的特點。下面專門針對公交立體停車庫噴淋系統(tǒng)設計做一些技術探討。

1 噴淋頭布置

噴頭布點設計主要考慮的是作用面積內的噴水強度，以及噴水的均勻性和噴頭的適時開放。噴頭布點不合理，可能產生盲區(qū)，影響消防安全功能，也可能噴灑區(qū)域過多重復，造成浪費。因此合理布置噴淋頭是噴淋系統(tǒng)安全性和經濟性的綜合體現(xiàn)。

以上海地區(qū)某公交立體停車庫（以下簡稱“某車庫”）為例，“某車庫”層高5.4 m，共4層，單層面積14 426 m2。根據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》（GB 50067-1997）（以下簡稱《車規(guī)》)第5.1.1條規(guī)定，共分為12個防火分區(qū)，每層3個防火分區(qū)，各個防火分區(qū)之間開口用特級防火卷簾分隔。結構柱網(wǎng)間距為12.4 m×12.8 m，主梁和次梁交叉形成的網(wǎng)格尺寸為6.4 m×2.48 m，主梁斷面尺寸（最大值）為350 mm×1 200 mm，次梁斷面尺寸（最大值）為250 mm×850 mm，樓板厚度為200 mm。如果按照《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB 50084-2001）（以下簡稱《噴規(guī)》）第7.1.2條規(guī)定的最大間距和最小間距進行噴頭布置，噴頭布置時僅考慮主梁的影響而忽略次梁的影響。這種布置方式的優(yōu)點是布置出的噴頭數(shù)量較少，但是由于忽略了次梁的影響，很多噴頭必定不能滿足《噴規(guī)》7.2.1條的規(guī)定。對“某車庫”，直接在結構梁形成的網(wǎng)格中間對稱位置布置噴頭，得出噴頭的間距為3.2 m，相鄰配水支管的間距為2.48 m，剛好滿足《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB 50084-2001）（以下簡稱《噴規(guī)》）中第7.1.2條不宜小于2.4 m的規(guī)定，并由此推算一只噴頭的保護面積為7.936 m2。

再來分析主次梁高度對噴頭濺水盤與頂板距離的影響。根據(jù)上面采用的噴頭布置方式，噴頭與主梁水平間距1 400 mm，與次梁水平間距1 115 mm。根據(jù)《噴規(guī)》7.2.1條，靠近主梁的噴頭濺水盤距離梁底的最大垂直距離為0.35 m，次梁附近噴頭濺水盤距離梁底的最大垂直距離為0.24 m。由此得出噴頭濺水盤距離頂板的最小距離分別為650 mm和410 mm。根據(jù)《噴規(guī)》7.1.3條第2款黑體字內容：“當在梁間布置噴頭時，應符合本規(guī)范7.2.1條的規(guī)定。確有困難時，濺水盤與頂板的距離不應大于550 mm。梁間布置的噴頭，噴頭濺水盤與頂板距離達到550 mm仍不能符合7.2.1條規(guī)定時，應在梁底面的下方增設噴頭。”由于該條款內容為強制性規(guī)定，設計必須執(zhí)行。根據(jù)“某車庫”的實際情況，可以推算出在結構主次梁形成的網(wǎng)格間距不變的情況下，當主梁高度不超過1 100 mm時可以滿足規(guī)范要求。否則需要對主梁兩側噴頭位置進行微調，在微調仍不能滿足要求時應在主梁底面下方增設噴頭。主梁下部多數(shù)為車行通道不適宜增加噴頭等障礙物，且個別主梁超高不多，采用將超高主梁兩側噴頭向遠離主梁一側位移適當距離的方法來控制噴頭高度，以不出現(xiàn)噴水盲區(qū)為標準。對于位于結構伸縮縫兩側的噴頭且噴頭間距本來已達到4.0 m的情況，就需要在伸縮縫主梁下部增設噴頭。圖1為噴頭調整示意圖。

2 噴淋系統(tǒng)水力計算

圖1 噴頭調整示意圖

根據(jù)《噴規(guī)》和上海市地方規(guī)范《民用建筑水滅火系統(tǒng)設計規(guī)程》（DGJ 08-94-2007）（以下簡稱《水規(guī)》）可以確定汽車庫火災危險等級為中危險級II級。噴頭采用68℃標準玻璃球噴頭，噴頭流量系數(shù)K=80，作用面積實際為166.4 m2，設計噴水強度為不小于8 L/min·m2。根據(jù)《噴規(guī)》7.1.2條，當噴水強度為8 L/min·m2時，一只噴頭的最大保護面積為11.5 m2，根據(jù)噴頭流量計算公式q=K（10P）1/（2q為噴頭流量，L/min；P為噴頭工作壓力，MPa；K為噴頭流量系數(shù)）反推噴頭工作壓力為不小于0.132 MPa已遠大于規(guī)范要求的不低于0.05 MPa?！澳耻噹臁眹婎^的保護面積前面已計算出為7.936 m2，若最不利噴頭工作壓力取《水規(guī)》推薦值0.1 MPa，則設計噴水強度為10.08 L/min·m2。若保證噴水強度不小于8 L/min·m2，最不利噴頭工作壓力應為不小于0.063 MPa（取0.065 MPa）。

