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解決方案
玩具廠消防設計方案
作者：于志敏
供稿單位：北京文儀通科技發展有限公司
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發布時間：2008-7-23
應用領域：
| 摘要： 通過玩具廠消防給水設計實例，論述了如何依據國外規范進行工業建筑的自動噴水滅火系統的設計。介紹了在自動噴水滅火系統設計中，有關設計水量的確定，報警閥、壓力開關的設置，管網及噴頭的布置等方面與國內常規作法的不同之處。 關鍵字： 玩具廠 消防給水 設計流量 報警閥 壓力開關 噴頭 On Design of Fire System for Toy Manufactory Yu Zhimin Abstract: By a practical case, the fire system of a toy manufactory, the design of automatic sprinkling fire system (ASF) for industrial buildings according to foreign design norm are presented. Some guidelines differing from the domestic norm such as the decision of water discharge of ASF system; the setup of alarm and pressure valves, the layout of pipeline network and the distribution of sprinklers are described. 1 情況概述 南海市美泰玩具廠(簡稱玩具廠)始建于80年代初期，是一間大型的中外合資企業。主要產品是塑料玩具，且全部外銷。全廠主要車間有：配料車間、注塑車間、噴漆車間、組裝車間、維修車間和模具車間等，此外還有寫字樓、高架倉庫等用房。 建筑高度超過24m的高層工業建筑A、B、C、D廠房4座。在消防設施方面，部分廠房有簡單的室內消火栓滅火系統和電力報警系統。 該廠向境外火災保險公司購買了火災保險，因此必須重新設置安裝消防給水系統。由于境外保險公司的參與，玩具廠消防給水系統的設計與我國國內現有的常規設計有很大的不同。具體的說，具有以下幾個特點：一是要符合中華人民共和國的消防規范；二是要滿足火災保險公司的要求；三是所采用的設備和材料要有FM/UL認證。 筆者作為玩具廠消防給水工程的設計者，在此對其進行分析介紹，與大家共同探討。 2 消防給水系統設計水量的確定 經過與消防部門、保險公司協商，消防給水系統水量作如下規定。 2.1 室內消火栓用水量的確定 室內消火栓用水量按照《建筑設計防火規范》的標準執行，由于廠房高度介于24m至50m之間，所以消火栓用水量選用25L/s。同時使用水槍5支，每支水槍最小流量5L/s，每根豎管最小流量15L/s，火災延續時間為2h。 2.2 自動噴水滅火系統設計水量的確定 自動噴水滅火系統設計水量按照美國NFPA13和NFPA231C標準確定。由于玩具廠各廠房、車間的生產性質不同，火災危險性等級也不相同，所以各車間自動噴水滅火系統的噴水強度和作用面積也不同，具體情況見表1。 表1 玩具廠噴淋系統設置基本數據 噴淋系統 設置地點 噴水強度 /L/(min . m2) (GPM . ft2) 作用面積 /m2(ft2) 每只噴頭最 大保護面積 /m2(ft2) 設計流量 /L/s(GPS) 組裝、維修、模 具車間，寫字樓 6.91(0.17) 279(3 000) 12.05(130) 32.13(8.5) 配料、注塑車間 11.4(0.28) 279(3 000) 9.3(100) 53.01(14) 噴漆車間 16.3(0.4) 233(2 500) 9.3(100) 63.30(16.7) 高架倉庫 18.32(0.45) 186(2 000) 9.3(100) 56.79(15) 在表1的4組數據當中，兩組是中危險級，兩組是嚴重危險級。