FM 项目消防系统设计介绍和思考

2022-03-24杨俊晨李自超王明阳

建材与装饰 2022年8期

关键词：冷却塔过滤器柴油

杨俊晨，李自超，王明阳

（中衡设计集团股份有限公司，江苏苏州 215000）

0 前言

FM 为“Factory Mutual”的缩写，作为保险公司，其对水消防系统的要求为“可靠”，主要体现在几方面。

1 喷淋水泵的选型和位置

对于一般的国内项目而言，从造价的角度来考虑，建筑工程一般采用2 台（1 用1 备）电动喷淋主泵的模式；《消防给水及消火栓系统技术规范》[1]6.1.10 中，对不设置高位消防水箱的工业项目，文字表达为“宜”采用柴油主泵；同时，对于设置柴油泵的非FM 工程，国标要求电动泵为“执勤”（duty）主泵，柴油泵为备用主泵。然而，FM 为保证喷淋系统作用的可靠性，要求必须采用柴油泵系统，且喷淋柴油泵为“执勤”（duty）主泵，相应电动泵为备用主泵。同时，为了杜绝柴油喷淋泵因内涝影响而失效的可能性，FM 项目要求喷淋柴油泵必须设置在地面以上，不得设置于地下。这个要求产生了3 种设计情况：①所有消防系统水泵和消防水池位于地上；②消防水池位于地下，柴油喷淋泵位于地上（轴流深井泵），其他消防系统水泵位于地下；③消防水池位于地下，所有消防系统水泵都设置在地上（全部为轴流深井泵）。采用消防轴流深井泵的优点是减少地下水泵房的面积，从而降低土建成本。但是由于其造价高于普通卧式水泵或立式水泵40%以上，所以采用B 和C 方案需要结合其他专业综合考虑。需要注意的是，当采用轴流深井泵时，《消防给水及消火栓系统技术规范》[1]5.1.9 要求：“深井泵第一个叶轮底部应低于消防水池的最低有效水位线”；笔者经咨询不同品牌的FM 水泵供货商后发现，其要求的水泵最小淹没深度数值差异较大，1.5~3.0m 均有。故对设置轴流深井泵的项目，其消防水池有效（无效）水位的设定须要得到特别关注。

2 水泵房消防管道路由设计

FM 设计要求中对喷淋管道路由设计及其附件位置有很多细致的要求。

（1）为了保持水泵入口端吸水的稳定性，FM 设计报告不建议设计水泵入口过滤器。国标《消防给水及消火栓系统技术规范》[1]5.1.15 中表达是“可”设置过滤器。国标规范的实施指南解释为入口过滤器用于阻挡管道内部的锈蚀颗粒。笔者在现场调研中发现，多数水泵入口过滤器采用Y 型过滤器。该过滤器的滤网清洗需要“异位清洗”，即拆卸掉法兰盘后拿出滤网进行清洗，相对烦琐。在此种情况下，保证过滤器始终处于“清洁”的工作状态给业主管理水平提出了很高要求。因此，在FM 不同意设计水泵入口过滤器的基础上，笔者建议水泵入口管道采用不锈钢管道来降低管道锈蚀现象，同时在消防水池补水口设置过滤器。因为消防水池补水管道通常小于喷淋水泵吸水管道管径，相应的管道过滤器维护工作量大大降低。

（2）FM 要求和国标图纸对泄压安全阀的安装位置有不同要求。FM 要求泄压安全阀安装在水泵出口止回阀的上游，前端不能有其他控制阀门且泄压管道独立设计；而国标图集5.1.16 中：安全阀被设置在止回阀下游，其前端设置了控制阀门，泄压管道与测试管道可以合并。笔者经与一些审图老师沟通，按照FM 要求设计水泵管路基本都可顺利通过审图。另外，FM 在对水泵流程测试装置上游10 倍管径直线段和下游5 倍管径直线段的审核非常严格，旨在保证测试的准确性。故在设计消防泵房时，设计师需要充分考虑测试管道的安装空间。

（3）FM 对柴油泵柴油量和油路管道的设置比国标严格。国标[1]5.1.8 明确了柴油泵自带柴油的容积为1.5L/kW，但是没有明确柴油的供给时间，理论上不小于规范上要求的喷淋系统工作时间即可。FM 报告要求油箱容积应按照消防用油和冷却用量确定，按不小于5.0L/kW 加10%的余量来计算且供给时间不得小于15h。本工程喷淋水泵功率为185kW，故柴油量计算值为185×5×1.1=1017.5L。经咨询厂家，柴油泵配套油箱有效容积为280gal（1060L），柴油泵耗油量为10.3gal/h，连续供油时间为280×0.9/10.3=24h，满足FM 要求。国标中对油箱位置要求不严格，就近放置在柴油机依可。FM 则要求柴油箱必须独立放置于柴油箱间内，为确保柴油不会泄露于泵房内产生危险，FM 同时要求柴油箱设置为双层模式（配套漏泄检测器）或柴油间内设计足够高的门槛储存泄露的柴油。为了保证油箱的供油口应高于柴油机油泵中心标高且油箱回油口位置不超过柴油机油泵的最大静压力，建议设置了管道沟来放置供回油管道和控制柜至柴油机的感压管管道。确保这个泵房内管道排列井然有序。

