二类高层发电机房水喷雾系统设计

摘要:介绍了水喷雾灭火系统的组成、灭火特点,结合工程实例阐述了二类高层建筑自备发电机房水喷雾灭火系统的设计。

关键词:水喷雾系统

一、概述

1995年国家颁布了《水喷雾灭火系统设计规范》(GB50219-95)(以下简称雾规),水喷雾技术有了强制性国家标准。水喷雾灭火系统是利用水雾在一定的水压下将水流分解成细小水滴进行灭火或防护冷却的一种固定灭火系统。水雾喷射的雾状水滴直径约为0.3~0.5mm,且是不连续的间断水滴,具有良好的电气绝缘性能,能较好的解决电气设备、闪点较高的可燃液体火灾的扑灭问题,并以其安全可靠、经济实用、灭火效率高、对环境无不良影响等优越性能可部分取代系统。过去认为“电气火灾不允许用水扑救”的传统思想得到解放,水喷雾技术越来越被消防工程技术人员接受、应用和推广。《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)也在1997年的修订条文中规定高层建筑内的自备发电机房应设置水喷雾灭火系统。

水喷雾灭火系统的组成与雨淋相似,主要由水源、高压供水设备、供水管道、雨淋阀组、和水雾组成。水雾分为中速水雾和高速水雾,发电机房应采用ZSTWB等离心雾化型高速水雾。水喷雾系统应具有自动控制、手动控制和机械应急控制三种启动方式。自动控制是指水喷雾系统的火灾探测、报警部分与供水设备、雨淋阀组等部件自动联锁操作的控制方式。就自动控制而言,有采用缆式线型定温火灾探测器,有采用闭式加传动管,有采用烟感+温感火灾探测器等三种;因闭式设在保护空间内,当感受热气流闭式破裂喷水,其喷出的不是水雾而是水流,尽管雨淋阀的传动管管径较小,出水量有限,但还是会造成一些不良后果,因此发电机房内的水喷雾灭火系统不宜采用;而缆式定温火灾探测器又较烦琐,故一般采用烟感+温感的做法。

二、工程实例

下面就某工程发电机房的具体实例,介绍水喷雾灭火系统的设计。

某16层的二类高层商住楼的地下室内设有一组300KW的自启动柴油发电机组,发电机组的最大外型尺寸:

长×宽×高=3.49m×1.27m×1.90m。

1、确定保护对象的设计喷雾强度W等设计参数:

自备发电机组一般选用0#柴油,其闪点≥65℃,根据《雾规》第3.1.2条、第3.1.3条、第3.1.4条的规定及《全国民用建筑工程设计技术措施》(给水排水分册)中所述的原则,发电机房的设计参数如下:设计喷雾强度W宜为20L/(min.m2),持续喷雾时间不宜小于0.5h,水雾的工作压力不应小于0.35Mpa,系统响应时间不应大于45S。

2、布置与选型:

根据《雾规》第3.1.5条规定,发电机组外型不规则,保护面积按包容机组最大外型尺寸的规则形体的外表面积确定,本工程发电机组的外表面积S=22.52m2

通常储油间内设储存机组8h所需柴油量的油箱,油箱一般架高1.0m以使柴油靠重力流入发电机组,设计的机组柴油耗量为83L/h,则油箱容量约为0.7m3,故设一个1.0m×1.0m×1.0m油箱。根据《雾规》第3.1.6条规定,储油间的保护面积按储油间的使用面积确定,布置方式可采用平面法布置。其使用面积S=2.2×2.8=6.16m2

布置应保证水雾的灭火的效率和水雾完全覆盖保护对象的表面、不出现空白点,所以应符合《雾规》第3.2.3条规定:“水雾保护对象之间的距离不得大于水雾的有效射程。”。以及《雾规》第3.2.4条规定:“……。当按矩形布置时,水雾之间的距离不应大于1.4倍水雾的水雾锥底圆半径;当按菱形布置时,水雾之间的距离不应大于1.7倍水雾的水雾锥底圆半径。……。”。并且各保护面上的的间距不应超过3m。

⑴、发电机组的布置、选型:

①、初定水雾的流量:

