浅谈格栅类吊顶喷头设置位置对灭火性能的影响

吴烨森 刘晓宇 王鹏

摘 要 格栅吊顶通透性对自动喷水系统灭火效果的影响尚无定论，对喷头选型的影响主要体现在布水性能和动作时间两方面。通过格栅吊顶参数的变化进行实验，研究不同安装方式下不同喷头灭火效果与格栅吊顶参数的关系。

关键词 格栅吊顶;喷头设置;灭火性能

1实验设计

实验地点为某施工现场，场所四周完全敞开，自然排烟可以满足规范中对于排烟的要求，不考虑机械排烟的影响。

实验顶棚距地面4.2m，吊顶距离地面2.9m，喷头位于吊顶中央正上方。实验区尺寸为2.0m×2.0m;方形格栅宽1.5cm，布置间距8.5cm，镂空率为72.25%;U型方通宽3cm，布置间隔7cm，镂空率为70%。根据国家标准，实验采用喷头洒水灭木垛火。木垛采用杉木条，堆放方式为：奇数层0.04m×0.06m×0.80m×5根，偶数层0.04m×0.06m×0.50m×8根，木条间距0.05m，共10层。木垛位于喷头的正下方，距地面高度30cm，点火源为柴油浸润过的木条，点火位置为木垛下部间隙[1]。

2试验结果

镂空率为70%的方通影响下的两组闭式喷头灭木垛火的试验。在计时330s时木垛火自由燃烧的火焰高度开始保持不变，进入稳定燃烧阶段;计时420s时格栅间隙内的下垂型喷头玻璃体破裂，喷头动作;计时424s，即喷头动作4s后，在水喷淋的作用下热烟气下沉，出现分层现象;计时450s，即喷头动作30s后，在水喷淋的作用下位于木垛表层的火焰全部被扑灭，仅木垛内部有火源;计时468s，即喷头动作48s后，在水喷淋的作用下木垛火全部被扑灭[2]。

3实验结果分析与讨论

3.1 喷头设置方向对灭火及产烟效果的影响

根据GB50084-2001（2005年版）《自动喷水灭火系统设计规范》的规定，实验中采用方通吊顶时，喷头应设于顶板下，采用直立型喷头。规范考虑通透性的吊顶将喷头设置在顶板下，是为了使喷头便于接触火灾热气流，同时喷淋系统的配水管是沿梁下布置的，火灾热气流将在上升至顶板后开始水平蔓延，只有在顶板下安装直立型喷头，喷头热敏元件才能尽早动作。

3.2 喷头与格栅设置高度对灭火效果的影响

在自动喷水灭火系统中，闭式喷头响应的快慢决定了系统控火灭火的效能，而顶棚射流的温度和速度是启动闭式喷头的重要条件。位于方通间隙中的下垂型喷头先于方通上方的直立型喷头动作，顶棚射流导致顶棚的温升速度可能会低于下方可燃物燃烧直接导致温度升高的速度。利用FDS对火源上方竖向的温度变化进行了模拟研究。

模型建立如下：建筑層高度选用常见的4种，分别为3.6、3.9、4.2、4.5m。房间地面尺寸为10m×10m，地面采用木垛火，火源位于房间的正中间，热释放速率峰值为333kW，房间通风情况良好。房间模型图如图1所示。

通过模拟得到，在4个层高的不同工况下，当火源中心点上方顶棚处的温度达到喷头响应温度68℃时，中心点轴线上其余位置的温度分布，如图2所示。

当火源中心点上方顶棚处的温度达到喷头响应温度68℃时，中心点轴线上达到68℃的高度。

随着建筑层高的增大，当火源中心点上方顶棚处的温度达到喷头响应温度68℃时，火源中心竖向达到68℃的水平高度也在上升。

以层高3.9m为例，当格栅设置在3.5m及以下的位置时，如在格栅上、下同时设置喷头，当格栅下部发生火灾时，格栅下方的喷头有可能会先于格栅上方的喷头动作，同时由于下方喷头无遮挡，灭火响应时间和效果会远大于上方喷头;当格栅设置在3.5m以上的位置时，如在格栅上、下同时设置喷头，当格栅下部发生火灾时，格栅上方的喷头则有可能会先于格栅下方的喷头动作。

4结束语

用于试验的格栅吊顶加工所需费用较高，改变一次试验条件需耗费较大的人力、财力和较长的时间周期。因此，在灭火性能试验研究过程中仅对市场上常用的一种格栅形式进行研究，着重研究U型方通对该类场所自动喷水灭火系统喷头灭火性能的影响，并对火源上方竖向温度变化进行了模拟研究。试验研究和模拟数据表明：对于设置格栅吊顶的场所，合理设置喷头的高度对于喷头的及时响应起着十分关键的作用。格栅设置在一定的高度时，在格栅下方设置喷头的可靠性优于在格栅上方设置喷头。试验结果还需要在大尺度的实验室中进行多组数据的反复验证，或借助火灾模拟软件对不同镂空率的不同格栅设置形式影响下进行反复模拟试验。

参考文献

[1] 高兵，李英，姚斌，等.格栅类通透性吊顶对自动喷水灭火系统水量分布影响的实验研究[J].火灾科学，2006，15（3）：184-188.

[2] 高兵，姚斌.格栅类通透性吊顶对水喷淋控火性能影响的实验研究[J].火灾科学，2008，17（4）：244-249.