兼顧中外設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的新能源產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

余雪花

（機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司天津分公司 天津 300392）

1 項(xiàng)目概況

某合資新能源產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的主要產(chǎn)品為高容量全密封鉛酸蓄電池。廠區(qū)總建筑面積約60 000 m2，主要建筑物包括1號聯(lián)合廠房、2號聯(lián)合廠房、材料庫、消防及生活水泵房等。與其他投保于美國FM Global保險(xiǎn)公司的涉外項(xiàng)目類似［1-5］，本項(xiàng)目消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)在滿足我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（以下簡稱“國標(biāo)”）的前提下，并且須同時(shí)滿足基于美國消防協(xié)會規(guī)范的FM 財(cái)產(chǎn)防損相關(guān)條款（以下簡稱“FM標(biāo)準(zhǔn)”）［6］。

2 生產(chǎn)工藝流程及火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

項(xiàng)目主要產(chǎn)品為高容量全密封鉛酸蓄電池。在生產(chǎn)原料方面，項(xiàng)目主要原料為鉛、硫酸等非易燃物，但生產(chǎn)過程中還涉及塑料、膠合劑等易燃易爆物。在生產(chǎn)工藝方面，部分工藝流程涉及高溫、高熱或明火等生產(chǎn)工序，且現(xiàn)場需要大量充電設(shè)備。項(xiàng)目整體生產(chǎn)工藝火災(zāi)隱患較大，預(yù)防火災(zāi)、爆炸的安全措施必不可少。因生產(chǎn)過程中存在可燃固體塑料制品（PPE），故1號聯(lián)合廠房、2號聯(lián)合廠房及材料庫的火災(zāi)危險(xiǎn)性根據(jù)國標(biāo)應(yīng)定為丙二類［7］。

3 消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及特點(diǎn)

本項(xiàng)目消防給水系統(tǒng)主要包含室外消火栓給水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、消防水池和泵房。

3.1 室外消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照國標(biāo)要求，建筑室外需設(shè)置室外消火栓系統(tǒng)。本項(xiàng)目最不利室外消防建筑為1號聯(lián)合廠房，按防火類別丙類、二級耐火等級、建筑物體積大于50 000 m3進(jìn)行設(shè)計(jì)，室外消防水量40 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3.0 h，室外消火栓間距不大于120 m，火災(zāi)時(shí)水力最不利室外消火栓的出流量不小于15 L/s，且供水壓力從地面算起不應(yīng)小于0.1 MPa。室外消防給水管道應(yīng)采用閥門分為若干獨(dú)立段，每段室外消火栓數(shù)量不超過5個(gè)。

根據(jù)FM標(biāo)準(zhǔn)，室外消火栓用水量不小于1 900 L/min，供水壓力不小于0.14 MPa，并且布置間距不應(yīng)超過90 m。室外消火栓應(yīng)由至少DN200的消防主管道在廠區(qū)成環(huán)狀敷設(shè)供水，環(huán)網(wǎng)上應(yīng)安裝FM認(rèn)證的示位閥作為分區(qū)閥。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)M標(biāo)準(zhǔn)對于室外消火栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與國標(biāo)略有不同，對于不同規(guī)模、不同火災(zāi)危險(xiǎn)性的建筑無差異化的水量要求。在消火栓布置間距上FM標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)于國標(biāo)。因此，室外消火栓給水系統(tǒng)的用水量按照國標(biāo)設(shè)計(jì)、消火栓布置間距按照FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，即可兼顧國內(nèi)外規(guī)范要求，即室外消防用水量40 L/s，設(shè)置DN250室外消火栓環(huán)狀給水管網(wǎng)，采用SS 65/100—1.0室外消火栓，間距小于90 m，并以FM認(rèn)證的示位閥作為分段閥門，每段管道室外消火栓數(shù)量不超過 5 個(gè)。

3.2 室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作為消防設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，國標(biāo)對室內(nèi)消火栓有明確且詳細(xì)的規(guī)定，但FM標(biāo)準(zhǔn)在室內(nèi)消火栓上并無要求。國標(biāo)規(guī)定，對于火災(zāi)危險(xiǎn)性小、發(fā)生火災(zāi)可能導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失低、社會影響或人員傷亡不大的建筑物，不強(qiáng)制設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，故室內(nèi)消火栓系統(tǒng)成為了上述建筑中最重要的滅火方式。在火災(zāi)救援實(shí)際操作中，消火栓的操作受人為因素影響較大。由于過大的栓口壓力，消火栓基本只能由經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的消防員使用，進(jìn)而導(dǎo)致消防出警速度成為影響火災(zāi)救援的關(guān)鍵因素。為盡可能降低人為因素的影響，F(xiàn)M標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在有燃燒可能性的區(qū)域均要求設(shè)置噴淋系統(tǒng)，而對室內(nèi)消火栓的設(shè)置無強(qiáng)制規(guī)定［8］。

