某數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機房水噴霧系統(tǒng)改造設(shè)計

耿牧歌，李 鴦

（1.中國移動通信集團設(shè)計院有限公司山東分公司，山東 濟南 250000；2.濟南城建集團有限公司設(shè)計研究院，山東 濟南 250000）

柴油發(fā)電機組為數(shù)據(jù)中心的重要組成部分之一，一旦發(fā)生火災，危害影響較大，因此落實柴油發(fā)電機房的消防保護工作非常重要。

1 自動滅火系統(tǒng)的選擇分析

待改造柴油發(fā)電機房總面積約1 040 m2，建筑內(nèi)已安置10 臺柴油發(fā)電機，共有7 種不同型號的柴油發(fā)電機。

目前該柴油機房內(nèi)無自動滅火系統(tǒng)，面臨的安全風險相對較大。因此本次將水噴霧滅火系統(tǒng)作為改造工程中自動滅火系統(tǒng)的首要選擇。

2 水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)

結(jié)合GB 50219—2014《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)章制度的了解，水噴霧滅火系統(tǒng)供給強度定為20 L/min·m2，持續(xù)供給時間為0.5 h，響應時間為60 s，水霧噴頭的工作壓力不小于0.35 MPa。

2.2 報警閥選型與布置

通過對GB 50219—2014《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的了解發(fā)現(xiàn)，一般響應時間低于120 s 的范圍內(nèi)，需要設(shè)置自動雨淋報警裝置。柴油發(fā)電機房內(nèi)現(xiàn)有10臺柴油發(fā)電機，需要設(shè)置10 組雨淋閥組，對應每臺柴油發(fā)電機。

2.3 噴頭的選型與布置

結(jié)合實際情況發(fā)現(xiàn)，水噴霧滅火系統(tǒng)噴頭設(shè)置是整體安全性和消防成效的關(guān)鍵所在，因此應將噴頭噴射方向有效利用，確保其能充分噴向所有區(qū)域[1]。水噴霧系統(tǒng)噴頭的布置有立體布置法和平面布置法兩種形式[2]。

本次設(shè)計考慮到需保護柴油發(fā)電機基礎(chǔ)高度均在2 m 左右，側(cè)表面積較大，因此優(yōu)先采用立體布置法。

由于水噴霧對于柴油發(fā)電機的保護面積，應按照完全包絡(luò)保護對象的外表面面積來計算，在保證最小的供給強度20 L/min·m2的前提下，噴頭完全布置在柴油發(fā)電機頂部，會導致噴頭間隔距離不斷縮小，噴射水霧逐漸加強，部分重復噴射的區(qū)域會發(fā)生相互碰撞，致使霧滴變大，從而達到最佳消防效果。正常適宜的消防噴頭間距以水霧錐底圓半徑的1～1.4 倍為宜[3]。

依據(jù)《04S209 自動噴水與水噴霧滅火設(shè)施安裝》圖集選擇水霧噴頭，噴頭大樣如圖1 所示，具體參數(shù)見表1。

表1 水霧噴頭規(guī)格及參數(shù)

圖1 噴頭大樣圖

2.3.1 水霧噴頭流量計算

水霧噴頭的流量應按下式計算

式中：q 為水霧噴頭的流量（L/min）；P 為水霧噴頭的工作壓力（MPa）；K 為水霧噴頭的流量系數(shù)，取值由噴頭制造商提供。

噴頭流量計算表見表2。

表2 噴頭流量計算表

2.3.2 柴油發(fā)電機各表面所需要的水霧噴頭個數(shù)

保護對象所需水霧噴頭的計算數(shù)量應按下式計算

式中：N 為保護對象所需水霧噴頭的計算數(shù)量（只）；S為保護對象的保護面積（m2）；W 為保護對象的設(shè)計供給強度（L/（min·m2））。

以最不利處柴油發(fā)電機為計算對象，以柴油發(fā)電機每個表面最突出點為測量點，經(jīng)過現(xiàn)場實際測量，該柴油發(fā)電機的尺寸長*寬*高為6.3 m×2.2 m×2.8 m，選用ZSTWB/SL-S222-63-120 型K=42.8 型號噴頭，柴油發(fā)電機各表面積及所需的噴頭個數(shù)可見表3 柴油發(fā)電機各表面噴頭個數(shù)計算表。

表3 柴油發(fā)電機各表面噴頭個數(shù)計算表

2.3.3 系統(tǒng)的計算流量及設(shè)計流量

系統(tǒng)的計算流量應按下式計算

式中：Qj為系統(tǒng)的計算流量（L/s）；n 為系統(tǒng)啟動后同時噴霧的水霧噴頭的數(shù)量（只）；qi為水霧噴頭的實際流量（L/min），應按水霧噴頭的實際工作壓力計算。系統(tǒng)的設(shè)計流量應按下式計算

式中：Qs為系統(tǒng)的設(shè)計流量（L/s）；k 為安全系數(shù)，應不小于1.05。

由2.3.2 的計算可得該柴油發(fā)電機的水霧噴頭個數(shù)加上儲油間的1 個噴頭總計19 個噴頭，單個噴頭的流量為1.34 L/s，共計25.46 L/s，再乘以安全系數(shù)1.05可得系統(tǒng)的設(shè)計流量為26.74 L/s。

2.3.4 水噴霧噴頭布置

在各柴油發(fā)電機表面設(shè)置的水噴霧噴頭最好設(shè)置成矩形形狀，在這種情況下，各個水霧噴頭之間的距離就應該是水霧錐底圓半徑的1～1.4 倍，有下式：

式中：R 為水霧錐底圓半徑（m）；B 為水霧噴頭的噴口與保護對象之間的距離（m）；θ 為水霧噴頭的霧化角（°）。

本設(shè)計方案選用ZSTWB/SL-S222-63-120 型K=42.8 型號噴頭，霧化角度為120°，噴頭距離保護對象的距離為0.5 m，可計算出水霧錐底圓半徑為0.865 m，噴頭間距設(shè)為1 m，滿足不大于1.4 倍水霧錐底圓半徑的設(shè)計要求[4]。

本設(shè)計方案選用的噴頭霧化角度為120°，當安裝角度為30°，噴頭霧化范圍如圖2 所示，噴灑的水霧可以包絡(luò)柴油發(fā)電機。

圖2 左右前后表面噴頭安裝示意圖

根據(jù)側(cè)面和頂面的噴頭間距的計算，水噴霧噴頭及管道布置如圖3 所示。

圖3 水噴霧管道布置示意圖

2.4 系統(tǒng)流量校核及入口壓力的計算

將圖3 簡化，每個節(jié)點編號進行水力計算，對設(shè)計流量進行校核并計算出入戶端所需要的壓力。水力計算管段劃分如圖4 所示。水力計算表見表4。

表4 水力計算表

圖4 水力計算管段劃分圖

最終校核后的流量為25.35 L/s，最終計算的泵的出口壓力為0.73 MPa。

3 結(jié)論

水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)置時，必須充分考慮到所有可能發(fā)生的情況，確保噴霧強度符合相關(guān)標準要求，在進行噴頭設(shè)置時也要綜合計算，選擇最佳位置實現(xiàn)最佳滅火成效，從而最大程度降低火災可能帶來的不利影響。