论文部分内容阅读
［摘要］结合大空间仓库的消防应用早期抑制快速响应喷头(ESFR喷头)的实例，对早期抑制快速响应喷头的设计参数、喷头布置和系统计算，以及存在的问题进行探讨。
［关键词 ］早期抑制快速响应喷头响应时间指数仓库
中图分类号：TU249文献标识码： A
工程概述：某高新区保税物流仓库,单层建筑, 建筑面积7780m2,建筑高度13.7m,门式钢架结构。物品储存按多排货架方式布置。室内板下净高为9.4～11.4m,储物高度7.5～10.0m。
建筑物耐火等级为二级,储存货物物品的火灾危险等级为丙类。建筑内设置消火栓和自动喷水灭火系统。
自喷系统设计：仓库区设置自喷系统，系统采用早期抑制快速响应喷头，喷头采用流量系数K=200，喷头动作温度为68℃，作用面积内开放的喷头数为12只，喷头最低工作压力0.50MPa；自喷消防用水量为100L/s，火灾延续时间按1h计算，一次灭火用水量为360m3。
仓库区划分为三个防火分区，分别为2700 m2、2380 m2、2700 m2。共设两组湿式报警阀组，第一防火分区由1＃报警阀供给，第二和第三防火分区由2＃报警阀供给。 自动喷水灭火系统由室外水泵房的自喷泵直接供给。除个别有阻碍的喷头采用下垂型，向下安装,喷头在梁下或者板下安装，距离梁下或者板下300mm；其余喷头为直立型，向上(垂直屋面板)安装，喷头距离屋面板100mm。火灾前10min用水量由设置在室外泵房内的消防气压给水设备供给。室外设置八套SQS100-B型地上式消防水泵接合器。
ESFR喷头发展：随着全球经济的发展，各种建筑领域发生了巨大变化。建筑内部的布置格局多变代替了过去固定布局设计，现代建筑的不断涌现，常规的自动喷水灭火系统的应用就受到一定局限。如：建筑高度超过8.0m的现代大型展馆、会展中心、剧场、博物馆等；高度超过8.0m的大型现代生产厂房和现代仓储物流库房工程；以及大型高级宾馆、写字楼的地下商场、停车库、娱乐设施等对自动喷水灭火系统的应用提出更高和不断更新的要求。尤其随着我国经济建设的发展、扩大对外交流的需要，大型仓储物流和高架库房工程日益增多，火灾的防护变得更为重要。早期抑制快速响应喷头应运而生。
由于仓库火灾蔓延迅速，不易扑救，易造成重大财产损失，尤其扑救高堆垛高货架仓库火灾，难度更大。《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084—2001,2005年版),规定在倉库危险级场所布置早期抑制快速响应喷头(ESFR喷头)。
早期抑制快速响应喷头early suppression fast response sprinkler(ESFR)响应时间指数RTI≤28±8(m·s)0.5,用于保护高堆垛与高架仓库的大流量特种喷头。
ESFR喷头构造特点： ESFR喷头有一个快速响应热敏元件，使该喷头比普通传统型喷头反应迅速。因为反应快，在火灾初期只需启动较少数量的喷头，就能够有足够的水迅速作用于扑灭火灾或抑制火灾蔓延。该喷头具有热响应时间快速，喷水流量大的特点，主要是针对高堆垛、高货架之大型仓库的灭火系统要求而研制开发的一种喷头。
本次工程实例中选用的喷头选用上海金盾的 K-ZSTY20 直立型和下垂型，其主要技术参数见表1。
表1喷头参数表
ESFR喷头结构和工作原理
早期抑制快速响应（ESFR）喷头，主要由喷头体、球座、弹性垫片、支架、定位板、密封垫、溅水盘、消防玻璃球和调整螺钉等组成。平时，消防玻璃球由支架、定位板、调整螺钉等斜方向支点固定在喷头体上，经受1.2MPa～3MPa的静水压密封试验。消防玻璃球在火灾发生后，在热的作用下快速响应释放，球座和支架脱落，大流量的水向保护区喷射，达到扑灭火灾和抑制火灾的特点。
ESFR喷头系统的适用条件：
1)ESFR喷头系统适用于净空高度大于8.0m，小于等于13．5m的仓储库房和高架库房。ESFR喷头仅适用于湿式喷水灭火系统，不适用于干式系统和预作用系统。
2)保护场所室内温度不应高于66℃；如室内温度短时或长期高于38℃者，应选用中温式喷；
3)保护区为钢结构屋面同时抑制型喷头的安装符合上述要求时，不需要再对钢屋面和钢柱采用其他防火措施。
ESFR喷头布置间距：
《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2001（2005年版））中在5.0.6条对早期抑制快速响应喷头的设计基本参数做了相应规定，同时7.1.4条对早期抑制快速响应喷头的溅水盘与板顶的距离做了相应规定。见表2.
