周璇

（东南大学建筑设计研究院有限公司，南京210096）

1 项目简介

本项目位于宿迁市洋河新城，建筑共3层，1层为白酒陶坛库和少量工具间及设备机房，楼上为丁类库房。整栋建筑设置室内消火栓系统、室外消火栓系统，除酒库区域外设置自动喷水灭火系统。白酒陶坛库总建筑面积为1 198m2，分为3个防火分区，贮存的是大于50°小于60°的白酒。根据GB 50694—2011《酒厂设计防火规范》【1】（以下简称《酒规》）表3.0.1可知，火灾危险性为甲级，建筑耐火等级为二级。

2 水喷雾灭火系统的确定及灭火机理

根据《酒规》7.2.2，占地面积大于750m2的白酒库应设置水喷雾灭火系统或泡沫灭火系统。泡沫灭火剂灭火后会造成环境污染，泡沫管枪射流会导致陶坛容器破损、形成流淌火；白酒属于水溶性液体，必须选用抗溶性泡沫液，而抗溶性泡沫价格较高且需定期更换，此外，泡沫液生产厂家有限，不便于管理【2】。根据GB 50219—2014《水喷雾灭火系统技术规范》【3】（以下简称《雾规》）1.0.3，“水喷雾可用于扑救饮料酒火灾”。水喷雾系统具有灭火剂易于获取和贮存、无污染、投资少、运行费用低、施工简单和便于维修等优点。综上，本设计采用水喷雾灭火系统。

水喷雾系统的灭火原理是冷却、窒息和稀释作用。水雾滴直径小，比表面积大，和空气接触范围大，极易吸收热气流的热量，能很快地冷却降温。窒息作用是由于水雾滴受热后气化成原体积1 680倍的水蒸气，降低了燃烧物周围空气中的氧浓度，燃烧会因缺氧而受抑制或中断【4】。稀释作用是指对于酒精等水溶性液体火灾，可利用水雾稀释液体，使液体的燃烧速度降低而较易扑灭。

3 水喷雾灭火系统的设计

本工程水喷雾灭火系统由消防水池、消防水泵、管道、雨淋报警阀、过滤器、水雾喷头、水泵接合器和火灾探测报警装置等组成。

3.1 供给强度、响应时间、工作压力

根据《酒规》7.2.6，灭火设计喷雾强度为20L/（min·m2），持续喷雾时间为0.5h，系统响应时间不大于45s，水雾喷头的工作压力不小于0.4MPa；根据《雾规》，设计喷雾强度为20L/（min·m2），持续喷雾时间为0.5h，系统响应时间不大于60s，水雾喷头的工作压力不小于0.35MPa。两者均应满足，以更严的《酒规》参数进行设计，根据《雾规》4.0.3，设置雨淋阀组。

本建筑仅1层白酒陶坛酒库设置水喷雾系统，库区分为3个防火分区，建筑面积分别为409.6m2、378.9m2和410.0m2。水喷雾系统的保护面积按防火分区的建筑面积确定，设3组雨淋阀，与其余部位设置的自喷系统湿式报警阀组共同设置于报警阀间。1层水喷雾平面如图1所示。

图1 1层水喷雾平面图

3.2 水雾喷头

3.2.1 型号和流量

本工程拟采用ZSTWB/SL-S222-80-120型水雾喷头，流量系数K=42.8，雾化角θ=120°，有效距离2.3m，最不利水雾喷头工作压力P=0.40MPa。水雾喷头的流量=85.6L/min。

3.2.2 喷头间距

喷头的平均保护面积为S1=q/w=85.6/20=4.28m2，水雾喷头按矩形布置，喷头的平均间距H=4.281/2=2.07m【5】。

本设计水雾喷头间距为2m（部分为1.8m），根据《雾规》3.2.4，2m≤1.4R；水雾锥底圆半径R≥2.0/1.4=1.43m；水雾喷头的喷口与陶坛酒液之间的距离B=R/tan（θ/2）≥0.83m，陶坛的酒液液面距地面高度约为1.0m，喷头距地面安装高度为2.2m，B=1.2m可满足要求。

3.2.3 喷头个数

库房3为最大面积防火分区，S=410m2，且离报警阀间最远，即为最不利防火分区，以此进行计算：设计喷雾强度W=20L/（min·m2），所需的水雾喷头数量：N=SW/q=410×20/85.6=95.8只，至少需要96只。根据平面布置可知，实际布置了112只，比计算结果多了16只。

3.3 系统的设计流量

本设计管材选用内外热浸镀锌钢管。3个库区各设1组雨淋阀，雨淋阀前为环状供水管网，雨淋阀后为支状。根据《雾规》7.2，沿程水头损失采用舍维列夫公式（i为管道的单位水头损失，MPa/m；V为管道内水的平均流速，m/s；dj为管道的计算内径，m），局部水头损失采用当量长度法，库房3各计算节点如图1所示，计算过程及结果详见表1。

