随着我国经济社会的发展和科学技术的进步, 高压细水雾灭火系统的应用越来越广泛。

　　 相关规范规定了可以使用细水雾灭火系统的场所, 《建筑设计防火规范》 (GB 50016-2014) ^[1]8.3.8条注:设置在室内的油浸变压器、充可燃油的高压电容器和多油开关室, 可采用细水雾灭火系统;8.3.9条新增注1:第1、4、5、8款规定的部位, 可采用细水雾灭火系统;《档案馆建筑设计规范》 (JGJ 25-2010) ^[2]6.0.6条:特级、甲级档案馆中的其他档案库房、档案业务用房和技术用房, 乙级档案馆中的档案库房, 可采用洁净气体灭火系统或细水雾灭火系统;《电子信息系统机房设计规范》 (GB 50174-2008) ^[3]13.1.2条:A级主机房应设置洁净气体灭火系统;B级主机房, AB级的变配电、UPS、电池室, 宜设置洁净气体灭火系统, 也可设置高压细水雾灭火系统;13.1.3条:C级及其他区域, 可设置高压细水雾灭火系统或自动喷水灭火系统。

　　 《细水雾灭火系统技术规范》 (GB 50898-2013, 以下简称“规范”) ^[4]的施行, 为细水雾灭火系统的设计和应用提供了技术支撑, 但规范中某些条文也引起了一些争议和讨论。

　　 笔者通过一个典型工程案例, 对高压细水雾灭火系统的设计进行探讨, 以期对类似工程设计有所帮助。

　　 湖北省档案馆新馆建设项目位于湖北省武汉市武昌区, 规划用地面积4hm², 总建筑面积60 053m², 总建筑高度63.70 m。地上15层, 1层为湖北历史大型固定展厅、文件阅览区;2层为专业库房、特藏库房、主题轮换展厅;3层为专业库房、特藏库房、报告厅、会议室;4层为专业库房;5~14层为档案库房;15层为档案库房、工作室。本项目属于甲级档案馆。

　　 经过技术经济比较, 本项目1~2层采用惰性气体消防系统, 3层及以上全部采用高压细水雾灭火系统。

　　 基于本项目的建筑高度等特性, “规范”实施之前, 在地下室消防水泵房设计1套高压细水雾泵组即可负责整栋建筑。“规范”实施之后, 需每层至少设置1套高压细水雾泵组。按本项目的系统流量, 每套泵组价格约200万元, 总投资比“规范”实施之前增加约2 400万元。

　　 “规范”3.4.3条规定:闭式系统的作用面积不宜小于140 m², 每套泵组所带喷头数量不应超过100只;3.4.5条规定:采用全淹没应用方式的开式系统, 其防护区数量不应大于3个。单个防护区的容积, 对于泵组系统不宜超过3 000m³。

　　 “规范”实施以来, 很多论文都针对这两条进行了论述。主要论点是认为这两条规定对泵组系统的规模控制过于严格, 造成工程造价大幅增加。有观点认为规模控制应适当放宽, 譬如建议将闭式系统每套泵组所带喷头数量增加到1 000只^[5], 开式系统的防护区数量扩大到8个。

　　 规范条文可以讨论, 但规范一旦发布施行, 就具有相应的约束力, 设计人员必须遵照执行。我们应保证在满足规范的前提下, 优化设计, 减少工程造价的增量。同时对规范条文提出思考, 为规范的修编提供应用依据。

　　 对开式系统而言, 防护区的概念至关重要。但单从字面上理解, 防护区的概念是不明晰的。譬如是不是一定要将每个房间算一个防护区?

　　 “规范”的术语:防护区 (enclosure) , 指能满足系统应用条件的有限空间。条文说明解释本条术语系参照GB 50370《气体灭火系统设计规范》的定义, 即能满足全淹没灭火系统要求的有限封闭空间。强调细水雾灭火系统对保护空间的密闭程度要求不很严格, 可用于封闭或部分封闭的空间。

　　 因为“规范”强调每套泵组带3个防护区, 但并没有强调每个封闭的房间算一个防护区。实际工作中, 可以把几个小房间合并为一个防护区, 通过阀门控制对着火房间进行灭火。前提是小房间的总容积不超过3 000m³。

　　 档案库喷头的安装高度决定系统的最小喷雾强度。“规范”规定喷头的安装高度以3m为界。一旦大于3m, 最小喷雾强度就要按2.0L/ (min·m²) 执行, 比安装高度小于等于3m的取值大了1倍。这意味着整个细水雾灭火系统要扩大1倍。