另外，FM 报告中的管道安装细节举例有：

（1）若柴油箱为双层油箱，则需要在内油箱和外油箱分别设置一组呼吸阀，呼吸阀安装于室外。

（2）油箱的供回油管道不能用铜管，应该采用不锈钢管，且不能安装任何阀门。

（3）柴油机运行须确保足够氧气，泵房设计时必须确保进风和排风量（消防工程师提资，通风工程师设计），以满足柴油机安全运行的要求

（4）柴油泵必须配套独立的排烟系统，排烟口设置柔性街头，排烟管采用碳钢或者不锈钢管，并应覆盖绝缘高温材料。

3 冷却塔喷淋设计

冷却塔本工程FM 要求冷却塔为FM 认证。若因造价原因选择了非FM 认证冷却塔，则须在冷却塔内设置自动喷淋系统。参照NFPA13[2]和NFPA14 的要求，填料上方喷水强度为20.4mm/min。采用雨淋系统，启动条件为干式传动管道。需要注意的是：除了冷却塔填料需要喷淋保护外，其风扇处也需要喷淋保护，且横流冷却塔和逆流冷却塔的喷淋强度要求不同。

由于冷却塔采用开式雨淋系统，动作时一个防护区域内的喷头同时打开，故需要通过供水管道上设置止回阀来划分合理的雨淋动作分区，保证喷淋水泵能力和消防水池容量满足要求。

4 集中管道下喷淋设计

FM 报告要求因为综合管架下喷头的设置要求与国标不同。自喷规范中7.2.3 的要求为：K161 及其以上的区域的综合管架（风管）大于0.6m 时，加设喷头；其余区域当综合管架大于1.2m 时，加设喷头。国标对于加设的喷头仅有挡水板面积的要求（不小于0.12m2）。坦率地说，国标的规定相对粗糙。在实际工程案例中，0.12m2的挡水板通常为直径0.4m 的圆形或者0.35m 边长的正方形；而管道间净距通常都在0.1~0.15m。对于DN100 左右的管道，0.12m2的挡水板集热效果十分有限。FM 针对综合管架下喷淋头的布置则严格地多：当圆形风管或者综合管架下需要设计喷头时，需要安装集热板，其宽度不得小于障碍物的总宽度；障碍物宽度在0.6~1.2m 时，安装1 个喷头；障碍物宽度在1.2~3.0m时，安装2 个喷头。笔者认为FM 的要求更为严谨，只能通过足够大的集热面积才能保证喷淋头正常受热爆裂，启动喷淋系统。本工程集热照采用5mm 的不燃塑料。综合管架下设置集热板如图1 所示。

图1 综合管架下设置集热板

需要注意的是，因为FM 要求当障碍物宽度在1.2~3.0m 时，安装2 个喷头，故管架下喷淋头数量很多，通常需要单独设计一根喷淋主管来供给管架下喷头。由此引申到货架内喷淋的设置。同样，在《自动喷水灭火系统设计规范》[3]中要求货架内喷淋设置不小于0.12m2的挡水板，而集热板需要设置在货架内有货架公司提供，消防设计师在设计货架内喷淋系统时须注意和货架供应商沟通清楚。货架内集热板如图2 所示。

图2 货架内集热板

5 变电所自动灭火系统

本工程FM 要求变电所内采用自动灭火系统，通常采用FM200 等气体灭火系统较多，但是FM200 系统在作用时存在吸热结露，释放有毒气溶胶等缺点[4]。采用IG541 系统存在钢瓶受弱酸腐蚀破裂的隐患。由FM 报告会提出采用火探管灭火系统作为解决方案。火探管灭火系统分为直接式和间接式，FM 认证产品均为间接式。火探管灭火系统的优点是直接针对防护设备进行探测和灭火，精准探测，无须任何电源，无须专门的烟感和温感，更加快速高效。若采用气体灭火，则灭火启动时基本防护区内设备已经发生明显的燃烧和有扩大的趋势；药剂用量按照整个防护区计算，设计用量要大。该系统缺点是不能和火灾报警进行联动，发生火灾直接喷放。具体项目中应根据实际情况进行方案比选。

6 天窗下喷淋设计

FM 排烟天窗下的喷淋设计有3 种要求。

（1）对于自然排烟口，以不超过1.2m 的直线间距和1.5m2的面积间距，在排放口正下方安装快速响应喷淋头。

（2）安装配有标准响应182℃热启动装置且经FM认证的排烟设计师。

（3）将排烟系统与火灾探测器以及喷淋水流指示器进行双重连锁。

对于（1）和（2）要求，笔者无异议；然而对于（3），笔者目前持不同观点。首先，经查阅相关规范[5-6]，其对排烟天窗的开启条件为“同一防烟分区内的两只独立的火灾探测器的报警信号”，并没有水流指示器作为其开启信号的要求。其次，火灾总类很多：有时燃烧物发热量明显，有时燃烧物发热量不明显但是排烟量明显。若喷淋静止导致排烟天窗不开，有可能发生烟气聚集的现象，导致更大的危险。经与消防验收工程时沟通，目前消防验收规程中也未将喷淋系统动作作为排烟天窗开启的条件。故在这里肯定有关单位进行调研后澄清。