玻璃保护喷淋系统在防火单元消防设计中的应用分析

2015-12-25王建军

建筑设计管理 2015年3期

关键词：用房边墙间距

王建军

（江苏筑森建筑设计有限公司，江苏常州 213017）

玻璃保护喷淋系统在防火单元消防设计中的应用分析

王建军

（江苏筑森建筑设计有限公司，江苏常州 213017）

设在人员密集的大空间场所内的小型商业用房火灾危险性大，将其设置为防火单元，并对其出口处防火玻璃设置专用防护冷却喷淋的加强措施，对防止商店内火灾发生水平蔓延有重要意义。通过对玻璃保护喷淋的系统设置、喷水强度、喷头选用、喷头布置、安装要求的研究及不同喷头流量系数、不同工作压力下喷头水量、布置间距进行计算，阐述了玻璃保护喷淋的技术要求，对于这种技术的应用提供了理论支持。

防火单元；玻璃保护喷淋；防护冷却

0 引言

防火单元、防火玻璃、防护冷却喷淋在建筑消防性能化设计中屡有应用。在工程设计中，由于缺乏相应的消防规范及系统的理论依据，系统设计常常存在随意性。通过对系统各方面的探讨、研究，提出相应的技术措施，对于规范、完善系统设计很有必要。

1 防火单元概述

防火单元指的是在航站楼、客运站的办票厅、候机（车）厅及大型商业中庭等人员密集的大空间场所设置的小型商业用房，通常由若干个同侧相连或不相连的商业用房组成，相邻商业用房采用耐火极限不低于2.0 h隔墙进行分隔。商业用房与公共空间之间连通处根据商业视觉通透的使用需求，通常采用C类防火玻璃做门窗隔断，形成相互独立的“防火单元”。防火单元虽然与大空间场所属同一防火分区，但作为商业用途，其内部物品繁杂，可燃物多，火灾危险性大，防火单元内火灾蔓延时可能危及公共区域安全。防火玻璃隔断作为防火单元唯一疏散口，如在此处加设防火卷帘，火灾时卷帘下落不利于商业用房内人员向外疏散。在工程实践中常采用防火玻璃加专用喷淋系统防护冷却的保护方法作为防火单元消防设计的加强措施，即采用加密喷淋保护防火玻璃的方式将小型商业用房与公共区域之间分隔开，并在商业用房内部设置自动喷水灭火、机械排烟和火灾报警系统，将火灾限制在防火单元内，阻止火灾发生水平蔓延。

2 系统设计

防火玻璃加喷淋系统防护冷却的做法目前没有专门的规范、规程，设计时需参照现行有关防火规范中关于防护冷却的相关技术标准。

2.1 系统设置

窗玻璃保护喷淋是防止小型商业用房内火灾向外部公共空间蔓延，因此需在商铺侧设置保护喷淋系统。系统的火灾延续时间不能低于防火单元防火隔断所要求的耐火时间，以形成“防火单元”。

玻璃保护喷淋属于湿式闭式自动喷水灭火系统，其供水系统（水源、水池、水箱、水泵、管网、控制等）可参照自动喷水灭火系统的技术要求执行。《自动喷水灭火系统设计规范》[1]（以下简称“《喷规》”）9.1.7条：“当建筑物内同时设有自动喷水灭火系统和水幕系统时，系统的设计流量，应按同时启用的自动喷水灭火系统和水幕系统的用水量计算，并取二者之和中的最大值确定”，按照此条文理解，玻璃保护喷淋可以与商业自动喷水灭火系统合用供水设施；但在不同场所，二者火灾延续时间不尽相同，在设计中建议玻璃保护喷淋系统单独设置，设置专用的供水设施。如确需与商业自动喷水灭火系统系统合用供水设施时，也应在湿式报警阀前分开设置，并按两者同时工作时最大水量之和确定系统水量。

