快速响应早期抑制喷头ESFR系统简介

　　摘要：随着我国经济的发展、扩大对外交流的需要，大型仓储物流工程和高架库房工程日益增多。为此，本文笔者参照美国FM标准、美国通用防火规范（UFC）、及美国NFRA－231c有关章节以及对照我国现行《喷规》的有关规定，结合工程实例就仓储物流工程自动喷水灭火系统作详尽介绍，供同行们参考。
　　关键词：喷头，自喷
　　我国目前除上海市消防局于2006年公布有《上海市大型物流仓库消防设计若干规定》（以下简称《上海市文件》）外，尚无其它关于大型仓储物流工程建筑防火设计的有关规范、规程或规定，且《上海市文件》也仅对建筑防火分区面积和建筑救援设施进行了若干定性规定，而对水喷淋仅提到“仓库内应设置自动喷水灭火系统全保护”并无其它定性规定。现行《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-20012005年版）（以下简称《喷规》）有关仓库危险等级条文也较少，如果设计不合理，将影响整个系统的有效性和可靠性。
　　笔者在工作中，有幸接触到成都中新西南物流有限公司开发的“西南物流中心－超市物流配送中心”工程，该工程临三环路，交通便利，建筑面积197，000m2，建筑高度31.5m,地上五层、地下一层。其中一～三层为仓储区，层高均为8m，均为货架区，货品最大堆积高度为6m；四、五层为办公区；地下一层为Ⅰ类地下汽车库。仓储区每层共11个防火分区，其中9个为仓储区，2个为车道，耐火等级为一级。消火栓系统本文不作赘述，本文仅对仓储区自动喷水灭火系统作介绍。
　　1、自动喷水灭火系统喷头布置方案选择：
　　由于本工程是超市物流配送中心，按照《喷规》，其火灾危险等级应定义为仓库危险等级Ⅱ级，就喷头布置方案，本工程可采用如下两种布置方式：
　　1)采用顶层喷头与货架内分层布置喷头相结合的方式，喷头均采用K=80的普通喷头。根据《喷规》第5.0.5条之规定，本工程喷水强度为，作用面积200m2,喷水时间2小时，最不利处喷头工作压力应不低于0.1Mpa，喷头布置间距为3．0mX3．0m(由结构梁的布置而定)，根据《喷规》第5.0.7条之规定，其系统用水量为58.62L/s，总用水量为422m3。但是，货架间喷头存在两个重要的缺陷：一是设置了货架间喷头后，货架的布置就不能随意更改；二是由于操作工人视线被阻挡，货架间喷头容易在装卸货物时被碰坏，产生水浸损失。而本工程为自动化立体仓库，仓库主必须及时满足货主对改变仓库内货架储存空间的要求,货架结构经常会改变。所以货架内多层喷头的保护方式无法满足使用要求。
　　2）采用早期抑制快速响应(ESFR)喷头
　　本工程经与建设单位协商后，建设单位同意在使用时，采用通透性货架。根据《喷规》第5.0.6条之规定，本工程可采用ESFR喷头。美国FM作为保险公司,在世界各地仓库中大力推广使用ESFR喷头,大量灭火试验证明,尽管此种喷头流量系数较大,由于在火灾初期快速反应,能有效扑灭仓库严重火灾,有效保护货架和建筑物结构，火灾损失最小,烟雾损失最小,水渍损失最小。ESFR喷头系统最重要的特性之一是系统被设计成没有货架内置喷头，能满足建设单位的使用要求。
　　因此，安装了ESFR喷头，就可以取消分层布置的喷头，喷头直接安装在屋面板下，这就大大简化了系统设计。故本次设计采用ESFR喷头。
　　2、快速响应早期抑制（ESFR）喷头的系统中，喷头的选择：
　　目前我国国内正推广应用ESFR喷头，主要应用于高架仓库、大型仓储物流库房等普通闭式喷头无法奏效的场所。
　　ESFR喷头比普通喷头更敏感，热敏元件能快速反应，可以在火势较弱的时候动作。ESFR喷头喷射出的水量也大于普通喷头，可以直接到达起火点。该喷头在高压下(喷头处工作压力不小于0.35MPa)喷出大量的水(直径19mm喷嘴，在最小压力0.345MPa的作用下ESFR喷头喷出流量为6.3L／s)，有足够的水流量抑制火灾。这样火灾就可以在初期阶段被压制住。ESFR喷头的另一特点是喷头在扑灭货架上部火的同时，喷头中心有一股强大的水柱，可以穿过货架扑灭在喷头下方货架底部的火灾。
　　现有的ESFR喷头按动作温度区分，有74℃和101℃两种；按喷头朝向分，有直立型和下垂型两种；按K系数分，有K＝200、240和360三种。根据对喷头构造的分析，下垂型灭火效果优于直立型，故设计时采用下垂型喷头。喷头构造见图2.1
　　图2.1
　　
　　FM在ESFR喷头安装导则(1nstallationRulesForSuppressionModeAutomaticSprinklers)中介绍：对标准喷头或大水滴喷头等控火喷头的知识、设计、安装经验和工程结论不一定适用于ESFR系统。严格遵循ESFR喷头的设计规范和安装导则，解决好障碍物对喷头喷水的障碍和火灾时热气流对喷头动作的影响，是ESFR喷头能否早期成功灭火的关键。
　　为了使ESFR喷头有效保护高货架仓库，还必需对仓库的高度和建筑物的结构严格审查把关。该物流中心ESFR喷头的设计参数应按《喷规》要求，其响应时间指数
　　RTI≤28士8(m•s)0•5，超市物流中心的货架区的火灾危险等级属于仓库危险Ⅱ级；货架储物仓库的最大净空高度或货品最大堆积高度不能超过该规范表5．0．6的规定，应设货架内置喷头，而本工程货品最大堆积高度为6m，故可采用ESFR喷头，不设货架内置喷头。
　　我国规定采用快速响应早期抑制喷头的仓库内货物最大堆积高度的数值，与美国《自动喷水灭火系统安装标准))NFPA-13(1996年版)和美国工厂联合保险系统标准相比，均偏于保守。
　　按美国FM标准生产的ESFR喷头特性：
　　q＝式中：q--喷头流量(L／min)；K--喷头流量系数，从公制200～公制360；P--喷头处最小工作压力(MPa)，为0.35MPa一0.50MPa。
　　我国现行《喷规》根据最大净空高度和最大储物高度不同分别规定了不同的喷头流量系数和喷头最低工作压力，同时作用喷头数均为12只，设计者可根据具体情况选用，就本工程而言，可选用K=200和0.35MPa或K=360和0.10MPa，其每只喷头的出流量分别为6.23L／s和6.00L／s，其系统流量相差不大，而按美国FM标准，库房层高≤9.1m可采用K＝201喷头；层高>9.1m应采用K＝315喷头或K＝358喷头。该物流中心的最大净空高度不超过8m，结合我国现行《喷规》，同时考虑到在老版本《喷规》中未采用过K=360喷头，笔者也翻阅了大部分厂家的样本，市面上K=200的喷头较多，造价相对K=360的喷头较低，故本次设计采用K＝200喷头，喷头处最小工作压力为0.35MPa，每只喷头的出流量为6.23L／s，经逐点计算，系统流量为90L／s。

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