基于上述分析，1號、2號聯(lián)合廠房、材料庫室內(nèi)消火栓系統(tǒng)按照國標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可同時(shí)滿足國內(nèi)外規(guī)范要求，其中1號、2號聯(lián)合廠房均按防火類別丙類、二級耐火等級、建筑物體積大于50 000 m3設(shè)計(jì)，室內(nèi)消防用水量20 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3.0 h。材料庫按防火類別丙類、二級耐火等級設(shè)計(jì)，建筑物體積約33 000 m3，室內(nèi)消防用水量25 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3.0 h。布置DN150環(huán)狀消火栓給水管網(wǎng)，室內(nèi)消火栓豎管應(yīng)保證檢修管道時(shí)關(guān)閉停用的豎管不超過1根，當(dāng)豎管超過4根時(shí)，可關(guān)閉不相鄰的2根。

3.3 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.3.1 1號、2號聯(lián)合廠房

按照國標(biāo)，1號、2號聯(lián)合廠房為丙類車間，最大防火分區(qū)面積8 000 m2，不強(qiáng)制設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)?？紤]滿足生產(chǎn)設(shè)備布置空間需求，需增大防火分區(qū)面積，因此，1號、2號聯(lián)合廠房設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。國標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求上有明顯的差異性，主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面。

一是對于較高凈空的生產(chǎn)車間，國標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)選用上體現(xiàn)出不同的傾向性。根據(jù)GB 50084—2017［9］，自動(dòng)噴淋系統(tǒng)可保護(hù)凈空高度小于8 m的生產(chǎn)車間，凈空高度為8～12 m時(shí)噴水強(qiáng)度應(yīng)進(jìn)一步提高，當(dāng)凈空高度大于12 m時(shí)，建議采用消防水炮系統(tǒng)。而FM標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為［9］，自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的可靠性高于消防水炮系統(tǒng)，生產(chǎn)車間的凈空高度越高，就應(yīng)采用流量越大、水壓越高的噴頭。這表明在生產(chǎn)車間高度超過12 m時(shí)，國標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)的要求差異較大。在難以平衡國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需同時(shí)設(shè)置自動(dòng)噴淋和消防水炮 2 套自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

二是在設(shè)計(jì)參數(shù)選取上，國標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)出不同的思路。國標(biāo)根據(jù)生產(chǎn)中使用或產(chǎn)生的物質(zhì)性質(zhì)及其數(shù)量等因素劃分廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性。當(dāng)同一座廠房或廠房的任一防火分區(qū)內(nèi)有不同火災(zāi)危險(xiǎn)性生產(chǎn)時(shí)，廠房或防火分區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性類別應(yīng)按火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的部分確定。因此，對于單座廠房，根據(jù)國標(biāo)選取自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)具有唯一性。FM標(biāo)準(zhǔn)則是根據(jù)可燃物類別確定噴水滅火強(qiáng)度和作用面積，故單座廠房內(nèi)多種噴水滅火強(qiáng)度及作用面積、多種規(guī)格噴頭同時(shí)存在?？紤]到FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù)普遍嚴(yán)于國標(biāo)，可采用FM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在嚴(yán)格遵守國標(biāo)并充分考慮上述設(shè)計(jì)要求差異的條件下，1號、2號聯(lián)合廠房采用如下設(shè)計(jì)方案。

在凈空高度未超過12 m的區(qū)域，按 FM 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。其中辦公區(qū)噴水強(qiáng)度4 L/（min·m2），作用面積140 m2，采用K=80 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭；公用站房噴水強(qiáng)度8 L/（min·m2），作用面積230 m2，采用K=115 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭；生產(chǎn)區(qū)噴水強(qiáng)度20 L/（min·m2），作用面積280 m2，采用K=200 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭；存儲區(qū)噴頭動(dòng)作數(shù)12個(gè)，最低工作壓力0.35 MPa，采用K=360 ℃、74 ℃早期抑制快速響應(yīng)（ESFR）噴頭。

在凈空高度超過12 m的區(qū)域，除按FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)外，同時(shí)按照國標(biāo)設(shè)置固定消防水炮系統(tǒng)，固定消防水炮最大設(shè)計(jì)流量60 L/s。自動(dòng)噴淋系統(tǒng)管道由廠區(qū)直接引入，室內(nèi)設(shè)置DN200 ZSFZ濕式報(bào)警閥。消防水炮管道從室外水炮管道引入DN200 2個(gè)入口，室內(nèi)布置環(huán)狀消防炮給水管道。

