民用建筑水喷雾系统的设计

摘要：配备灭火系统是建筑物中燃气锅炉等场所生产经营的必然需求。20世纪末，国内建筑物内的灭火装置多为气体灭火系统，但是自进入21世纪以后，落后的气体灭火系统逐渐被更为先进的水喷雾系统所取代，同时随着居民防火意识不断提升，很多民用建筑内均已经安装水喷雾系统。基于此，将对民用建筑中水喷雾系统的设计展开探究，以此迎合人民群众对民用建筑安全防火的居住需求。

关键词：民用建筑水喷雾系统适用范围设计思路

中图分类号：N945

DesignoftheWaterSpraySysteminCivilBuildings

HEMiaomiao

GansuZhudingConstructionCo.，Ltd.，Jiayuguan，GansuProvince，735100China

Abstract：Equippedwithafireextinguishingsystemisthenecessaryrequirementfortheproductionandmanagementofplacessuchasgas-firedboilersinbuildings.Attheendofthe20thcentury，mostoffireextinguishingdevicesindomesticbuildingsweregasfire-extinguishingsystems，butsincethe21stcentury，thebackwardgasfire-extinguishingsystemshavegraduallybeenreplacedbymoreadvancedwaterspraysystems.Atthesametime，withthecontinuousimprovementofresidents’awarenessoffireprevention，manycivilbuildingshaveinstalledwaterspraysystems.Basedonthis，thispaperwillexplorethedesignofwaterspraysystemsincivilbuildings，inordertomeetpeople’residentialneedsforfiresafetyincivilbuildings.

KeyWords：Civilbuilding;Waterspraysystem;Scopeofapplication;Designidea

水喷雾系统的优势较多，与气体灭火系统相比，该系统的运行应用成本较低，安全性较高且投资较少。而为了在民用建筑中发挥水喷雾系统的价值，技术人员需要严格依据有关标准，展开水喷雾系统的设计安装工作。只有这样，才能够发挥系统灭火作用，同时降低火灾隐患对建筑物以及居民产生的危害。

1水喷雾系统的适用范围

第一，用于灭火。当建筑物内出现电气火灾、固体物燃烧以及含有酒精的液体燃烧时，可以通过水喷雾系统灭火，与湿式自动喷水等灭火系统相比，水喷雾系统的最大优势在于能够消除电气等特殊燃烧物而引起的火灾[1]。第二，该系统还能够起到防护冷却的作用。在工业生产中，当储存装置等缺乏温度保护装置时，受到温度过高的影响便非常容易引起火灾，而通过水喷雾系统则能够起到防护冷却的作用，因此可以有效降低由于生产设备温度过高而引起的火灾。水喷雾系统同样存在不适用范围，虽然水源能够通过水雾喷头转化为细小的水雾，但是整体而言其仍然是通过喷水发挥灭火作用，这就表明一些无法用水扑灭的火源并不适合应用水喷雾系统，如过氧化物燃烧等[2]。

2案例解析

通过具体案例分析水喷雾灭火系统的设计原理。某20层高住宅区地下室内带有一组300kW自启动柴油发电机组，该发电机组的最大外形尺寸为长度4.12m、宽度1.33m、高度2.00m。在水喷雾灭火系统设计中：第一，确定保护对象设计喷雾强度W等设计参数。该住宅区地下室发电机组工作能源为0#柴油，原料闪点≥65℃，结合《雾规》第3条与《全国民用建筑工程设计技术措施》中规定，该地下室发电机房水喷雾灭火系统设计参数如下所示：系统喷雾强度W需达到20L/（min.m2），系统持续喷雾时间需超过30min，工作状态压力需超过0.35MPa，系统响应时间不能超过45s。第二，系统喷头布置与型号选择。由于该柴油发电机组的形状并不规则，根据《雾规》第3.1.5条规定，保护面积需按照包容机组最大外形尺寸设定，经过计算可知该发电机组外表面积为S发=20.49m2，储油间内设储存机组连续工作8h所需柴油用量的油箱，油箱架高为1.0m，确保可以通过柴油重力流入发电机组内，设计机组柴油消耗量约为83L/h，则油箱的容量应当为0.8m³，因此当油箱长、宽、高均为1.0m时即可满足供油需求。根据《雾规》第3.1.5条规定，需按照储油间使用面积确定储油间保护面积，因此其使用面积为S储=2.2×2.8=6.16m2。在喷头设计中应当确保喷头所喷出的水雾能够完全覆盖保护对象的表面，所以应符合《雾规》第3.2.3条规定：“水雾喷头保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程”，以及《雾规》第3.2.4条规定：“......当按矩形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍水雾喷头的水雾锥底圆半径；当按菱形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径”。

