柴油发电机房自动灭火系统的探讨

李 龙

厦门市住宅设计院有限公司，福建 厦门 361000

1 工程概况

本项目为厦门市某小学，共四栋楼，其中地下室为二类汽车库和设备用房，上部为三栋四层教学楼和一栋单层公建。建筑耐火等级为一级，地上总建筑面积14041.80m2，地下建筑建筑面积8233.26m2，建筑最高高度19.00m。单层公建功能包括柴油发电机房和门卫管理用房，不在地下室范围线内，其中柴油发电机房43m2，层高4.5m，吊顶下3.7m，建筑的黄海标高为10m。机房内有2.4m2储油间，内设储量不超1m3的密闭油箱，柴油发电机功率250kW，长宽高分别为3.6m×1.2m×1.8m。室外消防用水量由两路市政给水管提供。消防水池储存有效容积252t的室内消防用水量。室内消火栓泵15L/s，扬程60m；喷淋泵40L/s，扬程60m。

2 柴油发电机的火灾类型和灭火形式

柴油发电机是小型应急发电设备的一种，以柴油为燃料转化成电能的的动力机械。柴油发电机房火灾类型主要包括以下三类：一是可燃液体火灾：柴油属丙类可燃液体，发电机的输油管路和密闭油箱等出现漏油燃烧引起的火灾；二是带电火灾：柴油发电机供配电线路短路过载、接触不良、接地故障、配电箱等不宜断电的电气设备带电燃烧引起的火灾；三是固体物质火灾：柴油发电机房的电线包裹，元器件表面或其他固体材料燃烧引起的火灾。

柴油发电机房的装修采用的是不燃性装修材料，与其他部位分隔采用耐火极限不低于2.00h的防火隔墙和1.50h的不燃性楼板，所以本身比较高的防火性能，能在紧急情况下保证发电，但还是存在火灾危险性，应该设置必要的火灾报警和灭火设施。根据《建筑设计防火规范》 GB50016-2014（2018年版）第5.4.13条规定［1］：布置在民用建筑内的柴油发电机房应设置与柴油发电机容量和建筑规模相适应的灭火设施，当建筑内其他部位设置自动喷水灭火系统时，机房内应设置自动喷水灭火系统。因此结合本项目的情况分析，对柴油发电机房采用自动喷淋灭火系统，水喷雾灭火系统和七氟丙烷气体灭火系统分别进行配置计算分析。

3 动喷淋灭火系统［2］

自动喷淋灭火系统由水池水箱，喷淋泵，湿式报警阀，管道，闭式喷头和末端试水装置组成。地下室车库已经设有自动喷淋系统，可直接从原地下室喷淋泵的湿式报警阀后接出喷淋主管埋地敷设至柴油发电机房，发电机房内单独设置水流指示器。柴油发电机房火灾危险等级按中危I级设计，喷水强度6L/min·m2，最不利喷头工作压力取值0.10MPa，发电机房喷淋设计流量15L/s，火灾延续时间按1h。

图1 柴油发电机房喷淋布置图

火灾时室内温度升高到68℃后，闭式喷头玻璃球破裂，喷头喷水，水流指示器报警，湿式报警阀压力开关和屋顶消防水箱流量开关动作，联动启动喷淋泵，对防护区进行喷水保护。

4 水喷雾灭火系统

水喷雾灭火系统利用水雾喷头将水细化成粒径极小的水雾进行喷射。水喷雾比普通水喷淋灭火有更大的换热面积，所以能更好的吸收热能，还兼有冷却窒息功能，所以具有良好的电绝缘性，适合用于对柴油发电机的保护。水喷雾系统由水泵水箱，雨淋阀，管道和水雾喷头组成。考虑柴油发电机和车库不同时发生火灾，将水喷雾系统与自动喷淋系统共用喷淋水泵，设计从地下室喷淋泵出水环网上接第出主管至工具间，并在工具间内设置雨淋报警阀。根据《水喷雾灭火系统技术规范》GB50219-2014的要求［3］：系统的设计参数采用如下：

①水雾喷头采用高速离心物化喷头，K=33.7，雾化角120°，工作压力不应小于0.35MPa，取0.40MPa；水雾喷头的流量为33.7×（10×0.40）0.5=67.4L/min；

