水幕系统在工业厂房中的应用

何瑞林

(中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031)

水幕系统在工业厂房中的应用

何瑞林

(中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031)

结合某冶炼厂破碎及配料车间皮带廊穿出厂房洞口处防火分区实例，对水幕系统在工业厂房开口部位的布置、计算、喷头选择及控制方式进行分析和探讨。

防火分隔水幕；喷头选择；喷水空白点；雨淋阀

某冶炼厂破碎及配料车间为单层厂房，火灾危险等级为丁类，耐火等级为二级，建筑面积约为6 500㎡，建筑高度为9.1 m。在厂房内配料区间由于存有较多的电子废料，具有一定的可燃性，因此对厂房的配料区域局部定性为丙类，设置有室内消火栓系统。车间内设置的皮带运输设备将原料输送至熔炼主厂房内，由于皮带廊穿出厂房的洞口因不便于设置防火墙或防火卷帘，根据《建筑设计防火规范》中对防火分区的要求，在洞口处设置防火分隔水幕，洞口的尺寸为4.7 m×2.25 m。图1为皮带廊出口处的平面图。本文以此为例对水幕在工业厂房中的设计应用进行分析和探讨。

图1 皮带廊出口平面

1 水幕的设计

1.1 水幕类型的确定

根据现行的国家规范 《自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2001（2005版））》中第5.0.10规定：水幕分为防火分隔和防护冷却两种类型[1]。在实际工程设计中首先需明确水幕的功能和类型。功能选择的对与错直接关系到火灾时期水幕能否有效发挥其作用；同时类型的选择也与用水量、管道配置及水泵选择密切相关。在此项目中设置水幕主要是为了阻止火灾沿皮带廊蔓延，分隔火灾与非火灾区域，减少火灾损失，因此水幕的类型应按防火分隔水幕进行设计。水幕系统由水幕喷头（开式洒水喷头）、雨淋报警阀和配水管道组成（图2）。水幕的工作原理与雨淋喷水系统基本相同。

图2 水幕系统示意

1.2 水幕水量、喷头选择与布置

根据现行的国家规范 《自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2001（2005版））》中第 4.2.10、5.0.10、7.1.15的规定：防火分隔水幕不宜用于尺寸超过15 m（宽）×8 m(高)的开口；防火分隔水幕的喷水强度为2 L/（s·m），喷水点的高度＜12 m，喷头最小的工作压力为0.1 MPa；防火分隔水幕喷头的布置，应保证水幕的宽度不小于6 m，若采用水幕喷头时，喷头不应少于3排，若采用开式洒水喷头时，喷头不应少于2排[1]。

水幕水量Q按式（1）计算：

式中：q为防火分隔水幕的喷水强度，L/（s·m）；L为需要保护的长度，m。

水幕喷头的选择和布置是保证水幕喷水强度及被保护区域没有喷水空白点的重要步骤之一。根据现行的国家规范《自动喷水灭火系统设计规范》中第6.1.5.1条的规定：防火分隔水幕应采用开式洒水喷头或水幕喷头[1]。而根据国家标准图集《自动喷水与水喷雾灭火设施安装（04S206）》中的规定：防火分隔水幕建议采用开式洒水喷头[2]。因此，在此处选用开式洒水喷头。但在实际工程设计中对喷头的选择还受建（构）筑物的净空高度及形状的影响。例如皮带传送出口处因洞口上沿与建筑物顶部距离较小，若采用下垂型喷头则喷头安装高度较低，根据下垂型开式喷头布水曲线图可知，洞口上部空间容易留下较多的喷水空白点，不能由上至下完全覆盖需要保护的地方，火势容易由空白点处蔓延。因此，此处选用直立型大流量开式喷头，其流量系数为115 L·（MPa）/min，所需喷头个数N按式（2）计算：

式中：q0为每个喷头的流量，L/s。

根据国家标准图集 《自动喷水与水喷雾灭火设施安装（04S206）》中的规定：采用开式洒水喷头时，喷头布置不应少于2排布置，喷头之间的间距不小于2.4 m，喷水宽度不小于6 m[2]。为使水量、水压均匀，共布置6个喷头，分成2排对称布置。最不利点的喷头压力为0.15 MPa，根据喷头布水曲线图所示ZST-20型喷头在0.15 MPa时的布水半径为3.3 m，则两排喷头的洒水范围＞6 m的宽度，能满足规范的要求。

在实际工程设计中，在确定了喷头的型号、水量和布置方式之后，还需要进一步核实喷洒的水量。在喷头的洒水过程中实际有部分水量是被端墙阻挡或喷洒在保护区域范围外的，因此，计算保护区域的喷水强度需扣除此部分无效水量。所以若喷水强度无法达到的话，则必须进一步增加喷头的数量或加大喷头的工作压力，以增加喷头的喷水流量。由于本项目保护长度只有4.7 m，增加喷头的数量会使喷头间距过小，不利于布置，因此本项目选择加大喷头的工作压力，最不利点喷头的工作压力为0.15 MPa，以增加喷头的出水量。

1.3 配水管道的水力计算

配水管道的布置是否合理与配水管道的管径、喷头出水量的均匀性有着很大的联系。配水管最好能均匀对称地布置，这样能使管道在布置的时候产生的沿程和局部的水头损失差别不大，喷头处的压力比较接近，使得出水量均匀。水幕配水管水力计算公式可参见自动喷淋的水力计算公式。

2 水幕系统的供水方式

在工业厂房中水幕作为一种防火分隔的手段，往往都是局部使用，不会像自动喷淋灭火系统那样大面积布置；因此消火栓泵或喷淋水泵的压力、流量在能满足水幕需要的前提下，水幕系统与消火栓系统合用水泵是比较合理的（合用时水泵流量为两种消防水量的叠加）。本项目水幕系统与室内消火栓系统合用水泵，经计算分析消火栓泵能满足水幕所需的流量和压力的要求，进而节省了工程造价和占地面积。在消防水泵启动之前，水幕的用水由厂区设置的高位消防水箱供水。

3 水幕系统的控制

水幕系统的启动主要由雨淋阀组进行控制。雨淋阀组设置有手动和自动两种启动方式：手动启动的方式需要有专门的值班人员24小时的监视，对于人的依赖性比较大；自动启动的控制方式适用于无人看守场所，且水泵启动快，压力、水量等参数的监测比较直观。本项目不设专人看管，因此设置了自动启动控制系统，同时也预留了人工手动应急启动装置。

水幕系统的自动控制系统与雨淋系统的基本一致。在喷头保护的范围内设置烟感或温感两种火灾报警探头。探头的信号动作与水幕的雨淋报警阀组相联动；报警信号反馈至消防控制室并启动消防水泵，供水喷水。

4 结语

设计人员在进行水幕系统设计的过程中应结合工程的实际特点，合理进行水幕系统类型的确定、喷头的选择与布置，使保护范围内任何一点都能满足规范的要求，以使水幕系统安全可靠、经济合理，最大限度地发挥其作用。

[1] GB50084-2001，自动喷水灭火系统设计规范[S].

[2] 中国建筑科学研究院.自动喷水与水喷雾灭火设施安装（04S206）[M].北京：中国计划出版社,2004.

Application of Water Curtain System in Industrial Plant

HE Ruilin
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Combining to examples of fire partition of a certain smelter crushing and burdening plant,the paper analyzes and discusses position,calculation,sprayer selection and control method of water curtain system in industrial plant opening position.

fire compartment water curtain;sprayer;water spray blank spot;deluge valve

TU892

B

1004-4345(2015)05-0043-02

2015-05-04

何瑞林（1985—），男，主要从事给排水工程设计工作。