何瑞林

(中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031)

水幕系統(tǒng)在工業(yè)廠房中的應用

何瑞林

(中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031)

結合某冶煉廠破碎及配料車間皮帶廊穿出廠房洞口處防火分區(qū)實例，對水幕系統(tǒng)在工業(yè)廠房開口部位的布置、計算、噴頭選擇及控制方式進行分析和探討。

防火分隔水幕；噴頭選擇；噴水空白點；雨淋閥

某冶煉廠破碎及配料車間為單層廠房，火災危險等級為丁類，耐火等級為二級，建筑面積約為6 500㎡，建筑高度為9.1 m。在廠房內配料區(qū)間由于存有較多的電子廢料，具有一定的可燃性，因此對廠房的配料區(qū)域局部定性為丙類，設置有室內消火栓系統(tǒng)。車間內設置的皮帶運輸設備將原料輸送至熔煉主廠房內，由于皮帶廊穿出廠房的洞口因不便于設置防火墻或防火卷簾，根據《建筑設計防火規(guī)范》中對防火分區(qū)的要求，在洞口處設置防火分隔水幕，洞口的尺寸為4.7 m×2.25 m。圖1為皮帶廊出口處的平面圖。本文以此為例對水幕在工業(yè)廠房中的設計應用進行分析和探討。

圖1 皮帶廊出口平面

1 水幕的設計

1.1 水幕類型的確定

根據現行的國家規(guī)范 《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50084-2001（2005版））》中第5.0.10規(guī)定：水幕分為防火分隔和防護冷卻兩種類型[1]。在實際工程設計中首先需明確水幕的功能和類型。功能選擇的對與錯直接關系到火災時期水幕能否有效發(fā)揮其作用；同時類型的選擇也與用水量、管道配置及水泵選擇密切相關。在此項目中設置水幕主要是為了阻止火災沿皮帶廊蔓延，分隔火災與非火災區(qū)域，減少火災損失，因此水幕的類型應按防火分隔水幕進行設計。水幕系統(tǒng)由水幕噴頭（開式灑水噴頭）、雨淋報警閥和配水管道組成（圖2）。水幕的工作原理與雨淋噴水系統(tǒng)基本相同。

圖2 水幕系統(tǒng)示意

1.2 水幕水量、噴頭選擇與布置

根據現行的國家規(guī)范 《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50084-2001（2005版））》中第 4.2.10、5.0.10、7.1.15的規(guī)定：防火分隔水幕不宜用于尺寸超過15 m（寬）×8 m(高)的開口；防火分隔水幕的噴水強度為2 L/（s·m），噴水點的高度＜12 m，噴頭最小的工作壓力為0.1 MPa；防火分隔水幕噴頭的布置，應保證水幕的寬度不小于6 m，若采用水幕噴頭時，噴頭不應少于3排，若采用開式灑水噴頭時，噴頭不應少于2排[1]。

水幕水量Q按式（1）計算：

式中：q為防火分隔水幕的噴水強度，L/（s·m）；L為需要保護的長度，m。

水幕噴頭的選擇和布置是保證水幕噴水強度及被保護區(qū)域沒有噴水空白點的重要步驟之一。根據現行的國家規(guī)范《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》中第6.1.5.1條的規(guī)定：防火分隔水幕應采用開式灑水噴頭或水幕噴頭[1]。而根據國家標準圖集《自動噴水與水噴霧滅火設施安裝（04S206）》中的規(guī)定：防火分隔水幕建議采用開式灑水噴頭[2]。因此，在此處選用開式灑水噴頭。但在實際工程設計中對噴頭的選擇還受建（構）筑物的凈空高度及形狀的影響。例如皮帶傳送出口處因洞口上沿與建筑物頂部距離較小，若采用下垂型噴頭則噴頭安裝高度較低，根據下垂型開式噴頭布水曲線圖可知，洞口上部空間容易留下較多的噴水空白點，不能由上至下完全覆蓋需要保護的地方，火勢容易由空白點處蔓延。因此，此處選用直立型大流量開式噴頭，其流量系數為115 L·（MPa）/min，所需噴頭個數N按式（2）計算：

