发电机房自动喷淋灭火系统设计规范
发布时间：2023-11-25 点击：2010
发电机房自动喷淋灭火系统设计规范
根据《高层民用建筑设计防火规范》（gb50045—95）1997年的修订条文表明，高层建筑内的发电机房应设置自动喷淋灭火系统，而以往发电机房则采用气体灭火系统。目前水喷雾灭火系统的喷头布置一般采用平面布置和立体布置两种方法。康明斯公司在本文探讨了高层建筑内柴油发电机房水喷雾灭火系统的设计，详述了平面和立体布置法两种设计方案，经比较后推荐采用平面布置法。
一、水喷雾灭火机理
水喷雾消防安全系统工作时，水通过专用的喷洒装置后，形成细小水雾形态，对火情进行扑灭和控制，由于形成的水雾非常细小，喷发到火灾现场时，水雾可以迅速汽化，因此可以有效的提高水的灭火效率，增加冷却效果，根据计算使用大约1千克水就可以在火灾现场吸收4504千焦耳的热量。所以，水喷雾消防装置可以通过物理和化学作用有效的控制、扑灭火情，冷却火灾现场。而且，水雾在火灾现场中可以迅速汽化，如果空气中包含35%以上的水蒸气时，可以有效隔离氧气，形成室息效果，阻止燃烧。
（1）如果遇到引发火情的燃烧物是液体，而且不溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以对燃烧物起到冲击效果，形成乳化层并有效阻止液体燃烧。
（2）如果应用在引发火情的燃烧物是液体，而且可以溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以使用水稀释可燃液体，当可燃液体稀释到一定的程度时，就可以达到阻燃的作用，而且，水雾在蒸发时会吸取热量，降低可燃液体和火情现场的温度，更有效的扑灭火情。
水喷雾消防装置主要就是通过冲击乳化、冷却降温、窒息、稀释的作用控制和扑灭火情。
二、水喷雾系统组成及特点
1、系统组成
水喷雾灭火系统由雨淋阀组、水源控制阀、试验阀、回流阀、管网、水雾喷头、火灾探测器、供水设备、控制柜等设备和组件组成。水雾喷头是系统的重要组件，用于灭火的水雾喷头压力不应小于0.35mpa;用于范虎冷却的压力不应小于0.2mpa。
2、水喷雾特点
（1）在以水为灭火剂的自动灭火系统中，水喷雾灭火系统是唯一兼有直接灭火和防护冷却功能的固定灭火系统。
（2）水喷雾灭火（水滴直径不大于1000μm）的效率比自动喷水灭火系统的水滴（水滴直径2000-4000μm）高，耗水量较小。
（3）水喷雾系统是直接向保护对象表面喷射水雾的方式实现其防护目的的，还具有乳化和稀释的作用。
（4）水喷雾灭火系统对发电机房响应时间有明确的要求，用于灭火时间不应大于45s。
图1 发电机房喷淋灭火系统演示图
图2 水喷雾系统启动步骤图
三、设计方案
以深圳高层楼宇的地下室发电机房内设有一组常载500kw自启动康明斯柴油发电机组为例。
1、平面布置法
由于高层建筑物内的自备发电机组及油箱高度较低，故可采用平面布置法来设计水喷雾灭火系统。
（1）确定设计喷雾强度w
柴油发电机房火灾定性为液体火灾。发电机组一般选用0号柴油，其闪点≥65℃，经查《水喷雾灭火系统设计规范》（以下简称《喷雾规范》）设计喷雾强度为20l/（minm²）、持续喷雾时间为0.5h。
（2）计算保护面积s
发电机房的保护面积按机房实际使用面积来计算（应扣除墙、柱的面积），s发=50.15m²。储油间的保护面积为储油间的实际使用面积，s储=320m²。
储油间设在发电机房内，由于火灾时对发电机组威胁大而占地面积不大，故可与发电机房视为同一保护区，即水雾喷头同时喷雾。
（3）计算水雾喷头流量q
要计算q，首先要确定水雾喷头的型号。为了节约投资应选雾化角较大的喷头以保证其在相同的水压下保护面积较大，一般选用zstg10/114型高速喷射器（黄铜材质），该喷射器雾化角较大、流量适中，适用于保护闪点在66℃以上的易燃液体。
q=k（10-p）0.5≈81.94l/min
式中p——最小灭火压力，p=0.35mpa；
k——水雾喷头流量系数，k=43.8。
（4）计算所需喷头的最小数量n
n发=s发·w/q≈12个
n储=s储·w/q≈1个
（5）喷头布置