圖2 噴頭布置計算圖

圖2為噴頭布置計算圖。

以這兩種最不利噴頭工作壓力分別進行管網(wǎng)水力計算：

當最不利噴頭壓力取0.1 MPa時，系統(tǒng)流量、壓力計算見表1所列。

系統(tǒng)總流量Q=37.74 L/s，作用面積內配水干管入口壓力為0.34MPa，平均噴水強度為13.61L/min·m2。

表1 管網(wǎng)水力計算表-（噴頭壓力0.1MPa）

當最不利噴頭壓力取0.065 MPa，系統(tǒng)流量、壓力計算見表2所列。

系統(tǒng)總流量Q=30.47 L/s，作用面積內配水干管入口壓力為0.22 MPa，平均噴水強度為10.98 L/min·m2。

從以上兩組計算數(shù)據(jù)比較可以看出，直接采用規(guī)范推薦的最不利噴頭壓力0.1 MPa時，由于設計人員習慣采用的中危險級II級系統(tǒng)設計流量為28～30 L/s，小于系統(tǒng)實際作用面積內產生的流量，在選泵時會導致選取的水泵壓力滿足要求，但流量不滿足系統(tǒng)要求的情況?！澳耻噹臁比绨?0 L/s流量選泵實際流量保證率只有79.5%，影響了系統(tǒng)的滅火效率。反觀表2如果作用面積內系統(tǒng)總流量為30 L/s，實際最不利噴頭壓力應為0.065 MPa。產生此種問題的原因，筆者分析主要是由于“某車庫”結構主次梁交叉密度較大，噴頭布置間距較密為3 200 mm×2 480 mm，作用面積內的噴頭數(shù)量較多，為21個，當最不利噴頭壓力增大時必然系統(tǒng)流量偏大。

另外《水規(guī)》6.4.7條規(guī)定輕危險級和中危險級的自動噴水滅火系統(tǒng)設計流量可按照公式Qs=(1.15～1.30)QL(Qs為系統(tǒng)設計流量，L/s；QL為設計噴水強度與作用面積的乘積，L/s）進行估算。“某車庫”估算結果為：

最不利噴頭壓力0.1 MPa時，Qs=（1.15～1.30）·（10.088 L/min·m2×166.4 m2）=32.2～36.4 L/s。

最不利噴頭壓力 0 .065 MPa時，Qs=（1.15～1.30）·（88 L/min·m2×166.4 m2）=25.5～28.8 L/s。

以上數(shù)據(jù)應取上限，且較實際管網(wǎng)水力計算結果偏小。“某車庫”最終選取的計算結果為，最不利噴頭壓力0.1 MPa，系統(tǒng)流量38 L/s。根據(jù)《水規(guī)》6.4.14條自動噴水滅火系統(tǒng)中消防泵的揚程計算公式：

式中：∑hp——自動噴水滅火系統(tǒng)管道沿程水頭損失和局部水頭損失總和，取0.30 MPa；

ho——最不利噴頭工作壓力，取0.1 MPa；

hr——報警閥和水流指示器局部水頭損失，取0.06MPa；

Zp——最不利點噴頭與消防泵吸水的消防水池最低水位或市政進水管中心線的高程差，取22 m；

hc——從城市市政管網(wǎng)直接抽水時城市管網(wǎng)的最低水壓（上海地區(qū)消防用水可直接從管網(wǎng)中抽?。?，取0.1MPa。

表2 管網(wǎng)水力計算表二（噴頭壓力0.065MPa）

計算得噴淋主泵的揚程為H=0.58 MPa。根據(jù)《水規(guī)》6.3.6條和《噴規(guī)》8.0.5條，中危險級場所自動噴水滅火系統(tǒng)各配水管入口壓力均不宜大于0.4 MPa?！澳耻噹臁钡讓雍投泳瑝簯O減壓閥，減壓閥的計算及選取這里不再冗述。

3 系統(tǒng)控制原理

要說明噴淋系統(tǒng)的控制原理必須先明確噴淋給水系統(tǒng)的類型。目前可以采用的較為常見的系統(tǒng)類型有穩(wěn)高壓系統(tǒng)和臨時高壓系統(tǒng)兩種。從安全性上來說穩(wěn)高壓系統(tǒng)由于始終能滿足系統(tǒng)最不利噴頭的壓力和流量要求，系統(tǒng)更安全可靠。但仍存在幾個難于掌控的點：

（1）“某車庫”噴淋管網(wǎng)系統(tǒng)過于龐大，如采用穩(wěn)高壓系統(tǒng)，平時管網(wǎng)滲漏量較大容易導致穩(wěn)壓泵頻繁啟動。