與我國自動噴水滅火系統常規設計相比有較大差別：一是分類較細，每一等級的噴水量不是固定值，而是根據不同的建筑劃分成一個范圍；二是噴水量較大；三是嚴重危險級的噴淋系統仍可采用濕式報警系統。其中，倉庫的噴水量是按照NFPA231C標準確定的，其特點是：噴水強度大，作用面積小。 至于系統設計流量的確定，應選擇最不利情況時所需的消防流量(即可能發生最大的消防流量)作為自動噴水滅火系統的設計流量。從表1中可以看出，噴漆車間所需的消防噴水量最大，可作為自動噴水滅火系統設計流量。經采用NFPA13規定的計算機方法計算，水量約為68L/s。該車間位于A、B座廠房4樓�；馂难永m時間按照NFPA13標準為2h。 3 消防給水系統的布置 3.1 系統設置 玩具廠的消火栓給水系統和自動噴水滅火系統采用分開設置，消火栓給水系統采用臨時高壓給水系統，自動噴水滅火系統采用穩壓裝置。 根據玩具廠的廠區分布特點，全廠設有兩座消防泵房和水池。消防水池儲量分別為500m3和600m3。消防給水也是兩套系統，各自獨立(見圖1)。分別供應全廠南半區和北半區的消防用水。兩個泵房各設2臺消火栓泵和自動噴水泵，均為1用1備，穩壓泵只設1臺。消火栓泵流量28L/s (445GPS)，揚程86m(280ft)，功率37kW。自動噴水泵流量70L/s (1 100GPS)，揚程70m(235ft)，功率75kW。穩壓泵流量1.6L/s (25GPS)，揚程86m (280ft)，功率4kW。上述所有設備均為國外成套產品，即主泵、穩壓泵、啟動柜都是成組配套的。 圖1 玩具廠總平面圖 3.2 濕式報警閥的設置 按照我國常規作法，嚴重危險級的建筑物，自動噴水滅火系統的設置應采用雨淋系統。而玩具廠的建筑物危險等級，既有中危險級，又有嚴重危險級。但自動噴水滅火系統全部采用的是濕式報警系統。 《自動噴水滅火系統設計規范》規定，濕式報警閥的控制范圍是采用控制噴頭數目來確定的。但玩具廠如果采用此規定，濕式報警閥的布置將比較困難。所以，在玩具廠自動噴水滅火系統設計中，濕式報警閥的控制范圍是采用控制面積來確定的。每組濕式報警閥的控制面積不超過4 833m2 (52 000ft2)。全廠共設置8組濕式報警閥，全都布置在廠區內廠房外墻邊醒目的地方。 3.3 壓力開關的設置 消防給水系統中，凡是采用穩壓裝置的，自動啟泵都是靠壓力開關來控制。一般常規作法是設置兩個壓力開關，一個控制穩壓泵的啟、停，一個控制消防主泵的啟動。而在玩具廠消防給水設計中，選擇的是另外一種方法。即玩具廠兩套系統各設置3個壓力開關，一個控制穩壓泵啟、停，其余兩個分別控制兩臺自動噴水主泵啟動。具體作法是：當壓力低于0.8MPa時，穩壓泵啟動，當壓力高于0.89MPa時，穩壓泵停泵；當壓力低于0.75MPa時，啟動第一臺自動噴水主泵；當壓力低于0.7MPa時，啟動第二臺自動噴水主泵。在這里，第二臺自動噴水泵不只是作為備用泵，而是第一臺泵水量的補充。 4 消防給水管網及噴頭的布置 4.1 室內消火栓管網的布置 室內消火栓管網呈立體環網布置。消防箱設有普通消火栓和消防軟管卷盤，布置間距30m，消防門為玻璃門，按鈕開啟。4座主廠房屋頂，除了設有試驗用的消火栓外還配有壓力表。報警警鈴及遠程啟泵信號線全部用鍍鋅線管保護。 4.2 自動噴水給水管網的布置 由于玩具廠目前正在生產，廠房內風槽、線槽、工業管道交叉縱橫。使自動噴水給水管道布置十分不便。設計時，多次到現場查看，測量管道的位置，確定管道的走向。施工時，基本上避免了自動噴水管道與其他管道的碰撞及管道走向上的豎向起伏。 根據現場的實際情況，玩具廠自動噴水管網布置成枝狀管，屬于一種不等壓系統。這種系統容易造成噴水不均勻。在管徑的選擇上，由于玩具廠采用NFPA標準，與《自動噴水滅火系統設計規范》的標準不同，各個廠房、車間的噴水強度也不統一。所以，只能按照NFPA規定的方法，對各車間、分區的自動噴水管網逐段計算。配管時，一要滿足噴頭的工作壓力，二要考慮作用面積內的平均噴水強度。從驗算結果看，兩條要求都得到滿足。 玩具廠自動噴水滅火系統的分布是很廣的，各個建筑都布置了自動噴水系統。