式中：q0為每個噴頭的流量，L/s。

根據國家標準圖集 《自動噴水與水噴霧滅火設施安裝（04S206）》中的規(guī)定：采用開式灑水噴頭時，噴頭布置不應少于2排布置，噴頭之間的間距不小于2.4 m，噴水寬度不小于6 m[2]。為使水量、水壓均勻，共布置6個噴頭，分成2排對稱布置。最不利點的噴頭壓力為0.15 MPa，根據噴頭布水曲線圖所示ZST-20型噴頭在0.15 MPa時的布水半徑為3.3 m，則兩排噴頭的灑水范圍＞6 m的寬度，能滿足規(guī)范的要求。

在實際工程設計中，在確定了噴頭的型號、水量和布置方式之后，還需要進一步核實噴灑的水量。在噴頭的灑水過程中實際有部分水量是被端墻阻擋或噴灑在保護區(qū)域范圍外的，因此，計算保護區(qū)域的噴水強度需扣除此部分無效水量。所以若噴水強度無法達到的話，則必須進一步增加噴頭的數量或加大噴頭的工作壓力，以增加噴頭的噴水流量。由于本項目保護長度只有4.7 m，增加噴頭的數量會使噴頭間距過小，不利于布置，因此本項目選擇加大噴頭的工作壓力，最不利點噴頭的工作壓力為0.15 MPa，以增加噴頭的出水量。

1.3 配水管道的水力計算

配水管道的布置是否合理與配水管道的管徑、噴頭出水量的均勻性有著很大的聯系。配水管最好能均勻對稱地布置，這樣能使管道在布置的時候產生的沿程和局部的水頭損失差別不大，噴頭處的壓力比較接近，使得出水量均勻。水幕配水管水力計算公式可參見自動噴淋的水力計算公式。

2 水幕系統(tǒng)的供水方式

在工業(yè)廠房中水幕作為一種防火分隔的手段，往往都是局部使用，不會像自動噴淋滅火系統(tǒng)那樣大面積布置；因此消火栓泵或噴淋水泵的壓力、流量在能滿足水幕需要的前提下，水幕系統(tǒng)與消火栓系統(tǒng)合用水泵是比較合理的（合用時水泵流量為兩種消防水量的疊加）。本項目水幕系統(tǒng)與室內消火栓系統(tǒng)合用水泵，經計算分析消火栓泵能滿足水幕所需的流量和壓力的要求，進而節(jié)省了工程造價和占地面積。在消防水泵啟動之前，水幕的用水由廠區(qū)設置的高位消防水箱供水。

3 水幕系統(tǒng)的控制

水幕系統(tǒng)的啟動主要由雨淋閥組進行控制。雨淋閥組設置有手動和自動兩種啟動方式：手動啟動的方式需要有專門的值班人員24小時的監(jiān)視，對于人的依賴性比較大；自動啟動的控制方式適用于無人看守場所，且水泵啟動快，壓力、水量等參數的監(jiān)測比較直觀。本項目不設專人看管，因此設置了自動啟動控制系統(tǒng)，同時也預留了人工手動應急啟動裝置。

水幕系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)與雨淋系統(tǒng)的基本一致。在噴頭保護的范圍內設置煙感或溫感兩種火災報警探頭。探頭的信號動作與水幕的雨淋報警閥組相聯動；報警信號反饋至消防控制室并啟動消防水泵，供水噴水。

4 結語

設計人員在進行水幕系統(tǒng)設計的過程中應結合工程的實際特點，合理進行水幕系統(tǒng)類型的確定、噴頭的選擇與布置，使保護范圍內任何一點都能滿足規(guī)范的要求，以使水幕系統(tǒng)安全可靠、經濟合理，最大限度地發(fā)揮其作用。

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

[2] 中國建筑科學研究院.自動噴水與水噴霧滅火設施安裝（04S206）[M].北京：中國計劃出版社,2004.

Application of Water Curtain System in Industrial Plant

HE Ruilin
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Combining to examples of fire partition of a certain smelter crushing and burdening plant,the paper analyzes and discusses position,calculation,sprayer selection and control method of water curtain system in industrial plant opening position.

fire compartment water curtain;sprayer;water spray blank spot;deluge valve

TU892

B

1004-4345(2015)05-0043-02

2015-05-04

何瑞林（1985—），男，主要從事給排水工程設計工作。