潘振欽

　　隨著社會經濟的發展，我國將步入一個高科技、強信息的時代，各種建筑領域發生了巨大變化。建筑的多功能使用替代了過去的單一使用功能；建筑風格的變化，替代了過去的單調劃一；建筑內部的布置格局多變代替了過去固定布局設計。總之，現代建筑的不斷涌現，常規的自動噴水滅火系統的應用就受到一定局限。如：建筑高度超過8.0m的現代大型展館、會展中心、劇場、博物館等；高度超過8.0m的大型現代生產廠房和現代倉儲物流庫房工程；以及大型高級賓館、寫字樓的地下商場、停車庫、娛樂設施等對自動噴水滅火系統的應用提出更高和不斷更新的要求。尤其隨著我國經濟建設的發展、擴大對外交流的需要，大型倉儲物流和高架庫房工程日益增多（主要是沿海港口城市）而我國目前尚無關于大型倉儲物流工程建筑防火設計的有關規范、規定或規程。
　　筆者參照美國FM標準、美國通用防火規范（UFC）、及美國NFRA－231c有關章節以及對照我國現行（自噴規范）2001年版的有關規定，對快速響應早期抑制噴頭系統的設計、安裝要求作科技介紹，供同行們參考。
　　由于倉庫火災蔓延迅速，不易撲救，易造成重大財產損失，尤其撲救高堆垛高貨架倉庫火災，難度更大。為此，美國花巨資試驗研究．成功地開發了“快速響應早期抑制噴頭”、“大水滴”噴頭等用于撲救高堆垛、高貨架倉庫火災。同時美國工廠聯合保險系統，還研究制訂了快速響應早期抑制型噴頭（主要為FSFR噴頭）系統的設計、安裝FM全球操作標準，簡稱FM標準。按美國FM標準生產的FSFR噴頭，主要是針對高堆垛、高貨架之大型倉庫的滅火系統要求而研制開發的一種噴頭，具有以下的特點和功能：

1、ESFR噴頭構造特點：

　　ESFR噴頭有一個快速響應熱敏元件，此元件使該噴頭比普通傳統型噴頭反應快得多，這對于保證噴頭能及時開放噴水滅火至關重要。同時，ESFR噴頭中心有一個小孔，在高壓作用下、在撲滅貨架上部火災的同時，中心這股水柱可直達貨架底部撲滅貨架下部的火災。因此，在高架倉庫里設置了ESFR噴頭就可以取消各層貨架的分層噴頭，不僅簡化了系統也節約了投資，但貨架和堆垛應符合本文第6點的要求。噴頭構造見圖7－1。

2、噴頭特性及設計要求：

　　2-1，ESFR噴頭特性：
　　q=k(10p)0.5 （l／min）
式中：k——噴頭特性
　　　p——噴頭處最小工作壓力為50psi（0．345MPa）～98psi
　　（0.68MPa）
　　每只噴頭出流量（以k=14噴頭為例）：按美國FM標準有關規定，當庫房凈空高度為12.2m，堆垛高度10.7m的條件下（見噴頭設計參數表），此時噴頭處最小工作壓力應不小于0．52MPa，則每只噴頭出流量q＝20（10×0.52)0.5=7．6l/s，余下類推。此噴頭流量遠大于普通傳統噴頭的出流量。
　　2－2，噴頭布置及設計要求：
　　按FM標準要求,表一是噴頭設計的幾個主要參數：

庫房最大建筑高度（m） 最大貨物存放高度（m) 末端噴頭設計壓力（Mpa） 最大噴頭間距（m） 最小噴頭間距（m） 單一噴頭覆蓋面積（m2） 同時動作噴頭數（個） 最大 最小 9.10 7.60 0.345 3.10 2.40 9.30 7.40 12 12.20 10.70 0.517 3.10 2.40 9.30 7.40 12 13.70 10.70 0.610 3.10 2.40 9.30 7.40 12

　　 表一的規定和我國現行《自噴規范》2001年版的要求是一致的。但我國《自噴規范》5.0.6表注明：僅適用于k＝200的快速響應早期抑制性噴頭。美國已生產的ESFR噴頭有k=14（公制201）、k=16．8（公制241）、k=（公制316）。美國工廠聯合保險系統研究機構對于庫房凈空高度超過12.2m（不超過13.7m）的高架庫房還成功地開發研制了k＝25.2（公制361）的早期抑制型噴頭，進一步擴展了ESFR噴頭的應用場所。