3.3.2 材料庫

根據(jù)國標(biāo)要求，材料庫應(yīng)定為丙類倉庫，其面積3 130 m2，建筑凈空高度超過8 m且小于13.5 m，室內(nèi)需設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。國標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在建筑凈空高度小于13.5 m時(shí)均可采用ESFR噴頭僅在頂部設(shè)置一層噴淋的形式，但FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù)較為嚴(yán)格，故從嚴(yán)選擇FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案如下。

材料庫室內(nèi)及室外儲物罩棚均設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。其中室內(nèi)為閉式濕式系統(tǒng)，公用站房、工具間噴水強(qiáng)度8 L/（min·m2），作用面積230 m2，采用K=115 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭；存儲區(qū)噴頭動(dòng)作數(shù)12個(gè)，最低工作壓力0.41 MPa，采用K=360 ℃、74 ℃ ESFR噴頭；室外儲物罩棚為干式系統(tǒng)，配水管道充水時(shí)間不大于1 min，噴水強(qiáng)度8 L/（min·m2），作用面積230 m2，采用K=115 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭。噴淋系統(tǒng)管道由廠區(qū)直接引入，DN200 ZSFZ濕式報(bào)警閥設(shè)置于室內(nèi)。

3.3.3 消防水池和泵房

根據(jù)國標(biāo)，消防水池和泵房為戊類工業(yè)建筑，基本無可燃物，火災(zāi)危險(xiǎn)性較小，可不設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。FM 標(biāo)準(zhǔn)則認(rèn)為消防水池和泵房是重要場所，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。故采用FM標(biāo)準(zhǔn)，在消防水池和泵房設(shè)置噴淋系統(tǒng)，噴水強(qiáng)度8 L/（min·m2），作用面積230 m2，采用K=115 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭。噴淋系統(tǒng)管道由噴淋干管引入，DN150 ZSFZ 濕式報(bào)警閥設(shè)置于室內(nèi)。

3.4 消防水池和泵房設(shè)計(jì)

由于市政給水管網(wǎng)不能保證室外消防用水量，故本項(xiàng)目室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)需合用，采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，同一時(shí)間火災(zāi)次數(shù)考慮一次。廠區(qū)最大一棟建筑單體室內(nèi)消火栓用水量為25 L/s，室外消防用水量為35 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3.0 h；室內(nèi)噴淋用水量為147 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為1.0 h，一次滅火用水量為1 177.2 m3。

國標(biāo)及FM標(biāo)準(zhǔn)在消防水池和泵房設(shè)計(jì)要求上有如下差異：①在選址方面，為防止泵房水淹，F(xiàn)M標(biāo)準(zhǔn)要求消防泵房必須設(shè)置于地上，國標(biāo)則無明確要求。②在穩(wěn)壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，國標(biāo)要求臨時(shí)高壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置穩(wěn)壓設(shè)備及高位消防水箱，平時(shí)由穩(wěn)壓設(shè)備負(fù)責(zé)維持系統(tǒng)最不利點(diǎn)壓力不小于0.15 MPa，消防水箱負(fù)責(zé)提供火災(zāi)初期用水量。FM 標(biāo)準(zhǔn)雖對是否設(shè)置消防水箱無明確要求，但對穩(wěn)壓系統(tǒng)的要求相當(dāng)于穩(wěn)高壓的概念，即穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程應(yīng)大于消防泵的揚(yáng)程，平時(shí)系統(tǒng)壓力大于火災(zāi)時(shí)的系統(tǒng)壓力。③在消防水泵選取方面，F(xiàn)M標(biāo)準(zhǔn)要求自動(dòng)噴淋系統(tǒng)主泵須是柴油消防泵，備用泵可采用普通電泵，國標(biāo)僅有設(shè)置備用泵的要求。

綜上，消防水池和泵房設(shè)計(jì)采用如下方案：消防泵房及水池設(shè)置于地面，設(shè)置地上式消防水池2座，總有效容積為1 300 m3，消火栓系統(tǒng)管網(wǎng)的壓力平時(shí)由設(shè)置在消防泵房內(nèi)的穩(wěn)壓泵提供，火災(zāi)初期水源由位于1號聯(lián)合廠房屋頂?shù)母呶幌浪涮峁?，有效容積18 m3。消防泵房內(nèi)設(shè)置噴淋柴油機(jī)泵1臺，額定流量150 L/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.20 MPa；噴淋電泵2臺，額定流量75 L/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.23 MPa；消火栓電泵2臺，額定流量70 L/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程0.70 MPa；水炮電泵2臺，額定流量60 L/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程0.80 MPa；噴淋及消火栓穩(wěn)壓系統(tǒng)各1套。

4 結(jié) 論

本文以某合資新能源產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目為例，系統(tǒng)介紹了國標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的差異，對國標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在室外消火栓給水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、消防水池和泵房系統(tǒng)等重要系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的差異化要求逐一進(jìn)行了對比，提出了兼容國內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案，以供其他類似項(xiàng)目參考借鑒?！?/p>