2.2 喷头选型

窗玻璃保护喷头通常必须经消防认证的边墙型或窗型玻璃喷头，根据《喷规》6.1.3条，“顶板为水平面的轻危险级、中危险级I级居室和办公室，可采用边墙型喷头。”窗玻璃保护喷头使用场所为商业，不在《喷规》6.1.3条的使用范围内，但窗玻璃保护喷头其功能是喷湿玻璃面，起防护冷却作用，不用做灭火功能，在此情况下使用水平边墙型喷头是不受《喷规》6.1.3条的限制的。窗型玻璃喷头是一种新型消防产品，是专门用于保护热增强型玻璃或钢化玻璃的特殊闭式喷头，经有关研究证实对钢化玻璃有很好的保护效果[2]。

为提高系统反应速度，玻璃保护喷头应采用快速响应喷头，响应时间指数RTI≤50（m·s）0.5的快速响应喷头热敏性能明显高于标准响应喷头，可大大提高系统反应速度。喷头动作温度宜高于环境最高温度30℃，普通商业可选用流量系数K=80或115的玻璃球喷头。

图1 喷头安装示意图

2.3 喷头布置

如图1所示，玻璃的上沿至楼板（梁）处应采用不燃材料进行封堵，其封堵材料在商铺内侧应与玻璃平齐，喷头和玻璃之间不能有任何遮挡物。为使喷头及时感温动作，喷头上方必须采用实板吊顶，不能采用格栅等吊顶影响烟气的聚集。根据《喷规》7.1.7条“货架内喷头上方的货架层板，应为封闭层板。货架内喷头上方如有孔洞、缝隙，应在喷头的上方设置集热挡水板。集热挡水板应为正方形或圆形金属板，其平面面积不宜小于0.12 m2，周围弯边的下沿，宜与喷头的溅水盘平齐”。实板吊顶的宽度可参照集热板的尺寸要求不低于0.35 m，由于吊顶不能做到如集热板那样下沿与喷头的溅水盘平齐，其宽度可增大至不小于0.5 m确定。

按照水平边墙型喷头的安装要求，喷头溅水盘与顶板（吊顶）的距离不应小于150 mm，且不应大于300 mm。

喷头安装高度必须保证其出水能喷湿所有玻璃面。工程中常见的做法是将喷头溅水盘与玻璃上沿平齐，但实际这种做法属于理解错误，如图2所示，边墙型喷头喷洒形状为抛物体，喷头与玻璃顶等高的做法势必在玻璃上部区域出现喷水空白点；因此喷头的安装高度应高于玻璃上沿，具体高度需结合喷头工作压力、布置间距及喷头产品喷水曲线确定，以保证相邻喷头喷水保护范围在玻璃面不出现保护空白区。

图2 边墙型喷头喷水曲线图

2.4 水量及喷头间距计算

系统设计水量与喷水强度、保护长度和喷水时间有关。喷水强度的计算参照防护冷却水幕的设计要求执行，按照《喷规》5.0.10条款：“防护冷却水幕喷水点高度≤4 m时，喷水强度0.5 L/（s·m），喷水点高度每增加1 m，喷水强度0.1 L/（s·m），但超过9 m时喷水强度仍采用1.0 L/（s·m）”。窗玻璃保护喷淋系统为闭式系统头，每间商铺为一独立的防火单元，系统计算长度不应小于单个商铺防火玻璃的最大长度。由于商铺窗间墙处存在火灾相互影响的隐患，通常系统保护长度按玻璃隔断最长一间商铺保护长度的1.5倍确定。

根据《喷规》7.1.12条文说明，“边墙型喷头的前喷水量占流量的70%～80%，喷向背墙的水量占20%～30%流量。”计算喷水强度时，需扣除背向无效喷水量。

喷头的流量应按式（1）计算：

式中：q——喷头流量，L/min；

P——喷头工作压力，MPa；

K——喷头流量系数。

喷头在不同工作压力下水量、间距计算参见表1（按高度≤4 m计算，喷头间距未考虑各节点喷头出水量不均衡性）。

表1 水量及喷头间距计算

喷头的布置间距除满足喷水强度以外，还要考虑喷头出水后不能喷湿相邻喷头，不能因喷水阻碍烟气上升而影响相邻喷头感热并动作。参照《高层民用建筑设计防火规范》[3]5.4.4条关于防火卷帘加密冷却喷头的条文说明：“喷头间距应为2.00～2.50 m。”实际工程中可参照表1并结合系统压力、喷头产品布水曲线图等因素确定喷头间距。