3、ESFR噴頭的安裝要求：

　　8-1，噴頭與頂板的間距：
　　噴頭與頂板的相對位置是影響噴頭動作速度的主要因素。有研究表明如果噴頭感溫元件太靠近頂板，會使初期火災產生的熱氣流在噴頭下流動，從而延誤了噴頭的動作；如果離頂板太遠，則初期火災產生的熱氣流會在噴頭上方流動，同樣會延誤噴頭動作。
　　正確的安裝應使感溫元件的中線處在頂板下102mm-330mm，或噴頭的濺水盤處在頂板下127m—356mm之間。
　　美國FM標準推薦噴頭濺水盤距天花板下的距離為14in（358mm）和6in（152mm）之間，我國＜自圓規范＞第7．1．4條規定；下垂型噴頭濺水盤與頂板的距離不應小于150mm，不應大于360mm。
　　FM研究機構的試驗表明k=25.2（公制361）的下垂式壓制型噴頭濺水盤應處在頂板下457mm效果最佳。
　　說明：目前使用的ESFR噴頭主要為下垂型，直立型極少使用。
　　3－2，噴頭與墻的距離為噴頭間距的一半。
　　3－3，噴頭濺水盤與下部被保護堆垛的距離至少應保持36in（914m）。
　　3－4，噴頭與梁的距離（m）見表二

表二

噴頭濺水盤與梁底面的最大垂直距離（mm） 噴頭濺水盤與梁邊水平距離（mm） 12.5 150 25 220 40 300 60 400 80 500 100 600

　　3－5；噴頭與其下方障礙物的距離；
　　處于噴頭下方的障礙物雖不會對噴頭的布水形狀形成干擾，但會造成“陰影區”并減小那個區域噴頭出水的動量，導致那個區域的火既無法被控制也無法被壓制。
　　對于噴頭下方障礙物寬度＞19mm，＜51mm，濺水盤離障礙物最近的邊緣的水平距離至少為305mm或障礙物應處在低于濺水盤至少610mm的距離。
　　寬度＞51mm，＜305mm的連續障礙物，則濺水盤離障礙物最近的邊緣的水平距離至少為305mm。
　　寬度＞305mm，且小于610mm的連續障礙物，則濺水盤離障礙物最近的邊緣的水平距離至少為610mm。
　　寬度＞610mm的噴頭下面障礙物如是連續扁平，水平的實體應在障礙物下安裝一排噴頭，噴頭的感溫元件離障礙物最大距離為330mm，噴頭間距最大為2.43m（指所補噴頭與上方正常布置噴頭之間水平距離）。
　　當障礙物是連續的但不是扁平（如圓形風管）或不是實體（如一組電纜），應在障礙物下方安裝一個檔板，擋板定不小于障礙物寬度，然后在擋板下增設噴頭。
　　當屋面板下結構實體部件高度小于305mm時，噴頭可直接布置在這些實體底部。例如：高度小于305mm的“Z”型檁條鋼屋面及高度小于305的T型梁。
　　當庫房上方有屋頂排煙口或通風器時，噴頭不應直接布置在排煙口或通風器下方，應在其下加設擋板，把噴頭安裝在擋板下，擋板的位置及尺寸應能保證噴頭處空氣流速不超過1．52m/s。

4、系統設計：

　　ESFR噴頭系統的工作壓力應滿足最不利處噴頭的最小工作壓力要求，噴頭的最小工作壓力應符合表一的規定，此規定與我國現行＜自噴規范＞第5．0．6條的規定是一致的。系統水力計算：按美國FM標準要求及我國現行＜自噴規范＞2001年版的規定：系統的設計應按最不利區域內三根支管上各四只噴頭同時動作進行水力計算，當每根支管上的噴頭數不足四只時，則支管上所有噴頭都考慮為動作噴頭并考慮相鄰支管上的噴頭為動作噴頭，以便使動作噴頭總數達到12只。
　　當動作噴頭區域內有補償性噴頭（如風管、電纜、橋架下補設的噴頭）時，應增加設計動作區域內補償性噴頭同時開啟的流量。
單個系統允許最大保護面積為3716m²（4D，000尺²）。

5．ESFR噴頭系統的適用條件：

　　5－1，ESFR噴頭系統適用于凈空高度大于8.0m，小于13．7m的倉儲庫房和高架庫房；5—2，ESFR噴頭僅適用于濕式噴水滅火系統，不適用于于式系統和預作用系統；
　　5－3，保護場所室內溫度不應高于66℃；如室內溫度短時或長期高于38℃者，應選用中溫式噴頭（79℃或107℃溫度級噴頭），通常選用68℃或71℃溫度級噴頭。
　　5－4，按FM標準要求抑制型噴頭不得安裝在坡度大于9．5°的天棚下，天棚坡度大于9．5°，可在天棚下安裝一層合適坡度的天棚，再將噴頭布置在天棚下；如果夾層內有可燃物或夾層本身為可燃物，則應在夾層內增設噴頭（但未指明夾層內凈空高度的限值——筆者）。
　　5－5，保護區為鋼結構屋面同時抑制型噴頭的安裝符合上述要求時，不需要再對鋼屋面和鋼柱采用其他防火措施。

