防护冷却系统与防护冷却水幕系统的区别与联系

2019-02-12丁显孔

水上消防 2019年6期

■丁显孔

（清大东方教育科技集团有限公司，北京 100022）

0 引言

《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084—2017（以下简称新《喷规》）在2.1.12条中，增加了“防护冷却系统”术语，对防护冷却系统做出了明确的定义。在具体条款中，很容易与传统的“水幕系统”相混淆，有必要结合实际工作，就“防护冷却系统”和“防护冷却水幕”之间的区别和联系进行讨论，以更好地理解《自动喷水灭火系统设计规范》。

1 防护冷却水幕系统的定义和内涵

《喷规》修订前，在《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084—2001（2005年版）（以下简称旧《喷规》）中，对水幕系统的定义是：由开式洒水喷头或水幕喷头、雨淋报警阀组或感温雨淋阀，以及水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组成，用于挡烟阻火和冷却分隔物的喷水系统。在更早期的GB J84—85《自动喷水灭火系统设计规范》中，对水幕的定义是“由水幕喷头、管道和控制阀组成的阻火、隔火喷水系统。该系统宜与防火卷帘或放火幕配合使用，起防火隔断作用，还可单独用来保护建筑物门窗洞口等部位”。从1985年至今的规范修订历程，也可以看出人们对水幕系统的认识在不断深化。

按照保护目的的不同，可将水幕系统分为防火分隔水幕（密集喷洒形成水墙或水帘的水幕）和防护冷却水幕（冷却防火卷帘等分隔物的水幕）两种。由此可见，防护冷却水幕是水幕系统的一种，而且保护的对象十分明确，为防火卷帘等分隔物。旧版《喷规》中要求：防护冷却水幕喷水点高度≤4 m，喷水强度为0.5 L/（s·m），喷头工作压力0.1 MPa，喷水点高度每增加1 m，喷水强度应增加0.1 L/（s·m），但超过9 m时喷水强度仍采用1.0 L/（s·m）。

旧版《喷规》条文说明中指出：“喷水高度为4 m，喷水强度为0.5 L/（s·m）”折算成对卷帘面积的平均喷水强度为7.5 L/min·m2，可以形成水膜并有效保护钢结构不受火灾损害。喷水点的提高，将使卷帘面积的平均喷水强度下降，致使防护冷却的能力下降。所以，提出了喷水点高度每提高1 m，喷水强度相应增加0.1 L/（s·m）的规定，以补充冷却水沿分隔物下淌时受热汽化的水量损失，但喷水点高度超过9 m时喷水强度仍按1.0 L/（s·m）执行。

新《喷规》对水幕系统的定义做了调整，删除了“水流报警装置（水流指示器或压力开关）”组件，并将“用于挡烟阻火和冷却分隔物”改为“用于防火分隔或防护冷却”，将“喷水系统”改为“开式系统”，体现了“以闭式系统和开式系统为基础，使每个子系统的定义均落脚到闭式系统和开式系统上”的修订原则，更易于理解和执行。防护冷却水幕的定义也同时作了相应修改，由“冷却防火卷帘等分隔物的水幕”改为“由水幕喷头、雨淋报警阀组或感温雨淋报警阀等组成，发生火灾时用于冷却防火卷帘、防火玻璃墙等防火分隔设施的水幕系统”。由变化可知，新《喷规》对防护冷却水幕的保护对象增加了防火玻璃墙这种新的防火分隔设施，但防护冷却水幕作为水幕系统的一种，仍然属于“开式系统”，这是消防工作者容易忽略的概念。

根据《自动喷水灭火系统第13部分：水幕喷头》GB 5135.13—2006［3］的规定，所谓“水幕喷头”，是指可以持续地喷水形成水幕帘，对受火灾威胁表面进行保护并形成防火分隔，固定在水幕系统管路中的喷洒装置。根据使用用途可以分为防火分隔用水幕喷头（通过密集喷洒形成水墙或水帘，达到阻隔火蔓延及热扩散的水幕喷头）和防护冷却用水幕喷头（直接喷洒到被保护对象上，达到冷却、降温目的的水幕喷头）两种，防护冷却水幕采用的水幕喷头，应为防护冷却用水幕喷头。

此外，新《喷规》对防护冷却水幕增加了新的要求，除“防护冷却水幕喷水点高度≤4 m，喷水强度为0.5 L/（s·m），喷头工作压力0.1 MPa，喷水点高度每增加1 m，喷水强度应增加0.1 L/（s·m），但超过9 m时喷水强度仍采用1.0 L/（s·m）”以外，尚且要求“系统持续喷水时间不应小于系统设置部位的耐火极限要求”和“喷头布置应符合第7.1.16条的规定”。综上所述，防护冷却水幕作为水幕系统的一种，仍然可以用于冷却防火卷帘、防火玻璃墙等防火分隔设施，而且基本设计参数并无变化，但是持续喷水时间、喷头布置有了新的要求，这体现了人们对防护冷却水幕的新认识，也更为科学、合理，但是需要注意的是，防护冷却水幕作为水幕系统的一种，属于“开式系统”，而非“闭式系统”。

2 防护冷却系统与防护冷却水幕系统的比较

2.1 防护冷却系统和防护冷却水幕系统的区别

在新《喷规》中，防护冷却系统是指“由闭式洒水喷头、湿式报警阀组等组成，发生火灾时用于冷却防火卷帘、防火玻璃墙等防火分隔设施的闭式系统”。与防护冷却水幕相比较，两者的主要区别见表1所示。由表1可知，防护冷却系统和防护冷却水幕的主要区别主要在系统形式、喷头类型和报警阀组三个方面，用途则完全相同。