上述水喷雾灭火系统设计比较完备，但是在实施阶段却暴露出诸多问题，为此，本文认为在水喷雾灭火设计安装完成后还需要试喷，尤其是在与其他消防系统共用消防泵时，由于消防泵水压、流量可能存在与系统需求不一致等情况，因此施工单位需要通过试验确定灭火系统的保护效果。此外，施工单位应在施工前制订出周密、详细的试喷方案，根据试喷情况，适当调整喷头的位置和雨淋阀前的总控制阀的开启度，使系统的功能达到设计和规范的要求。

3民用建筑中水喷雾系统的设计

3.1燃气锅炉房中水喷雾系统设计

国内民用建筑内燃气锅炉房的标准要求，燃气锅炉房必须使用防火墙与民用建筑物相隔离，同时要避免将锅炉房建设在人员密集的场所，若锅炉房必须建设在民用建筑内，则应当避免爆炸、火灾等安全隐患对上层、下层以及临近区域造成危害。在民用建筑中，燃气锅炉房是最容易引发火灾隐患的区域之一，锅炉房引发火灾的主要原因为阀门密封性不足、燃气泄漏或者阀杆丝损坏等。当燃气锅炉内气体出现泄漏后，这些气体在达到一定浓度后非常容易出现爆炸隐患，因此为提升燃气锅炉房气体的爆炸下限，在出现泄露但是没有引发火灾前需要通过冷水稀释燃气浓度，因此在民用建筑燃气锅炉房内安装水喷雾灭火系统就非常必要，该系统不仅能够发挥冷却降温作用，同时还能够预防火灾发生[3]。

对于常规燃气锅炉房而言，系统喷水强度至少应当达到10.2L/min·m²，且最高不能超过20L/min·m²。首先，在系统设计中还需要考虑喷水面积参数。该系统主要发挥局部灭火功能，这就表明系统灭火面积需要超过存在火灾安全隐患设备的面积，因此在设计阶段，技术人员可以通过燃气锅炉的具体尺寸得出系统的最小灭火面积，同时还需要将该数据与系统蓄水池最大储水量展开对比，确保水量能够满足系统长时间用水需求。其次，在燃气锅炉房水喷雾系统设计中还需要考虑系统控制方式。目前常见控制方式包括自动、手动以及应急操作3种，在燃气锅炉房中最为常见的是自动控制，按照自动控制模式划分，又可以分为可燃性气体监测自动控制模式、火灾探测自动控制模式等。考虑锅炉房火灾特性，技术人员在设计阶段可以同时应用可燃性气体监测与火灾探测。最后，以可燃性气体监测为例，当燃气锅炉房内燃气浓度达到一定量且没有超过爆炸下限时，燃气速断阀开始运行并切断燃气供给，同时雨淋阀电磁阀自动打开，水喷雾系统开始喷雾并降低环境中的燃气浓度[4]。

