斜屋顶仓库快速反应早期抑制喷淋系统设计案例

建筑高度超过8.00m的大型现代生产厂房和库房工程对自动喷水灭火系统的应用提出更高和不断更新的要求，本设计根据我国现行规范并参照美国FM标准及NFPA13规范，以纺织品仓库自动喷淋系统为例，介绍快速反应早期抑制喷头在斜屋顶仓库自动消防中的应用及注意事项。
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南方某纺织厂成品库房，属丙类二级建筑，占地面积为72.6米×96.6米=7013.16平方米，建筑檐口高度为7.27米，屋顶高度9.80米，屋顶坡度7%，体积为50985.6732立方米，仓库无吊顶，部分面积净空大于9.80米。

因主要存贮棉毛麻丝化纤及其制品，根据《建筑设计防火规范(GBJ16-87 2001修订版)》(以下简称《建规》)第8.7.1条第二款“每座占地面积超过1000m²的棉、毛、丝、化纤、毛皮及其制品库房；……”的规定，该类库房除了要设置室内消火栓系统外，还必须安装自动喷水灭火系统。

二、喷淋系统设计

1、系统设计参数

根据《自动喷水灭火系统设计规范(GB 50084-2001)》(以下简称《喷规》)附录A，该建筑自动喷水灭火系统应按仓库危险级II级设置；又因为室内最高净空高度大于9.80米，货品最大堆积高度小于7.50米，根据《喷规》第5.0.6条及表5.0.6规定，必须采用快速反应早期抑制型喷头，本设计采用K=200直立型ESFR喷头，最不利处喷头最低工作压力为0.50Mpa。

参考美国FM标准及NFPA13规范，采用快速反应早期抑制喷头时，单个湿式报警阀允许最大保护面积为3716m²（40000平方尺），这主要是考虑到报警阀后管网容积和管段长度的限制；屋顶坡度不得大于16.7%，坡度超过16.7%时应增加一层吊顶，并应将喷头布置在吊顶下；室内净空高度大于9米小于12米时最不利处喷头最低工作压力为0.52Mpa；结合我国规范，因此设计采用两套湿式报警阀控制整个仓库的全部喷头，喷头最低工作压力按照我国《喷规》执行，但适当考虑富裕量。

2、喷头布置

根据《喷规》第7.1.2条规定，喷头按正方形布置时最大间距不超过3.00米，喷头离墙最远距离不大于1.50米，喷头布置间距如下图：

《喷规》第7.1.4条规定，快速响应早期抑制型喷头的溅水盘与顶板的距离应大于100mm而小于150mm，这是因为喷头与顶板的相对位置是影响喷头动作速度的主要因素，有研究表明如果喷头的感温元件太靠近顶板，会使初期火灾产生的热气流在喷头下流动，从而延误了喷头的动作；如果离顶板太远，则初期火灾产生的热气流会在喷头上方流动，同样会延误喷头动作。本设计取120mm。

《喷规》第7.1.11条规定，顶板或吊顶为斜面时，喷头必须垂直于斜面布置，屋脊处也必须布置一排喷头。喷头布置如下图所示，平行于屋面的斜边长度3000，对边高为3000´7%=200，则喷头水平间距为=2993，取3米。

对于斜屋面来说，喷头配水支管及配水管可能的安装方法有两种，一种是配水支管垂直于屋脊敷设，一种是配水支管平行于屋脊敷设，如下图所示，但无论采用哪一种方式，配水(干)管必须位于最高处，以利于系统排除管网中气体。

查阅美国FM标准和NFPA13规范，得知按美国标准ESFR喷头布置如下：

1)、每一支管安装不应超过6只。

2)、库房高度超过9.00时喷头间距大于2.4m，小于3.05m。

可见，与我国规范极为相似。

3、水力计算

根据《喷规》规定，单个喷头的流量计算采用如下所示公式计算：

q=K

最不利点单个喷头流量= K=200/60* =7.45L/s；

系统设计流量应按同时开放12个ESFR喷头并采用下式计算：

Qs=

节点流量采用下式计算：

q2=(1+)´q1

流量计算用简图如下：

系统设计流量计算表

起始节点

终止节点

流量

管径

流速

水力     坡降

管段长度

流量系数

管件当量

计算管长

水头  损失

起点压力

终点压力

1

2

7.45

80

1.50

0.00065

3.0

200

1.8

4.8

0.0033

0.5000

0.5033

2

3

14.93

100

1.72

0.00060

3.0

200

5.2

8.2

0.0059

0.5033

0.5092

3

4

22.45

150

1.19

0.00017

1.5

200

6.9

8.4

0.0021

0.5092

0.5113

4

5

44.90

200

1.46

0.00019

3.0

200

6.1

9.1

0.0017

0.5113

0.5130