喷头的合理布置可使喷雾均匀地完全覆盖保护对象以确保喷雾强度。《喷雾规范》第3.2.3条规定“水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程"，第3.2.4条规定“水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍水雾喷头的水雾锥底圆半径；当按菱形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径”，故应根据喷头有效射程、水雾锥底圆半径来布置喷头，也就是说水雾要直接喷射到并完全覆盖保护对象。水雾喷头用于灭火时的水平射程宜算到喷头水平喷射曲线上线最高点止，当p=0.35mpa时，zstg10/114型喷头的水平有效射程为1.70m，垂直有效射程为3m。
设计中应注意喷头与油箱的距离≤0.7m，喷头布置后还应校核喷头间距及水雾覆盖情况。
①发电机房
●发电机组高度按2m计，喷头安装高度距发电机组1.3m，水雾锥底圆半径r为1.5m；
●喷头间距为1.9m<1.4r（2.1m）；
●角a与喷头间距为1.46m<1.5m；
●角b与喷头间距为1.21m<1.5m。
②储油间
油箱顶面距地面高度按2m计，喷头安装高度距油箱0.7m，水雾锥底圆半径r=0.94m。喷头距地2.7m，水雾锥底圆半径r=2.3m。储油间为三角形，油箱只可放在fg-h-ij范围内，可按r=0.94m来校核f、g、h、i、j点的水雾覆盖情况。考虑储油间地面通常设有集油沟，还应按r=2.3m来校核c、d、e点水雾覆盖情况。
③各点与喷头间距：
角f为0.75m<0.94m;角e为1.62m<2.3m;角c为1.88m<2.3m;角d为2.01m<2.3m。
（6）水力计算
水力计算按《建筑给水排水设计手册》中的方法进行计算，结果见图2。《喷雾规范》第3.1.3条规定“当用于灭火时水雾喷头的工作压力不应小于0.35mpa”，故最不利喷头的起始压力应按0.35mpa计，计算公式为q=。由于水喷雾系统采用开式喷头，应根据特性系数法计算系统的实际流量、水头损失等，若用估算法则偏差较大，可能会导致喷出的不是水雾。
计算中应随时校核喷头的设计值是否在其正常值的范围内，zstg10/114型高速喷射器的正常工作压力
为0.28～0.5mpa，对应的正常流量为1.22～1.63l/s，从图2中可见每个喷头的流量均在此范围内。计算完毕还应校核每个管段流速（见表1）。各管段流速v<5m/s，符合《喷雾规范》的规定。
表1管道流速校核
管段
管径(mm)
流量q(l/s)
kc
流速v(mis)
1-2
25
1.375
1.883
2.91
2-3
32
2.77
1.05
2.91
3-4
50
5.54
0.47
2.60
4-5
80
11.12
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一、水喷雾灭火机理
水喷雾消防安全系统工作时，水通过专用的喷洒装置后，形成细小水雾形态，对火情进行扑灭和控制，由于形成的水雾非常细小，喷发到火灾现场时，水雾可以迅速汽化，因此可以有效的提高水的灭火效率，增加冷却效果，根据计算使用大约1千克水就可以在火灾现场吸收4504千焦耳的热量。所以，水喷雾消防装置可以通过物理和化学作用有效的控制、扑灭火情，冷却火灾现场。而且，水雾在火灾现场中可以迅速汽化，如果空气中包含35%以上的水蒸气时，可以有效隔离氧气，形成室息效果，阻止燃烧。
（1）如果遇到引发火情的燃烧物是液体，而且不溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以对燃烧物起到冲击效果，形成乳化层并有效阻止液体燃烧。
（2）如果应用在引发火情的燃烧物是液体，而且可以溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以使用水稀释可燃液体，当可燃液体稀释到一定的程度时，就可以达到阻燃的作用，而且，水雾在蒸发时会吸取热量，降低可燃液体和火情现场的温度，更有效的扑灭火情。
水喷雾消防装置主要就是通过冲击乳化、冷却降温、窒息、稀释的作用控制和扑灭火情。
二、水喷雾系统组成及特点
1、系统组成
水喷雾灭火系统由雨淋阀组、水源控制阀、试验阀、回流阀、管网、水雾喷头、火灾探测器、供水设备、控制柜等设备和组件组成。水雾喷头是系统的重要组件，用于灭火的水雾喷头压力不应小于0.35mpa;用于范虎冷却的压力不应小于0.2mpa。
2、水喷雾特点
（1）在以水为灭火剂的自动灭火系统中，水喷雾灭火系统是唯一兼有直接灭火和防护冷却功能的固定灭火系统。
（2）水喷雾灭火（水滴直径不大于1000μm）的效率比自动喷水灭火系统的水滴（水滴直径2000-4000μm）高，耗水量较小。
（3）水喷雾系统是直接向保护对象表面喷射水雾的方式实现其防护目的的，还具有乳化和稀释的作用。