　　 “规范”表3.4.4:喷头安装高度>3.0 m且≤5.0m时, 系统的最小喷雾强度为2.0 L/ (min·m²) ;喷头安装高度≤3.0m时, 系统的最小喷雾强度为1.0L/ (min·m²) 。

　　 《档案馆建筑设计规范》4.2.7条规定档案库净高不应低于2.6 m。据了解, 档案柜高度一般为2.35m。喷头的安装高度完全可以控制在3m以内。

　　 设计过程中, 应事先和建筑专业配合建筑层高, 在满足使用功能的前提下, 保证喷头的安装高度小于等于3 m, 尽量不要出现喷头安装高度超过3 m的情况, 以合理控制工程造价。

　　 “规范”规定的以安装高度3m为界, 超过3m时, 最小喷雾强度直接从1.0L/ (min·m²) 增加到2.0L/ (min·m²) 是值得商榷的。

　　 对某一个特定的防护区, 首先应根据规范规定的喷头间距布置喷头, 然后根据最小喷雾强度, 选择合适的喷头流量系数, 计算该系统的设计流量, 作为高压细水雾泵组的选型依据。

　　 一般应根据保护对象的火灾危险性及空间尺寸选用高压细水雾喷头的流量系数。但本规范全文并未规定喷头的流量系数取值。

　　 实际工作中, 喷头的流量系数取值也比较混乱。

　　 从已经公开发表的论文中, 可以发现各种流量系数的取值。如某个项目, 锅炉房采用K=0.95开式喷头, q=9.5L/min;高、低压配电房采用K=1.25闭式喷头, q=12.5L/min;其余保护区均采用K=0.45的开式喷头, q=4.5L/min。

　　 《档案馆高压细水雾灭火系统技术规范》 (DA/T 45-2009) ^[6]表4.3.7 (见表1) , 针对不同的喷头安装高度, 给出了系统最小喷雾强度取值和喷头的最佳K值, 可以作为设计参考。但应注意表1中, 喷头最大安装高度3 m时, 系统最小喷雾强度为0.75L/ (min·m²) , 与《细水雾灭火系统技术规范》的规定不一致。

　　 《细水雾灭火装置》 (GA 1149-2014) ^[7]5.3条规定, 细水雾喷头的公称流量系数应从0.3、0.5、0.7、0.9、1.0、1.2、1.5、1.7、2.0中选取。

　　 对一个特定的防护区, 为了满足最小喷雾强度的要求, 有两种方案:一是按规范规定的间距确定喷头数, 取较大的K值;另一是适当增加喷头数, 选用较小的K值。设计过程中应对两个方案进行技术经济比较, 结合所选高压泵组的参数, 合理确定设计方案。

　　 “规范”规定采用全淹没应用方式的开式系统, 其防护区数量不应大于3个。单个防护区的容积, 对于泵组系统不宜超过3 000m³。

　　 实际工作中, 要对需要设防的房间进行组合, 控制防护区的数量和防护区的容积, 做到在满足规范要求的前提下, 减少系统数量, 降低工程造价。

　　 以本档案馆的4层为例, 该层设有4个专业库房:专业库房一、二、三、四。如果按照每个房间一个防护区, 则本层共4个防护区, 需要设置2套高压泵组。

　　 设计将专业库房三和专业库房四合并为一个防护区 (见图1) , 总有效面积700 m², 总有效容积2 800m³<3 000 m³, 符合“规范”要求。如此可以仅设一套高压泵组, 节省了投资。而专业库房三和专业库房四可以通过阀门控制, 来保证只对需要消防的库房喷洒细水雾。

　　 又如本项目15层, 该层设有2个档案库房, 有效面积分别为365.5m²和488.6m², 另有4个小间也需要设置高压细水雾, 分别是消毒间161.2 m², 去酸室122m², 理化实验室121.9m², 配药室和化验室121.9m²。如果按照每个房间一个防护区, 则本层6个防护区, 需要设置2套高压泵组。

　　 本项目设计将4个小间合并为一个防护区 (见图2) , 总有效面积527m², 总有效容积2 108m³<3 000m³, 符合“规范”要求。如此本层共计3个防护区, 可以仅设1套高压泵组。而4个小间可以通过阀门控制, 来保证只对需要消防的库房喷洒细水雾。