為了解決距離泵房比較近、樓層比較低的噴淋管網壓力過高，流量過大的問題，在低層各分區水流指示器前，設置了減壓閥。 4.3 放空管的布置 自動噴水給水管網的沖洗和放空措施是非常必要的。對玩具廠來說，自動噴水滅火系統分布廣，如何考慮系統放空，這是消防給水設計中面臨的一個具體問題。一般的自動噴水設計，是將每層樓自動噴水管網的末端設置一個檢驗放空閥，然后管網坡向放空閥以利整個系統放空。但是，玩具廠現場情況復雜多變，各種風槽、工藝管道早已安裝就位，而且縱橫交錯。為了避免系統放水不完全，在玩具廠設計中采用了多處放空的方法。除了末端設置檢驗放空閥外，還在每層噴淋管網配水管的末端設置了放空閥、放空管(見圖2)。放空管管徑DN100且層層連通，到底層排入雨水井，同時解決了系統管網沖洗放空的問題。 圖2 噴淋系統放空管示意圖 此外，為了使噴淋系統更加安全、保險。除了按規定設置的水泵結合器外，在放空管的底部也設置了水泵結合器。 4.4 泵房管道的布置 噴淋系統設計流量的校核，是每個設計者都關心的問題。用末端試水裝置檢驗，只能檢驗出系統正常與否。因水量太小，不能確定系統設計流量是否符合設計要求。燒爆幾只噴頭檢驗也是如此，又不可能讓整個作用面積內的噴頭一齊噴水來檢驗。在玩具廠設計中，采用了如下方法來檢驗。在泵房自動噴水系統總出水管處，設回流試水管至消防水池。在回流試水管上設置了流量計和泄壓閥(見圖3)。泄壓閥是用來防止管道超壓，泄壓用的。而流量計則是用來檢驗系統流量大小的。用控制系統壓力的方法，檢驗系統流量是否符合設計要求。流量計帶液晶顯示和遠傳功能，不僅現場能看得到，消防中心也能觀察到。同時，在泵房內消火栓系統管網和自動噴水系統管網之間，設一連通管。平時用閥門關閉，必要時可打開閥門，互為補充。這也是一種出于安全保險的考慮。 圖3 消防泵房示意圖 4.5 噴頭的布置 由于玩具廠各廠房、車間的噴水量各不相同。要根據其特點選擇不同種類的噴頭應用于不同的場合，做到各類噴頭各盡所能、各盡其責。噴水量小的選擇12.7mm口徑的噴頭，噴水量大的選擇13.5mm口徑的噴頭。個別地方，如調色間、調漆間，上空布滿抽風口，則選擇了13.5mm口徑的側向噴頭。根據玩具廠生產現場腐蝕性較大、生產操作容易發生碰撞的特點，選擇了快速反應、易熔合金噴頭，動作溫度74℃。具體情況見表2。 表2 玩具廠噴頭種類一覽 噴頭設置地點 出水口徑 /mm 螺紋口徑 /mm 動作溫度 /℃ K值 組裝、維修、模具 車間，寫字樓 12.7(1/2”) 15(1/2”) 74 80 配料，注塑車間 12.7(1/2”) 15(1/2”) 74 80 噴漆車間 13.5(17/32”) 20(3/4”) 74 115 高架倉庫 13.5(17/32”) 20(3/4”) 74 115 在噴頭的布置上，根據場合不同，選擇不同的噴頭布置方式。對所有建筑(廠房)均采用建筑噴淋的方式來布置噴頭。建筑噴淋采用了全方位保護方式布置，噴頭間距為3.0m×3.0m和2.5m×2.2m，這當中考慮了建筑的開間布局和橫梁的位置因素。在設備比較高大和密集的車間，以及高架倉庫除了采用常規建筑噴淋外，還采用了加密建筑噴淋和設備噴淋雙重保護的方法來布置噴頭。設備噴淋采用分層布置。在中、下層噴淋，為防止碰撞，造成噴頭誤噴，噴頭上都加了保護罩，個別地方則采用邊墻型噴頭。 5 完善的消防管理措施 要確保玩具廠消防萬無一失，完善的消防硬件設施是十分必要的。但如何做到硬件好用、管用，隨時發揮作用，消防的軟件設施就顯得十分重要了。在這方面外資廠的一些作法值得我們借鑒，筆者在這里簡單介紹一下。 5.1 施工材料的保證 為保證消防設施的安全、可靠，玩具廠所有設備、材料都必須有FM/UL認證。所以，所有噴頭、水流指示器、濕式報警閥、閥門、水泵等設備、材料均為國外產品。消火栓、管道采用國內產品。小于等于DN100的管道采用國標加厚鍍鋅管，大于DN100的管道采用鍍鋅無縫鋼管。 5.2 管理制度的保證 玩具廠的防火制度是非常嚴格的，除了平時的防火宣傳、防火教育外，生產過程中的日常操作都有嚴格的規定。同時規定了廠房內嚴禁吸煙，嚴禁動用電氣焊。廠房內這一類的警告牌隨處可見，而且防火巡視員經常巡視檢查。