（4）水喷雾灭火系统对发电机房响应时间有明确的要求，用于灭火时间不应大于45s。
图1 发电机房喷淋灭火系统演示图
图2 水喷雾系统启动步骤图
三、设计方案
以深圳高层楼宇的地下室发电机房内设有一组常载500kw自启动康明斯柴油发电机组为例。
1、平面布置法
由于高层建筑物内的自备发电机组及油箱高度较低，故可采用平面布置法来设计水喷雾灭火系统。
（1）确定设计喷雾强度w
柴油发电机房火灾定性为液体火灾。发电机组一般选用0号柴油，其闪点≥65℃，经查《水喷雾灭火系统设计规范》（以下简称《喷雾规范》）设计喷雾强度为20l/（minm²）、持续喷雾时间为0.5h。
（2）计算保护面积s
发电机房的保护面积按机房实际使用面积来计算（应扣除墙、柱的面积），s发=50.15m²。储油间的保护面积为储油间的实际使用面积，s储=320m²。
储油间设在发电机房内，由于火灾时对发电机组威胁大而占地面积不大，故可与发电机房视为同一保护区，即水雾喷头同时喷雾。
（3）计算水雾喷头流量q
要计算q，首先要确定水雾喷头的型号。为了节约投资应选雾化角较大的喷头以保证其在相同的水压下保护面积较大，一般选用zstg10/114型高速喷射器（黄铜材质），该喷射器雾化角较大、流量适中，适用于保护闪点在66℃以上的易燃液体。
q=k（10-p）0.5≈81.94l/min
式中p——最小灭火压力，p=0.35mpa；
k——水雾喷头流量系数，k=43.8。
（4）计算所需喷头的最小数量n
n发=s发·w/q≈12个
n储=s储·w/q≈1个
（5）喷头布置
喷头的合理布置可使喷雾均匀地完全覆盖保护对象以确保喷雾强度。《喷雾规范》第3.2.3条规定“水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程"，第3.2.4条规定“水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍水雾喷头的水雾锥底圆半径；当按菱形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径”，故应根据喷头有效射程、水雾锥底圆半径来布置喷头，也就是说水雾要直接喷射到并完全覆盖保护对象。水雾喷头用于灭火时的水平射程宜算到喷头水平喷射曲线上线最高点止，当p=0.35mpa时，zstg10/114型喷头的水平有效射程为1.70m，垂直有效射程为3m。
设计中应注意喷头与油箱的距离≤0.7m，喷头布置后还应校核喷头间距及水雾覆盖情况。
①发电机房
●发电机组高度按2m计，喷头安装高度距发电机组1.3m，水雾锥底圆半径r为1.5m；
●喷头间距为1.9m<1.4r（2.1m）；
●角a与喷头间距为1.46m<1.5m；
●角b与喷头间距为1.21m<1.5m。
②储油间
油箱顶面距地面高度按2m计，喷头安装高度距油箱0.7m，水雾锥底圆半径r=0.94m。喷头距地2.7m，水雾锥底圆半径r=2.3m。储油间为三角形，油箱只可放在fg-h-ij范围内，可按r=0.94m来校核f、g、h、i、j点的水雾覆盖情况。考虑储油间地面通常设有集油沟，还应按r=2.3m来校核c、d、e点水雾覆盖情况。
③各点与喷头间距：
角f为0.75m<0.94m;角e为1.62m<2.3m;角c为1.88m<2.3m;角d为2.01m<2.3m。
（6）水力计算
水力计算按《建筑给水排水设计手册》中的方法进行计算，结果见图2。《喷雾规范》第3.1.3条规定“当用于灭火时水雾喷头的工作压力不应小于0.35mpa”，故最不利喷头的起始压力应按0.35mpa计，计算公式为q=。由于水喷雾系统采用开式喷头，应根据特性系数法计算系统的实际流量、水头损失等，若用估算法则偏差较大，可能会导致喷出的不是水雾。
计算中应随时校核喷头的设计值是否在其正常值的范围内，zstg10/114型高速喷射器的正常工作压力
为0.28～0.5mpa，对应的正常流量为1.22～1.63l/s，从图2中可见每个喷头的流量均在此范围内。计算完毕还应校核每个管段流速（见表1）。各管段流速v<5m/s，符合《喷雾规范》的规定。
表1管道流速校核
管段
管径(mm)
流量q(l/s)
kc
流速v(mis)
1-2
25
1.375
1.883
2.91
2-3
32
2.77
1.05
2.91
3-4
50
5.54
0.47
2.60
4-5
80
11.12
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