②水喷雾设计强度为20L/min·m2，持续供给时间0.5h。

③柴油发电机尺寸为3.6m×1.2m×1.8m，除了发电机后侧排风管接风井无法布置喷头之外，在其他四周和储油间设置水雾喷头，每个面所需至少喷头数为3.6×1.8×20/67.4=1.93取2个，3.6×1.2×20/67.4=1.28取2个，1.2×1.8×20/67.4=0.65取1个。

④喷头距离发电机0.8m，水雾锥底圆半径为0.8×tan60°=1.39m，按水雾能完全覆盖保护对象进行布置喷头复核最少喷头数满足要求。

系统布置如下图，水喷雾设计流量15L/s。

图2 柴油发电机房水喷雾布置图

水喷雾系统选用采用电动启动来控制雨淋阀，当发生火灾时，火灾探测器动作后将火灾信号传导火灾报警控制器，消防联动控制器打开雨淋阀上电磁阀，阀前水流进入管道并触发压力开关启动喷淋水泵，通过水雾喷头进行喷雾灭火。系统还应能手动控制和应急机械启动。

5 七氟丙烷柜式灭火系统

七氟丙烷灭火系统属于洁净气体灭火系统［4］，具有不错的气相电绝缘性，在目前市场上广泛使用。七氟丙烷灭火机理主要是中断链式反应自由基，灭火速度极快，以全淹没方式让整个防护区充满灭火剂达到灭火效果。七氟丙烷分有管网气体灭火系统和无管网气体灭火系统。本项目防护区面积较小，适合采用无管网系统。无管网系统的设计主要包括气体灭火用量计算和泄压面积计算。

5.1 七氟丙烷用量

①海拔高度修正系数使用内插法取值得K=0.999。

②发电机房的面积43m2，板下净高为4.5-0.12（板厚）=4.38m，则防护区体积为V=43m2×4.38m=188.34m3

③灭火剂过热蒸汽在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积为S=0.12177m3/kg

④灭火设计浓度C1取9%。七氟丙烷的无毒性反应浓度为9%，有毒性反应浓度为10.5%，七氟丙烷的设计浓度一般小于10%才对人体安全。

计算得七氟丙烷设计用量为153kg，拟采用两台90L的七氟丙烷柜，每台柜考虑的七氟丙烷灭火剂剩余量按3kg。总储存量为153+2×3=159m3，故设计采用2台90L七氟丙烷柜，每台充装量为80kg。

5.2 泄压口计算

采用气体灭火系统的防护区处于密闭环境，当灭火剂开始喷放会增加防护区内压，影响结构安全，故而系统需要开设泄压口来保证结构安全性，控制压强P ≤1200Pa。防护区的泄压口面积计算公式为F=0.15WP0.5/T。七氟丙烷遇热时产物主要成分是氢氟酸，酸性很强，会对精密设备和人体造成伤害，所以七氟丙烷喷放时间要尽量短，设计喷放时间T取10s。求得系统的泄压口面积为0.07m2，选取采用300mm×300mm的机械式泄压阀（泄压面积0.072m2）进行泄压。七氟丙烷灭火剂密度大于空气，泄压口安装位置应尽量高减少药剂损失，安装高度至少达到防护区净高的2/3以上，吊顶下安装即可满足要求。

图3 柴油发电机房柜式七氟丙烷布置图

当柴油发电机房内发生火灾时，感烟探测器先行给出信号报警时，气体灭火控制盘控制声光警报器发出报警信号，提醒人员对进行火灾确认或逃离；当温度继续升高感温探测器动作后，联动关闭一切开口部位，经过30s延时后发出指令，气体灭火控制盘控制喷嘴释放灭火剂对防护区进行灭火。

6 总结

以上三种自动灭火形式均能有效的扑灭柴油发电机的火灾，但是各个系统各有不足之处：自动喷淋灭火系统系统可能存在导电隐患；水喷雾系统只对柴油发电机和储油间进行保护，安装于发电机周边四周对发电机检修维护有一定程度影响；七氟丙烷较其他两个系统造价昂贵，对空间密闭性和消防联动系统要求都较高。选用自动灭火系统时根据建筑总体情况、柴油发电机房规模、后期维护使用、灭火后损失接受度等多方面综合考虑，并结合当地图审与消防的意见，进行对比分析后选择适合的灭火系统。