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某购物中心自动喷水灭火系统设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-05-07  来源:太平洋消防网  浏览次数:1904

1工程概况

购物中心选址位于武汉市硚口区额头湾,外观形如一条“鱼”,设计灵感源于有名诗句“才饮长沙水,又食武昌鱼”,富含标 志意义和代表性。购物中心集百货、超市、时尚、家电、运动、餐饮、娱乐影院及家居等全方位消费功能于一体,主体5层,局部6层,建筑高度为33.53m, 总建筑面积242124m2。方案设计单位:BDP(BDP建筑师事务所);初步设计单位:同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,合作设计单 位:BDP;施工图设计单位:同济大学建筑建设研究院(集团)有限公司,合作设计单位:BDP、B+H建筑师事务所、艾勒泰建筑工程咨询(上海)有限公 司。

2自动喷水灭火系统设计

作为大型购物中心,具有建筑面积大、人员密集、各场所火灾危险性多样化等特点,因此,其自动喷水灭火系统设计较为复杂,主要有以下特点:

(1)场所功能复杂,使用性质多样。主要区域分别为1层停车库,2~5层左侧A~F区6个岛为零售品牌及大型餐饮店铺,中庭为安全区域及大空间,右侧H区2、3层为欧尚大型超市、苏宁电器仓库,4、5层为影院,2层以上平面布局见图1。

图1

(2)自动喷水灭火系统形式多样。针对不同场所,设计除采用常规自动喷水灭火系统外,还分别设计了窗玻璃卷帘保护系统、预作用系统、泡沫系统、消防炮系统。

(3)不同场所的设计参数、标准及危险性区别较大。宜家作为外资企业,设计除了需要满足国内现行《建筑设计防火规范》 (GB50016-2006)、《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001,2005年版,以下简称“喷规”)等国标外,还应同时满足宜家 技术手册(TechnicalDesignManual,简称TDM)、NFPA13等国际标准,因此致使不同场所的设计喷水强度、喷头选型等具有较大的差异性,不能一概而论。

各部位设计采用的灭火系统见表1。

图2

2.1泡沫+干式系统

(1)设计用水量。系统作用面积465m2,泡沫混合液供给强度6.5L/(min·m2),连续供给时间10min。系统采用6%水成膜泡沫液,喷头设置高度小于9m。

设计理论用水量QS=1.3×6.5×465/60=65.5(L/s)。

在计算出理论用水量的同时进行管网水力计算,选取系统最不利作用面积465m2,实际动作喷头数量为45个,最不利喷头压力取0.05MPa,系统实际流量为Q=72.55L/s,与理论流量基本吻合。

(2)泡沫系统的设计用量。计算得Vf=1.3×3930L/min×6%×10min=3065L。

(3)泡沫系统选型。系统选用3T嚢式压力比例混合装置,ZPHY64比例混合器(进出口通径DN150),泡沫罐主管道进出口通径为DN150,泡沫原液管道为DN40。6%水成膜泡沫液3000L(不含泡沫液管道充满量)。

(4)喷头选型。1层车库喷头采用直立型压缩式易熔合金标准喷头K=80,公称动作温度74℃。

(5)管网设计。系统在非工作状态下,管网为干式,管道内为有压气体,泡沫原液贮存在比例混合装置中。火灾发生时,通过管网末端设 置的电磁阀和快速排气阀迅速排除管网内气体,报警阀动作,管道内充水,系统转变为湿式系统,系统喷水灭火。同时,泡沫原液与水经比例混合装置混合,形成 6%的水成膜泡沫液,通过泡沫管道供至各防火分区水流指示器后的比例混合器,湿式系统转变为泡沫系统,系统喷放泡沫灭火。系统原理如图2所示。

图2

为了保证灭火效率,本工程干式系统充水时间取1min,湿式系统转化为泡沫系统时间取3min。从报警阀至管网末端喷头、快速排气阀和从泡 沫比例混合器至管网末端的管网容积,分别为1500L和720L。由于泡沫管道的管网容积约为水的1/2,因此系统控制的管网容积取720L,即每 720L管道设置一组水流指示器、信号阀及比例混合器。

管道的控制距离根据干管、支管的管径和长度以及每米管道的容积计算得出。因为防火分区较多且各分区的建筑面积较大,如果将报警阀设 于防火分区的一端,则会造成管道距离过长,不能满足要求。因此在汽车库区域均匀布置6个报警阀间,其内分别设干式报警阀及比例混合装置,每个报警阀间均位 于其所负责的防火分区中部,如图3所示。

图3

2.2湿式系统

本工程设计参数根据“喷规”、TDM和NFPA13综合选取。结合各设计标准的基本设计参数及图纸最不利作用面积水力计算书,最终的计算结果见表5。

图5

2.3窗玻璃及卷帘加密保护系统

结合本工程实际情况,根据武汉消防局意见及消防性能化设计报告(FSD),对防火卷帘和窗玻璃分隔的两侧建筑使用性质定性:一侧为有可燃物、人员密集的室内场所,功能为商铺,另一侧为无可燃物的室外连廊及中庭,规定室外为“安全区域”,故仅需在商铺靠内一侧加设喷淋保护。喷头安装节点见图4。