为便于的使用、维护,机组各面的水雾宜采用相同的型号,且为节约投资,减少数量,宜选用雾化角较大的以保证在相同的水压下作用面积较大,一般可选用雾化角θ为120º的水雾。所以,本工程拟选用ZSTWB-80-120型水雾,此公称工作压力下(0.35MPa)的额定流量q=80 L/min,雾化角为120º。

②、计算发电机组水雾的最小数量N:

根据《雾规》7.1.2公式:N=,

式中 N—–保护对象的水雾的计算数量;

q—–水雾的流量(L/min);拟选流量为80 L/min

S—–保护对象的保护面积(m2);S=22.52m2

W—–保护对象的设计喷雾强度(L/min.m2);20 L/min.m2

所以,N=≈6个。

发电机组布置采用立体布置法,根据本工程发电机组的实际尺寸,在机组端面各设1个,顶面和二个侧面各设2个平面布置见下图。

从上图可见,为了达到直接喷射按包容机组的规则形体的每个表面,发电机组设了8个,比计算结果多设了2个,保护面积内的喷雾强度增大,可按此方案选择和布置

③、对与机组的间距进行计算、确定。

与机组表面的间距不应大于水雾的有效射程(水平、垂直),且为使水雾完全覆盖各保护表面,应满足与机组表面的最小间距。ZSTWB型高速水雾的有效射程与雾化角有关,应根据所选产品厂家的喷射曲线图确定。本工程采用ZSTWB-80-120型水雾,其水平有效射程为1.9m,垂直有效射程为3.0m。

与机组表面的最小间距可根据机组规则形体表面尺寸、位置(为了简化计算、节约投资各的投影宜位于各表面的中心或中轴线上)、雾化角计算出当完全覆盖机组规则形体表面的最小水雾锥底圆半径R,再根据《雾规》3.2.4公式:R=B×tg,求得与机组规则形体表面的最小距离Bmin=R÷tg。

本例中的与机组规则形体表面的最小距离计算结果如下:

A、机组端表面侧的最小距离B端min

覆盖机组端表面的最小水雾锥底圆半径R端min==1.15m

B端min= R÷tg= 1.15÷tg=0.67m

B、 机组顶表面侧的最小距离B顶min

覆盖机组顶表面的最小水雾锥底圆R顶min==1.10m

B顶min= R÷tg= 1.10÷tg=0.64m

C、 机组侧表面侧的最小距离B侧min

覆盖机组侧表面的最小水雾锥底圆R侧min==1.29m

B侧min= R÷tg= 1.29÷tg=0.75m

根据计算的最小间距及发电机房的维修、交通要求,并保证灭火效率,本工程距机组表面的间距采用1.0m。

如果各侧的不是位于各保护面的中心、中轴线,或者采用雾化角小于120º的水雾时,与保护面的最小距离增大,与机组表面的间距可根据实际计算调整。

⑵、储油间的布置、选型:

储油间的保护面积可按建筑的使用面积确定,布置方式采用平面法布置。其使用面积S=2.2×2.8=6.16m2

为便于的使用、维修,储油间的水雾采用与发电机组相同的型号,即ZSTWB-80-120型。

①、计算储油间水雾的最小数量N:

根据《雾规》7.1.2公式:N=,

式中 N—–保护对象的水雾的计算数量;

q—–水雾的流量(L/min);所选流量为80 L/min

S—–保护对象的保护面积(m2);S=6.16m2

W—–保护对象的设计喷雾强度(L/min.m2);20 L/min.m2

所以,N=≈2个

②、储油间布置:

油箱顶面距储油间地面高度按2.0m计,安装高度距油箱顶面的距离B=0.9m,水雾锥底圆半径R=B×tg= 0.9×tg=1.55m。距储油间地面2.9m,水雾锥底圆半径R=2.9×tg=5.0m。

储油间仅需2个的位置只要使距储油箱各点的距离不大于喷射至储油箱顶面的水雾锥底圆半径R=1.55m,且之间的距离不大于1.7倍喷射至储油箱顶面的水雾锥底圆半径即可满足水雾完全覆盖储油箱顶面(仅一排,水雾之间的最大距离按菱形布置考虑),考虑储油间地面通常设有集油沟,的位置还应按距储油间各点的距离不大于喷射至储油间地面的水雾锥底圆半径R=2.9m来校核。为使水雾较均匀地覆盖整个储油间,距各点的间距及之间的距离不宜相差太大。

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