6、關于貨架的設置問題：

　　FM標準要求：以托盤貨物為主的堆貨方式中，貨堆間的垂直通透空間是抑制型噴頭能否成功滅火的主要關鍵因素，因此，無論建筑物或堆貨高度有多高都必須保持垂直通透空間（即縫隙），縫隙寬度不應小于75mm。
　　高度大于7．60m的貨堆則橫向通透空間（即與貨堆長度方向平行、貨物與貨物之間的縫隙）以及縱向通透空間（即與貨堆長度方向平行、每排貨堆之間的縫隙）都是必需的。
　　在用貨架并排儲存貨物方式中，如果貨物間在一個方向上，邊靠邊緊貼排列形成一排，排與排間保持通透空間，即使沒有縱向通透空間（即與貨架長度方向平行、每排貨架之間通透空間）也不會對噴頭灑水形成不利影響。見圖7－2。

　　如果貨架下部幾層中存在通透空間而上部幾層被阻擋封閉了，這種情況會產生火災隱患，因上部噴水無法到達底部著火區。

7、關于防排煙：

　　按美國通用防火設計規范（UFC）要求：面積大于12000尺2（1115m2）以上的大型食儲物流及高架庫房應設置防排煙系統。
庫房由于堆放貨物較多，一旦有火警，濃煙難免且難于擴散，通常應設防排煙系統，但FM研究機構認為，采用ES-FR噴頭系統的場所設置了防排煙系統是弊大于利，即其負面影響大于正面影響，理由是初期火災煙熱氣流過早被抽走就會影響噴頭動作速度。排煙系統直在噴頭動作后啟動，即滅火后將煙排掉，故防排煙系統宜采用手動控制。
　　若消防主管部門有要求應采用自動啟動時，也可采用溫度不低于180℃的感溫電纜進行控制。
　　關于擋煙垂壁的設置問題：當防護區內需要設置擋煙垂壁時，擋煙垂壁應設置在噴頭與噴頭或支管與支管的中線上，如果無法設置在中線上，應該加設噴頭，使其兩側的噴頭到擋煙垂壁的距離不大于該建筑高度條件下，相應噴頭間距的一半。擋煙垂壁有時可用作由抑制型噴頭保護區和由普通噴頭保護區之間分隔。一旦火災發生在普通噴頭保護區，但靠近抑制型噴頭保護區的邊界，會造成不在火區上的抑制型噴頭動作。由于抑制型噴頭用水量較大，會奪走普通型噴頭水量。這一點應予以注意。
　　大型倉儲物流和高架庫房工程目前在國內沿海城市興建較多，每座庫房面積大至5萬多平方米，庫房凈空高度均在80m以上，廈門特區作為沿海開放城市，對外交流需要，已興建多座此類庫房，其設計大多依據美國上述有關標準和規定：
　　1、管網布置大多采用每一支管安裝4只噴頭（按規定每支管安裝噴頭數不應超過6只）；
　　2、噴頭間距大于2.4m，小于3.05m（庫房高度超過9．0m）或3.70m（庫房高度小于等于9.0m）：

　　3、噴頭安裝方式見圖7－3，此安裝方法不同于其他普通噴頭安裝方式。其一為了保持噴頭周邊300mm范圍內沒有任何障礙物；其二保證在管網沖洗過程中，雜物不致堵塞噴頭。
　　4、庫區內劃分若干段，每段設旁通管、泄水管。在較大庫房區內為了分段檢修需要應適當設置信號控制閥，不同防火分區應分別設置水流指示器和信號閥。設旁通管的目的是為了分流，分流目的是為了降低各管段流速，降低系統壓力。圖7-4是廈門某庫房SFR噴頭系統設計實例摘錄。該倉庫為二層庫房、貯存物品為丙類（2項）、鋼筋混凝土框架結構、井字梁樓蓋。所摘錄為一層局部ESFR噴頭系統，層高（凈空高度）為12.30m，貨物最大堆積高度小于10.0m。依據我國現行（自噴規范）要求，噴頭采用K=14（公制200），噴頭最不利處工作壓力采用0．52MPa。噴頭布置間距不小于2.4m，不大于3.0m。按最不利作用面積內同時開放12只噴頭確定系統計算流量。采用下垂型噴頭，噴頭安裝參照美國FM標準，噴頭距天花板內底為350mm。噴頭距下部被保護貨物的垂直高度最小為1.95m，噴頭下方遇有寬度大于610mm的排煙管道時．在排煙管道下方加設一排噴頭。所補噴頭濺水盤距下部貨物最小垂直距離大于0.914m。