图6

系统设计计算:

(1)防火卷帘保护选用普通K80型喷头,动作温度68℃。最长一段防火卷帘设计长度100m,位于3层欧尚超市区域,加密喷头设置间距2m,设计喷水强度0.5L/(s·m),设计水量Q=100×0.5×1.3=65(L/s)。

(2)防火玻璃保护选用K80窗玻璃喷头(下垂边墙型),动作温度68℃。最不利保护长度30m,设计喷水强度0.5L/(s·m),设计水量Q=30×0.5×1.3=20(L/s)。喷头平面布置见图6。

图6

二者设计流量取大值65L/s,并设独立的加密保护系统。

2.4预作用系统

本工程预作用系统设置部位为1层消防、安保控制室,6层UPS、CCTV、BMS等电气设备用房。此类机房的特点是存放电子、电气等精密仪器及设备,灭火系统平时严禁漏水、火灾警报时严禁误喷。系统工作原理见图7。

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2.5自动消防炮灭火系统

建筑中庭部位为4层通高场所,建筑高度大于12m,设置带有雾化功能的自动消防炮灭火系统。采用稳高压系统,用水量按最大两台自动消防炮同时射水计算,设计流量为40L/s,火灾延续时间1h。系统工作原理见图8。

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消防炮采用ZNM-A40X1-1型自动消防炮,每门炮前设有信号闸阀、电动阀、水流指示器,单台炮流量20L/s,额定工作压力 0.8MPa,最大保护半径50m,每门炮自重13.6kg,悬挂于中庭大空间顶部屋面钢结构处,每个中庭设置2门,管道采用内外壁热镀锌钢管,管网环状 供水。

2.6消防泵选型及控制

2.6.1消防泵选型

本工程为保证驱动器能源安全可靠性,结合宜家设计手册要求,消防主泵选用1台电泵主泵,并配备1台柴油泵做为备用泵。根据系统类 型,消防水泵房内设置喷淋电动消防泵1台(Q=100L/s,H=100m,N=132kW),窗玻璃及卷帘喷淋保护电动消防泵1台(Q=65L /s,H=100m,N=110kW),自动消防炮电动消防泵1台(Q=40L/s,H=130m,N=90kW),备用泵设置喷淋柴油消防泵1台 (Q=100L/s,H=100m),窗玻璃及卷帘喷淋保护柴油消防泵1台(Q=65L/s,H=100m),自动消防炮柴油消防泵1台(Q=40L /s,H=130m),每台柴油消防泵配备1组柴油罐,柴油罐有效容积按1.5L/kW配置。

2.6.2消防泵启泵控制方式

本工程根据NFPA20要求消防泵的启动应满足压力降逐级启动的要求,设稳压泵的停泵压力为P0,启泵压力为P1,消防泵启泵压力 为P2,备用泵启泵压力为P3,h为稳压泵气压罐接点的压力表与消防泵压力开关的净高差(m)。则消防泵及稳压泵启泵满 足:P1=P0-0.035(MPa);P2=P1+0.01h-0.07(MPa);P3=P2-0.07(MPa)。

在武汉宜家项目设计时,国内消防泵的启动是由压力开关控制的,其启动控制依据并未满足逐级启动的要求。直到最新的设计规范 GB50974-2014出台后,才对消防泵及稳压泵的启动控制做出了具体要求:稳压泵的设计压力(P1)应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作 状态时大于系统自动启泵压力值(P2),且增加的值为0.07~0.10MPa,即P2=P1+0.01h-(0.07~0.10)(MPa);同时 P1=P0-(0.05~0.07)(MPa),而对备用泵的启泵压力未曾提及。

对比可知GB50974-2014与NFPA20逐级启动的控制要求基本吻合。

3小结

武汉英特宜家购物中心共采用5种自动喷水灭火系统,即泡沫+干式系统、湿式系统、预作用系统、窗玻璃及卷帘加密保护系统和自动消防炮灭火系统。

(1)对于功能复杂的建筑,采用一种自动喷水灭火系统往往难以满足设计的要求,通常需要根据灭火部位的特点,选取多种自动喷水灭火系统组合,实现局部单一系统,总体多种系统结合。

(2)明确各灭火系统设计参数的选取方法,对于另有特殊设计手册或准则的项目,应能保证设计既能满足国家标准规范的要求,又符合设计手册的标准,实现二者的统一,使设计依据合理。

(3)自动喷水灭火系统的设计用水量,应满足规范要求火灾延续时间下,喷水强度及保护面积内的水量要求,又要对不同设计参数,不同部位的最不利作用面积内的管网进行水力计算,综合考虑取计算的最大值,作为项目的设计用水量。

 

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