（2）施工和日常維護管理要求高，系統(tǒng)常年運行費用高。

因而“某車庫”采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)。停車庫屋面設18 m3消防水箱，為便于管理將噴淋增壓泵、穩(wěn)壓水罐與噴淋主泵均放置于底層水泵房內。噴淋系統(tǒng)穩(wěn)壓罐有效水容積為150 L，噴淋增壓泵的流量取1 L/s，揚程取主泵揚程的1.1～1.2倍。該系統(tǒng)的控制圖如圖3所示。

圖3 臨時高壓自動噴水滅火系統(tǒng)控制圖示

4 防火卷簾的防護冷卻

“某車庫”各個防火分區(qū)除車輛通道外均由防火隔墻進行分隔，車輛通道處采用防火卷簾分隔。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》（GB 50016-2006）（以下簡稱《建規(guī)》）7.5.3條規(guī)定，采用的防火卷簾是滿足背火面溫升的判定條件還是背火面輻射熱的判定條件直接決定了是否需要增設自動噴水滅火系統(tǒng)保護。并且規(guī)定了如需設置自噴系統(tǒng)保護應符合《噴規(guī)》的有關規(guī)定，且火災延續(xù)時間不應小于3.0 h。該條強制性規(guī)范嚴格規(guī)定了防火卷簾閉式噴淋保護系統(tǒng)的持續(xù)噴水時間也應為3.0 h，而普通自動噴水滅火系統(tǒng)的工作時間僅為1 h。按照以往慣常做法會對防火卷簾處噴頭進行加密處理，噴頭間距取2.0 m，噴頭與卷簾距離為0.5 m，其設計噴水強度、作用面積和噴頭工作壓力與其所在自動噴水滅火系統(tǒng)一并計算，不另增加流量。因此并未將防火卷簾閉式管路及所帶加密噴頭視為一套單獨的系統(tǒng)，噴淋水泵的流量、揚程、工作時間僅需滿足建筑內普通的自動噴水滅火系統(tǒng)要求即可。但該條強制性規(guī)定的出臺，導致應設置獨立的保護防火卷簾防護冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有獨立的水泵機組、濕式報警閥組和水流指示器等消防部件?！澳耻噹臁庇捎诜阑鹁砗煵捎玫氖菨M足《門和卷簾耐火試驗方法》（GB7633）背火面溫升的判定條件，可以不設自動噴水滅火系統(tǒng)保護。

5 濕式報警閥組及水流指示器設置

根據(jù)《噴規(guī)》6.2.3條自動噴水滅火系統(tǒng)的報警閥設置要求一個濕式報警閥組控制的噴頭數(shù)不宜超過800只。“某車庫”實際每層噴頭數(shù)為1 800個左右，基本按照防火分區(qū)來設置報警閥數(shù)量，濕式報警閥總數(shù)為12組。

《噴規(guī)》6.3.1條規(guī)定了水流指示器的設置原則，由于“某車庫”的濕式報警閥是按防火分區(qū)設置，水流指示器數(shù)量可以與濕式報警閥等同。但筆者認為為了更好地反應火災發(fā)生的具體部位，可以在適當區(qū)域增設水流指示器，如在車輛上下車坡道處、底層局部修車區(qū)等區(qū)域。適當增加水流指示器的設置數(shù)量對于大型停車庫而言有利于及時判斷著火點及噴頭狀況。

6 結語

消防濕式系統(tǒng)是自動噴水滅火系統(tǒng)中最典型、最普遍應用的系統(tǒng)，對于控制和撲滅初期火災具有很高的成功率。設計人員在設計時往往習慣憑經驗或慣例來設計，容易忽略一些細節(jié)問題。比如：

（1）噴頭與梁的間距對噴頭安裝高度的影響，對需要增設噴頭的部位進行校核，以保證布水無盲區(qū)。

（2）應根據(jù)實際作用面積內最不利噴頭壓力校核系統(tǒng)實際流量。雖然《水規(guī)》6.4.8條只規(guī)定了嚴重危險級的自動噴水滅火系統(tǒng)設計流量應按此方法校核。但由于“某車庫”火災危險級別較高、結構柱網(wǎng)密導致實際作用面積內噴頭數(shù)量較多，如單憑經驗估算容易導致水泵參數(shù)選取產生偏差，影響系統(tǒng)滅火效率，不利于系統(tǒng)安全。

（3）在自動控制越來越發(fā)達的今天，應適當考慮盡量多地設置水流指示器，一方面能夠更及時準確地判斷著火點，另一方面有利于掌握噴頭情況，對維護管理更有幫助。

總之應加強濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的設計和施工質量管理，確?；馂臓顟B(tài)下系統(tǒng)能夠發(fā)揮其應有的作用，減少和降低火災危害，保障國家和人民生命財產安全。

[1] GB50067-97，汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范[S].

[2] GB50084-2001（2005年版），自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

[3] GB50016-2006，建筑設計防火規(guī)范[S].

[4] DGJ08-94-2007，民用建筑水滅火系統(tǒng)設計規(guī)程[S].