表2喷头布置间距
ESFR喷头系统管路设计和计算：设计中翻阅了相关规范和标准图集，虽然对系统的参数等有了相应的规定，但对管路系统的设计没有详尽的介绍和说明，国标图集04S206对早期抑制快速响应喷头的系统布置仅做了示意，管网为环状配水；同时目前在设计行业普遍应用的设计软件天正和理正给排水也对这部分设计的计算亦是空缺。通过咨询美国泰科(TYCO)中央喷宝公司北京分公司的相关技术人员，根据相应的美国软件的及本工程相应参数，对管网进行简化，通过软件计算和手工复核，将该仓库分三个防护区，自喷消防用水量为100L/s，每个防护区管路自成系统，每个系统管路沿钢柱布置两路干管，干管管径按照设计流量的50％计算，按70％～100％校核，计算所得管径DN200；中间根据喷头布置间距设置若干联络管，管径为DN80;喷头全部布置在联络管的环网上。自喷系统环状布置配水管，在除了大型变压器水喷雾系统采用过外，其它自喷系统设计上还没有采用过。总结这种系统布置，其优点：既增加喷头的安全可靠性，又增加喷头的配水均匀性，使管网中各点压力趋于相对平衡，同时适当减少干管的管径；缺点：管道较多，工程造价相对较高。本工程系统布置示意见图1。
图1
供水泵：本工程水泵房设计3台自喷泵，2用1备，单泵Q=50L/s。另外，由于仓库为钢结构，屋面为轻质屋面，不能在屋面设置消防水箱，在泵房内设置气压供水设备1套，气压供水设备的有效容积应按系统最不利处4只喷头在最低压力下的10min用水量确定。采用的隔膜式气压罐：V=23m3，L=5.5m，直径2.45m；补压泵：Q=5L/s，H=125m，N=11kW。同时在仓库外管路上设置8组水泵接合器，每个水泵接合器的流量为10～15L/s。
小结：尽管规范对ESFR喷头系统的设计参数有了较详尽的规定，但其系统管路的计算缺乏有力的规范和设计手册的技术支持，同时国产软件也没有相应内容，人工计算依靠国外软件或是自行简化计算，较为麻烦，同时环网计算缺乏有力的支撑依据。该系统虽然不是新鲜事物，但是一般的民建设计中还是相对较少遇到，值得讨论和学习的东西还很多，怎样把握其系统的计算，既做到符合消防应用要求，又能达到工程经济最优值得探究。
［关键词 ］早期抑制快速响应喷头响应时间指数仓库
中图分类号：TU249文献标识码： A
工程概述：某高新区保税物流仓库,单层建筑, 建筑面积7780m2,建筑高度13.7m,门式钢架结构。物品储存按多排货架方式布置。室内板下净高为9.4～11.4m,储物高度7.5～10.0m。
建筑物耐火等级为二级,储存货物物品的火灾危险等级为丙类。建筑内设置消火栓和自动喷水灭火系统。
自喷系统设计：仓库区设置自喷系统，系统采用早期抑制快速响应喷头，喷头采用流量系数K=200，喷头动作温度为68℃，作用面积内开放的喷头数为12只，喷头最低工作压力0.50MPa；自喷消防用水量为100L/s，火灾延续时间按1h计算，一次灭火用水量为360m3。
仓库区划分为三个防火分区，分别为2700 m2、2380 m2、2700 m2。共设两组湿式报警阀组，第一防火分区由1＃报警阀供给，第二和第三防火分区由2＃报警阀供给。 自动喷水灭火系统由室外水泵房的自喷泵直接供给。除个别有阻碍的喷头采用下垂型，向下安装,喷头在梁下或者板下安装，距离梁下或者板下300mm；其余喷头为直立型，向上(垂直屋面板)安装，喷头距离屋面板100mm。火灾前10min用水量由设置在室外泵房内的消防气压给水设备供给。室外设置八套SQS100-B型地上式消防水泵接合器。
ESFR喷头发展：随着全球经济的发展，各种建筑领域发生了巨大变化。建筑内部的布置格局多变代替了过去固定布局设计，现代建筑的不断涌现，常规的自动喷水灭火系统的应用就受到一定局限。如：建筑高度超过8.0m的现代大型展馆、会展中心、剧场、博物馆等；高度超过8.0m的大型现代生产厂房和现代仓储物流库房工程；以及大型高级宾馆、写字楼的地下商场、停车库、娱乐设施等对自动喷水灭火系统的应用提出更高和不断更新的要求。尤其随着我国经济建设的发展、扩大对外交流的需要，大型仓储物流和高架库房工程日益增多，火灾的防护变得更为重要。早期抑制快速响应喷头应运而生。
由于仓库火灾蔓延迅速，不易扑救，易造成重大财产损失，尤其扑救高堆垛高货架仓库火灾，难度更大。《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084—2001,2005年版),规定在倉库危险级场所布置早期抑制快速响应喷头(ESFR喷头)。