表1 计算过程与结果

根据表1可知，系统的计算流量Qj=168.26L/s；安全系数k取1.05，系统的设计流量Qs=kQj=176.7L/s；平均喷水强度w′=176.7×60/410=25.9L/（min·m2）＞20L/（min·m2），所有管段的流速均小于5m/s，满足规范要求。室外设13组地上式水泵接合器。

水喷雾系统的持续供给时间为0.5h，该系统扑灭一次火灾的消防水量V=176.7×3600×0.5/1000=318m3。

水喷雾系统消防水池的有效容积为330m3，可满足要求。

3.4 响应时间

根据图1可知，最不利喷头为节点1，库房3对应的雨淋阀至节点19管线长度L=28.5m，DN250mm，流速v=3.37m/s；L/v=28.5/3.37=8.5s，根据表1管长和流速，节点1至节点19管道流动时间如表2所示。

表2 管道流动时间

∑ti=12.5s（ti为管段水的流动时间），响应时间t=8.5+12.5=21s＜45s，满足规范要求。

3.5 消防泵的选型

根据表1可知，最不利防火分区管道系统的入口压力即节点19的水压P=0.552 3MPa；从节点19到水泵房出水管管径均为DN250mm，流速v=3.37m/s，i=0.000 73MPa/m。

本工程水喷雾采用临时高压给水系统，水喷雾消防水池泵房选用箱泵一体化设备，置于室外地面，最低有效水位1.10m，节点19梁下喷雾环管标高2.70m，高差hz=2.70-1.10=1.60m；从节点19到水泵吸水口的管长约为200m，三通、弯头和止回阀的当量长度为69.1m，Y型过滤器的当量长度113.4m，雨淋阀的局部水头损失按0.08MPa计算，总水头损失∑h=0.000 73×（200+69.1+113.4）+0.08=0.359MPa；水泵的扬程H=∑h+P+hz=0.359+0.552 3+0.016=0.927MPa。系统的设计流量为176.7L/s，选用XBD9.4-60G-FWG型消防泵，额定流量60L/s，额定压力0.94MPa，3用1备共4台。

3.6 稳压泵

整个厂区的室内消火栓系统和自喷系统合用高位消防水箱，有效容积为18m3，设置于厂区最高建筑——二类高层办公楼（本工程北侧）屋面。水箱底标高30.10m，高度2.5m，本工程水喷雾系统拟与室内消火栓系统、自喷系统合用该消防水箱。由于办公楼早已投入使用，在屋顶增设1套水喷雾稳压设施需要结构加固，故将水喷雾稳压设施置于泵房。

从高位消防水箱引1根DN100mm出水管，出水管上设流量开关，可直接启动消防泵。当火灾发生，开启最不利点处单个水雾喷头时，流量为1.43L/s，故流量开关启动消防泵的流量应小于1.43L/s，取1.2L/s，即当流量≥1.2L/s时启动消防泵。

根据GB 50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》【6】5.3.2，“无管网泄露量数据时，稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的1%～3%计，且不宜小于1L/s”，水喷雾系统设计流量约180L/s，1%即为1.8L/s，然而，当流量大于1.2L/s时流量开关已经启动消防泵，此时启动稳压泵已无意义，故本设计稳压泵的流量取1L/s。将高位消防水箱出水管接至稳压泵的吸水口，选择30m扬程的稳压泵，可维持最不利水雾喷头0.40MPa的水压。为防止稳压泵频繁启停，配套有效容积150L的气压罐。

3.7 排水及其他

《雾规》5.1.7“设置水喷雾灭火系统的场所应设排水措施”，《酒规》7.3.1“酒厂应采取防止泄露的酒液和消防废水排出场外的措施”，《雾规》5.1.7的条文解释说明消防排水可以和其他系统共用，本设计即考虑消防排水与酒液事故排放管共用。

在每个防火分区内均设2根DN200mm酒液事故排放管，排出口在室外设水封井，水封高度不小于0.25m，水封井设沉泥段，深度不小于0.25m，水封装置出口设易于开关的隔断阀门。事故排放管排至室外独立设置的废水管网，接至事故存液池。

陶坛酒库除了设置水喷雾灭火系统外，还根据规范设有室内消火栓、室外消火栓系统，并按严重危险级B类火灾场所布置灭火器，本文仅介绍水喷雾系统，其余消防系统略去不提。

4 水喷雾灭火系统的控制

根据《雾规》6.0.1的要求，水喷雾系统具有自动控制、手动控制和应急机械启动3种控制方式。本工程酒库水喷雾灭火系统的工作原理如图2所示【7】。由于白酒燃烧时基本无烟；感温探测器反应较慢，具有一定的惰性；本设计未选用常规的感烟和感温探测器，选用更灵敏的红外火焰探测器和紫外火焰探测器。为了避免误喷，采用双红外和紫外火焰探测器联用，其中任何一种动作都不会启动灭火系统，三者同时动作，才能启动水喷雾灭火系统。

5 结语

水喷雾灭火系统具有保护范围广、灭火时间短、节水、无环境污染等优点。希望本文可为同行提供参考，使水喷雾灭火系统的设计更加合理完善，水喷雾灭火系统得到更广泛的应用。

图2 水喷雾灭火系统工作原理图