表1 防护冷却系统和防护冷却水幕的主要区别

2.2 防护冷却系统和防护冷却水幕系统设计参数方面的区别

虽然防护冷却系统和防护冷却水幕的保护对象完全相同，但是防护冷却系统的设计参数则与防护冷却水幕有很大区别，这主要体现在新《喷规》第5.0.15条：“当采用防护冷却系统保护防火卷帘、防火玻璃墙等防火分隔设施时，系统应独立设置，且应符合下列要求：①喷头设置高度不应超过8 m；当设置高度为4～8 m时，应采用快速响应洒水喷头；②喷头设置高度不超过4 m时，喷水强度不应小于0.5 L/（s·m）；当超过4 m时，每增加1 m，喷水强度应增加0.1 L/（s·m）；③喷头的设置应确保喷洒到被保护对象后布水均匀，喷头间距应为1.8～2.4 m；喷头溅水盘与防火分隔设施的水平距离不应大于0.3 m，与顶板的距离应符合本规范第7.1.15条的规定；④持续喷水时间不应小于系统设置部位的耐火极限要求。”

由新《喷规》第5.0.15条可知，在设计参数方面，二者的主要区别在于：

1）防护冷却水幕适用高度可达9 m，而防护冷却系统喷头设置高度不应超过8 m；

2）防护冷却系统应独立设置，而防护冷却水幕并没有明确要求；

3）喷头的设置方面有显著差异。但是，二者也有相同之处，主要体现在：①持续喷水时间不应小于系统设置部位的耐火极限要求；②在一定高度范围内，喷水强度的数值相同。关于持续喷水时间，《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974—2014第3.6.4条已有明确规定：建筑内用于防火分隔的防火分隔水幕和防护冷却水幕的火灾延续时间，不应小于防火分隔水幕或防护冷却水幕设置部位墙体的耐火极限。

3 防护冷却系统的应用场所

相比较而言，防护冷却系统是个新概念，那么究竟哪些场所或者部位可使用防护冷却系统呢？新《喷规》条文说明中明确指出这是本次修订时提出的一项新技术。在新《喷规》以前，对冷却防火卷帘、防火玻璃墙等防火分隔设施，只可采用防护冷却水幕系统，防护冷却系统在实际工程中虽有应用，但是并无依据，也缺乏相应的要求。新《喷规》系统的总结了闭式自动喷水灭火系统保护防火卷帘、防火玻璃墙等防火分隔设施的经验教训，使防护冷却系统的设计做到了有据可依。当然，防护冷却系统作为闭式系统，防护冷却水幕系统作为开式系统，在应用中各有利弊，需要设计人员综合权衡，认真考虑消防用水量、防火玻璃等各种因素。概括起来看，防护冷却系统用于冷却防火卷帘、防火玻璃墙等防火分隔设施的范围集中在中庭、步行街两侧建筑商铺以及人民防空工程中，现举例说明。

3.1 防护冷却系统保护防火玻璃墙

《建筑设计防火规范》GB 50016—2014（2018年版）（以下简称《建规》）第5.3.2条对建筑内设置自动扶梯、敞开楼梯等上、下层相连通的开口划分防火分区做出了系统规定。其中，对于建筑内设置中庭时，防火分区的建筑面积叠加计算结果大于规范规定时，要求与周围连通空间应进行防火分隔，并指出三种方式，分别是防火隔墙、防火玻璃墙和防火卷帘。在设置防火玻璃墙的过程中，要求防火玻璃墙耐火隔热性和耐火完整性不应低于1h。如果采用耐火完整性不低于1 h的非隔热性防火玻璃墙时，应设置自动喷水灭火系统进行保护。在这里提到的“设置自动喷水灭火系统进行保护”对应了前文所述的“防火玻璃墙等防火分隔设施”。防护冷却系统保护防火玻璃墙在工程中得到了广泛应用，其效果已得到证实。

《建规》第5.3.2条条文说明指出：“对于中庭部分的防火分隔物，推荐采用实体墙，有困难时可采用防火玻璃墙，但防火玻璃墙的耐火完整性和耐火隔热性要达到1.0 h。当仅采用耐火完整性达到要求的防火玻璃隔时，要设置自动喷水灭火系统对防火玻璃进行保护。自动喷水灭火系统可采用闭式系统，也可采用冷却水幕系统。”这里的“闭式自动喷水灭火系统”用于防火玻璃墙的保护在新《喷规》修订以前没有依据，很显然就是新《喷规》提及的“防护冷却系统”。只是因为规范的修改并未同步进行，才引起了误解，建议以后加以修改。

3.2 防护冷却系统保护防火卷帘

关于防火卷帘需不需要自动喷水灭火系统保护，《建规》也做出了明确规定：“当防火卷帘的耐火极限符合现行国家标准《门和卷帘的耐火试验方法》GB/T 7633有关耐火完整性和耐火隔热性的判定条件时，可不设置自动喷水灭火系统保护”；“当防火卷帘的耐火极限仅符合现行国家标准《门和卷帘的耐火试验方法》GB/T 7633有关耐火完整性的判定条件时，应设置自动喷水灭火系统保护”。并指出：“自动喷水灭火系统的设计应符合现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084的规定，但火灾延续时间不应小于该防火卷帘的耐火极限”。按照新《喷规》的要求，防火卷帘的保护既可以采用防护冷却系统（闭式系统），也可以采用防护冷却水幕系统（开式系统）。