早期抑制快速响应喷头early suppression fast response sprinkler(ESFR)响应时间指数RTI≤28±8(m·s)0.5,用于保护高堆垛与高架仓库的大流量特种喷头。
ESFR喷头构造特点： ESFR喷头有一个快速响应热敏元件，使该喷头比普通传统型喷头反应迅速。因为反应快，在火灾初期只需启动较少数量的喷头，就能够有足够的水迅速作用于扑灭火灾或抑制火灾蔓延。该喷头具有热响应时间快速，喷水流量大的特点，主要是针对高堆垛、高货架之大型仓库的灭火系统要求而研制开发的一种喷头。
本次工程实例中选用的喷头选用上海金盾的 K-ZSTY20 直立型和下垂型，其主要技术参数见表1。
表1喷头参数表
ESFR喷头结构和工作原理
早期抑制快速响应（ESFR）喷头，主要由喷头体、球座、弹性垫片、支架、定位板、密封垫、溅水盘、消防玻璃球和调整螺钉等组成。平时，消防玻璃球由支架、定位板、调整螺钉等斜方向支点固定在喷头体上，经受1.2MPa～3MPa的静水压密封试验。消防玻璃球在火灾发生后，在热的作用下快速响应释放，球座和支架脱落，大流量的水向保护区喷射，达到扑灭火灾和抑制火灾的特点。
ESFR喷头系统的适用条件：
1)ESFR喷头系统适用于净空高度大于8.0m，小于等于13．5m的仓储库房和高架库房。ESFR喷头仅适用于湿式喷水灭火系统，不适用于干式系统和预作用系统。
2)保护场所室内温度不应高于66℃；如室内温度短时或长期高于38℃者，应选用中温式喷；
3)保护区为钢结构屋面同时抑制型喷头的安装符合上述要求时，不需要再对钢屋面和钢柱采用其他防火措施。
ESFR喷头布置间距：
《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2001（2005年版））中在5.0.6条对早期抑制快速响应喷头的设计基本参数做了相应规定，同时7.1.4条对早期抑制快速响应喷头的溅水盘与板顶的距离做了相应规定。见表2.
表2喷头布置间距
ESFR喷头系统管路设计和计算：设计中翻阅了相关规范和标准图集，虽然对系统的参数等有了相应的规定，但对管路系统的设计没有详尽的介绍和说明，国标图集04S206对早期抑制快速响应喷头的系统布置仅做了示意，管网为环状配水；同时目前在设计行业普遍应用的设计软件天正和理正给排水也对这部分设计的计算亦是空缺。通过咨询美国泰科(TYCO)中央喷宝公司北京分公司的相关技术人员，根据相应的美国软件的及本工程相应参数，对管网进行简化，通过软件计算和手工复核，将该仓库分三个防护区，自喷消防用水量为100L/s，每个防护区管路自成系统，每个系统管路沿钢柱布置两路干管，干管管径按照设计流量的50％计算，按70％～100％校核，计算所得管径DN200；中间根据喷头布置间距设置若干联络管，管径为DN80;喷头全部布置在联络管的环网上。自喷系统环状布置配水管，在除了大型变压器水喷雾系统采用过外，其它自喷系统设计上还没有采用过。总结这种系统布置，其优点：既增加喷头的安全可靠性，又增加喷头的配水均匀性，使管网中各点压力趋于相对平衡，同时适当减少干管的管径；缺点：管道较多，工程造价相对较高。本工程系统布置示意见图1。
图1
供水泵：本工程水泵房设计3台自喷泵，2用1备，单泵Q=50L/s。另外，由于仓库为钢结构，屋面为轻质屋面，不能在屋面设置消防水箱，在泵房内设置气压供水设备1套，气压供水设备的有效容积应按系统最不利处4只喷头在最低压力下的10min用水量确定。采用的隔膜式气压罐：V=23m3，L=5.5m，直径2.45m；补压泵：Q=5L/s，H=125m，N=11kW。同时在仓库外管路上设置8组水泵接合器，每个水泵接合器的流量为10～15L/s。
小结：尽管规范对ESFR喷头系统的设计参数有了较详尽的规定，但其系统管路的计算缺乏有力的规范和设计手册的技术支持，同时国产软件也没有相应内容，人工计算依靠国外软件或是自行简化计算，较为麻烦，同时环网计算缺乏有力的支撑依据。该系统虽然不是新鲜事物，但是一般的民建设计中还是相对较少遇到，值得讨论和学习的东西还很多，怎样把握其系统的计算，既做到符合消防应用要求，又能达到工程经济最优值得探究。