在消防工程施工中，也不允許在廠房內動用電氣焊，鍍鋅無縫鋼管的連接都是在廠外焊好法蘭，現場裝配。施工中，配帶手提滅火器的防火巡視員現場監視。 關于消防設施的保養，在消防工程的招標文件中，就明確提出了施工單位要負責以后的日常維護保養工作。而且要有詳細的維修保養計劃。要求一個季度檢查維護一次，一年對設備檢查維修一次。施工計劃中，要有防火制度，否則算廢標。 至于消防設施的管理，玩具廠明確規定：保安部負責消防設施的管理和巡視。保安值班室掛有消防系統圖和巡視路線圖。為防止無關人員隨便操作消防設施上的閥門，各處閥門平常都上鎖，鑰匙就掛在消防系統圖上閥門的位置上，以免搞錯。需要操作時，必須經過保安值班人員。 6 有關問題的思考 6.1 自動噴水滅火系統設計流量的商榷 自動噴水滅火系統的設計流量關系到對建筑物火災的控制程度，也關系到滅火的效果。針對火災危險性等級不同的建筑物制定出不同的設計流量標準十分重要。 我國《自動噴水滅火系統設計規范》將建筑物和構筑物的火災危險性等級分為三個等級，即嚴重危險級、中危險級和輕危險級。但規范并沒有一個明確標準來劃分這三個等級。因此，在設計時只能將所設計的建筑物與規范附錄二中所列舉的各種建筑進行比較來確定其危險性等級。而且，對各危險性等級的建筑物，設計流量標準只有一個固定值。尤其是工業建筑，生產類別各不相同，應該針對不同的生產類別，制定出一個比較詳細的設計流量分類標準。 筆者在玩具廠消防給水設計過程中，接觸了一些國外規范，像英國的FOC標準。其中，對于工業建筑，也是根據不同的生產類別，制定出不同的設計流量分類標準。 我國應根據國內長期實踐的經驗，同時參照國外的先進經驗，盡快制定出既安全又經濟合理的設計流量數據。 在玩具廠消防工程設計過程中，有一點感受就是規范、標準要定期修訂。事物是在飛速發展的，新技術、新方法、新概念不斷出現。一種標準長期不進行修訂，就跟不上事物的發展，就是落后的標準。 6.2 報警閥的控制范圍 濕式報警閥是自動噴水滅火系統的重要部件。《自動噴水滅火系統設計規范》中將濕式報警閥的控制范圍確定為不超過800個噴頭。這是從系統檢修停用的角度來考慮的，是非常對的。不能允許噴淋系統停用的范圍過大，影響到建筑物安全，控制范圍應有所限制。但是，這樣規定在設計過程中實行起來問題較多。實際上控制噴頭數目也就是確定濕式系統的控制面積。由于噴頭布置的疏密不同，同樣多的噴頭，保護面積是不相同的。相反，同樣的面積，噴頭數目也是不相同的。例如：1萬m2的面積，噴頭按3.6m×3.6m布置，噴頭數目就少于800個，用1個濕式報警閥就行了。而按3.0m×3.6m布置，噴頭數目就超過了800個，要用2個濕式報警閥。尤其是需要布置上、下噴頭的地方，上、下噴頭按1個噴頭計算，還是按2個噴頭計算，就有不同的意見。所以，濕式報警閥的控制范圍用面積來控制較為合適。像玩具廠這樣大范圍布置自動噴水滅火系統的地方，采用控制面積的方式布置濕式報警閥，基本上做到了報警閥分布均勻，報警時不僅告訴人們有火災發生，同時知道發生在何處。 �。�.3 消防器材的問題 玩具廠消防給水工程上的主要設備、材料，基本上都是國外產品。設計時，曾提出采用國內產品，對方表示同意，但是提出必須要有FM/UL認證。我們在市場上調查了一下國內產品，幾乎沒有FM/UL認證的，因此只好放棄。所以，希望中國的消防設備生產廠家，能夠盡快填補這塊空白。 6.4 消防標準的銜接 目前，越來越多的外資企業到中國辦廠，他們的到來必然也帶來了國外的消防標準，這些標準如何與國內標準銜接呢?目前，沒有明確規定。像玩具廠這種作法就是設計者、火災保險公司、消防部門3家協商的結果。 有協商就有不同意見。最初，保險公司提出室內消火栓系統也采用國外標準，但是對于消火栓栓口壓力大于0.5MPa的要求，消防部門有不同意見，結果只好采用國內標準。所以，應對國內外消防標準的銜接問題有一個明確的規定。 以上是筆者在南海市美泰玩具廠消防給水設計中的體會，不妥之處請指教。 作者通訊處：528200 廣東省南海市消防公司 電話：(0757)6328998 |
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