3.2柴油发电机房中水喷雾系统设计

民用建筑中存在大量可燃物，且在电路设计中由于各类电线错综复杂，引发火灾的可能性非常大，因此民用建筑物内对消防的要求极高。现阶段，民用建筑物中已经普遍应用火灾自动报警装置，同时由于居住区域内燃烧物多为固体物，所以在这些建筑物内部会安装适用性更强的喷水灭火系统和防排烟系统等，但是这些系统需要在电力支持的条件下才能够运行，因此，若要实现防火减灾目的，必须时刻满足建筑物内的供电需求。通常情况下，民用建筑物需要具备两路电源，但是有关部门很难通过供电部门获得第二套独立电源，因此很多管理者就会在民用建筑物内安装柴油发电机作为备用电源。该套供电设备以柴油作为主要发电材料，而柴油作为丙类液体，若保存应用不当很容易引发火灾隐患，同时当发电机房出现火灾时还会对建筑物的供电造成影响[5]。所以，当柴油发电机房引发火灾后，在最短的时间内扑灭初期火情就显得非常必要。与传统柴油发电机房所应用的1301灭火系统相比较，水喷雾系统的安全性更高，灭火速度更快，同时应用成本更低。因此，自2010年后，该系统开始广泛应用到柴油发电机房火灾防控当中。

民用建筑柴油发电机房水喷雾系统的设计，需要遵循以下几个方面。

第一，设定灭火系统的参数。设计人员应当结合发电机房实际情况，并以《水喷雾灭火系统技术规范》为参考设定系统参数，通常情况下该系统的供给强度需要超过燃气锅炉房水喷雾系统喷水强度最大限制，即不低于20L/min·m²，系统持续喷水时间应当在30min左右，且最慢响应时间不能超过1min，为达到高效率灭火需求，系统喷头的工作压力应当超过0.35MPa。

第二，在设计工作中，还应当科学规划报警系统的安装数量。通常情况下，阀组的数量需要与发电房内柴油发电机的数量保持一致。

第三，科学设计系统喷头。这是确保系统能够在最短时间内消除火灾隐患的关键，在喷头选型时设计人员需要确保水雾可以覆盖到所有区域，同时需要结合实际情况确定选用立体布置法或者平面布置法。

第四，做好喷洒水雾流量的计算。其流量计算公式为

其中：q为喷头喷水的流量（L/min）；P为系统喷头工作过程中的压力（MPa）；K为喷头的流量系数，不同类型的喷头其流量系数也存在些许差异，但是一般保持在30～45之间。

第五，确定系统控制方式。柴油发电机房的火灾较为特殊，其火灾类型包括以柴油为代表的液体火灾，以及以发电装置为代表的电气火灾。因此，若采用湿式控制方式，当火灾出现后系统喷出的为水，这显然不利于快速扑灭火灾。当柴油发电室出现火灾后，无论是柴油燃烧还是电气火灾，均会伴随明显的温度以及烟雾浓度变化，因此可以应用烟感或者温感报警监测技术，并将电气控制作为水喷雾系统的启动方式。且这些设备应用成本较低，因此适用性较强[6]。

4结语

综上所述，本文以燃气锅炉房以及柴油发电机房为例，探究水喷雾系统在民用建筑中的应用。该系统火灾扑灭效果比较理想，应用成本较低，因此适用性较强。但是在设计应用阶段，需要确定各类应用数据，并确定系统最为合适的安装区域等，以此才能够降低火灾对民用建筑物造成的不利影响。

参考文献

[1]耿牧歌，李鸯.某数据中心柴油发电机房水喷雾系统改造设计[J].科技创新与应用，2022（14）：70-73.

[2]王明敏.燃气锅炉房水喷雾灭火系统设计及喷头布置[J].建筑技术开发，2018（11）：34-36.

[3]谢志成.水喷雾对隧道火灾烟气温度及临界风速影响研究[D].武汉：武汉科技大学，2019.

[4]周璇.白酒陶坛酒库的水喷雾灭火系统设计[J].工程建设与设计，2020（23）：64-66，72.

[5]周忠秋.AP1000核电站安全壳厂房水喷雾灭火系统的设计分析[J].科技创新导报，2020（13）：116-117.

[6]赵向荣，李媛，朱亚元.LPG灌瓶间雨淋系统与水喷雾系统的设计[J].煤气与热力，2019（1）：4-9.