　　 设计过程中, 首先与建筑专业配合, 将喷头的安装高度控制在3m以内。

　　 本工程标准层层高4m, 梁高800mm。经与建筑协商, 控制细水雾喷头安装高度为3m, 系统的最小喷雾强度取1L/ (min·m²) 。

　　 按照“规范”规定的喷头间距, 在防护区内布设喷头, 见图3a。

　　 根据所选喷头的流量系数K, 可以计算系统设计流量, 进而复核系统喷雾强度。如果计算的系统喷雾强度不能满足“规范”要求, 有两种解决方案:方案一是按“规范”规定的间距确定喷头数, 但选取较大的流量系数K值, 如图3a;方案二是选用较小的流量系数K值, 但适当增加喷头数, 如图3b。两种方案的比选详表2。

　　 从表2可以看出, 按照“规范”间距布置喷头, 选用K=0.7的喷头时, 系统喷雾强度不能满足“规范”要求。而选用K=0.9的喷头或者增加K=0.7的喷头数量, 都可以保证系统喷雾强度。

　　 据了解, 各种流量系数的喷头价格是一样的。根据某企业报价, 对两种方案的直接费用计算详表3。

　　 从表3可以看出, 选用K=0.7的喷头, 直接费用可以节省275 500元, 显然该方案更合理。

　　 实际工作中, 还应注意高压泵组的选型。如果采用高流量系数的喷头, 所增加的系统流量在同一个档次, 不会造成高压泵组选型的变化, 就可以考虑选用较高流量系数的喷头。现阶段国内普遍使用的高压柱塞泵主要参数有:单泵Q=100L/min, H=14 MPa, N=30kW;单泵Q=112L/min, H=14MPa, N=30 kW;单泵Q=153 L/min, H=13MPa, N=37kW。

　　 设计中应结合产品的特性选用泵组, 进行技术经济比较, 合理确定设计方案。

　　 设计过程中, 在遵守规范规定的前提下, 对设计方案进行了两方面的优化:一是合理利用防护区的概念, 对每个房间进行优化组合;二是合理选用喷头流量系数, 调整喷头数量, 控制系统流量。

　　 本工程的技术用房、业务用房及档案库房共45个房间需采用高压细水雾灭火系统, 设计选用开式系统。经过与建筑配合, 将喷头安装高度控制在3m, 喷雾强度取值1.0L/ (min·m²) 。

　　 (1) 按每个房间作为一个防护区, 合理调整喷头数量, 选用K=0.9高压细水雾喷头并达到系统设计要求时, 共需15套泵组, 包括105台高压柱塞泵, K=0.9的高压细水雾喷头2 150只, 两项费用约4 139万元;

　　 (2) 对防护区进行优化组合, 在保证防护区总容积不超过3 000m³的前提下, 采用分区控制阀合并部分房间作为一个防护区, 合理调整喷头数量, 选用K=0.7高压细水雾喷头达到系统设计要求时, 共需12套泵组, 包括87台高压柱塞泵, K=0.7的高压细水雾喷头2 400只, 两项费用约3 584万元。

　　 可见, 经过优化组合后, 可以减少3套泵组, 工程直接费可以节省555万元, 经济效益明显。当然, 所有的消防设计都要经过当地消防主管部门的审批同意。

　　 设计工作中, 应在满足规范要求的前提下, 进行优化设计:

　　 (1) 对防护区进行合理组合。强调并不是每个房间算一个防护区, 对开式系统, 只要控制每个防护区的总有效容积不大于3 000m³, 每个房间可以通过阀门控制细水雾系统的动作。

　　 (2) 合理布置喷头。首先要与建筑配合, 尽可能将喷头的安装高度控制在3m以内。

　　 (3) 合理选用喷头的流量系数。喷头的流量系数决定了系统流量, 也决定了高压泵组的选型, 与系统造价直接相关。设计应对不同流量系数的喷头和喷头数量的组合方案进行技术经济比较。

　　 “规范”实施以来, 对系统规模的控制导致以前的设计文件都要进行修改, 工程造价大幅度增加。大规模采用高压细水雾系统的项目, 一般都是政府投资的公共建筑, 工程造价的增加会非常被动。

　　 虽然对系统规模进行控制是完全必要的, 但笔者有以下建议:

　　 (1) 广泛征求意见, 在系统分析总结的基础上, 适当扩大系统规模。

　　 (2) 参照《档案馆高压细水雾灭火系统技术规范》 (DA/T 45-2009) , 给出不同最小系统喷雾强度下的最佳K值, 方便设计计算。

　　 (3) 明确高压细水雾系统的防护区的概念, 允许合理的房间组合。

　　 (4) 明确一套高压泵组, 可以同时负责开式系统和闭式系统。