我国自动喷水灭火系统设计规范之不足

  0　前言
　　自动喷水灭火系统设计规范修订本(以下简称修订本) 2001 年4 月5 日发布, 同年7 月1 日实施, 至今不到2 年。按我国规范的修订周期来说, 修订本是很“新”的。由于修订过程正值我国申请加入W TO 期间,漫长的申请过程, 每一个人都不知道何时能加入。修订本从讨论稿开始历经送审稿初稿、修订本送审稿、修订本报批稿, 再加上近2 年的审批, 经过了几年时间。由于老规范存在的诸多问题, 业内人士特别是设计人员对修订本抱有很高的期望, 但修订本发布后, 修订本的内容和深度与我国当时的经济建设形势已不相称。对比老规范和修订本, 除了“提到了”ESFR K200 灭火型喷头, 我用了“提到了”的字眼, 是因为修订本有关ESFR 喷头的条文内容实在是太少了, 不足以指导ESFR 喷头的设计和安装。其它方面变化也不多, 特别是规范编制指导思想。我国的消防研究机构由于众所周知的原因, 没有新的产品和试验成果来充实国内的规范。国外的规范一旦被接纳, 必定要符合中国国情或加以修改, 使之符合中国国情。对国外产品来说, 国外产品制造和系统功能是以认证标准为依据的, 任何超越认证标准的修改, 都是错误的。如果是针对国内产品, 国内产品和系统功能没有认证标准, 系统主要配套产品不完整, 因此有关系统设计的规定无法深入阐明,使得规范条文的可执行性很差。美国N FPA 规范的修订只是每年将制造厂新研制的经过认证并公布的产品、FM 和UL 等认证机构的认证标准、大量灭火试验结论和火灾的教训修订进规范而已, 做的是有米之炊。而国内的规范修订往往要做出无米之炊, 无论哪一位专家去编写规范都是很难的。
    我国进入W TO 后, 国内的经济发展速度加快, 大量的高层建筑和自动化立体仓库在全国不断涌现, 与此同时, 火灾危险性也伴随着经济的高速发展而高速发展。经济发展和火灾危险相伴相随, 不以人的意志为转移。修订本的内容和深度已远远不能适应当前我国经济发展的需要。没有一个高水平的消防规范, 就不可能指导出高可靠性的消防系统设计, 也出现不了高水平的安装和维护。从20 世纪80 年代中期, ESFR K14(公制流量系数200) 快速反应火灾抑制型喷头问世,FM 在世界各地仓库中大量推广开始, 到90 年代, 用FM 的话说:“水基消防技术有了爆炸性的发展”K17-231、UL TRA K17、ESFR K25、ESFR K17 (上喷和下喷)、EC-25 等等喷头相继问世, 用于扑灭日益危险的火灾。在消防理论上, 提出了无效消防系统概念; 在用标准喷头扑灭严重火灾的系统中, 采用高温喷头和大口径喷头的理论并做了大量灭火试验。特别是细水雾消防技术的发展, 从替代气体保护易燃、可燃液体和固体危险物品, 发展到用细水雾保护LH (轻危) 和OH(中危) 场所, 特别是计算机房、通信机房、信息媒体存放库、高低压配电室、贵重物品存放场所(HVO-H ighV alue O ccupancy) 和历史性建筑物。从2002 年7 月1日起, 世界上所有新建船舶必须全部安装细水雾系统替代高压CO2 系统(规范强制性要求)。FM 说:“客户要求用细水雾技术”。为此FM 开始研制限制喷水量、性能优良灭火系统的规范, 选定细水雾作为灭火介质,制订了从2002 年1 月开始, 为期3 年的研究计划。对比国外的发展, 国内消防领域抱残守缺的现状必须改变。一个真正与国际消防技术和管理体制接轨的新的消防规范和体制该诞生了。新规范不制订, 就可能在当前很多工程中指导出无效消防系统设计, 种下火灾隐患的种子, 但愿这不是事实。
    考虑到国内消防现实情况, 希望以此拙文换来对规范的广泛关注和讨论, 错误和观点偏激之处望指正。
    图1　LH、OH-1、OH-2、EH-1、EH-2 场所系统作用面积-喷水强度曲线
    1　修订本“术语和符号”中部分术语定义不确切
    1.1　标准喷头(修订本2. 1. 7 p3)
    “流量系数K= 80 的喷头。”
    (1) 标准喷头的定义沿用于老规范, 修订本没有重新进行定义。老规范在条文说明中解释, 因为规范中喷头水力计算参数表、高位水箱容积等等的确定都是以K= 80 喷头的参数为依据计算的, 所有危险等级场所都采用K80 喷头进行保护, 因此称作标准喷头。在当时的条件下, 就此一种喷头, 并不产生问题。而修订本的技术参照对象是N FPA 13, 在我国进入W TO 后, 随着外资的大量涌入, 外资工程大量出现, 在各地经济开发区、保税区FM 工程和以N FPA 要求的工程大量出现, 喷头定义不确切, 在工程应用中产生了混淆。
    (2) 流量系数K= 80 不能作为标准喷头的定义, K= 80 只是标准孔径喷头的定义条件。由于喷头有各种规格的流量系数, 为了比较, 将K= 80 喷头的流量作为100% , 称为标准孔径喷头, 见表1。

    (3)N FPA 13 中闭式喷头分为两大类: 标准喷头和特殊喷头, 在标准喷头中按照喷头的流量系数K、喷头安装方式等等派生出很多喷头。首先标准喷头是火灾控制型喷头(Control-Mode Sprinklers) , 可以是上喷型、下喷型、侧喷型、嵌入型、豪华隐蔽型等等喷头。根据喷头的设计用途和结构特点用在不同场所, 如标准上喷和下喷喷头可以用在所有危险等级场所, 可以满足所有结构类型。侧喷喷头用在轻危和中危级场所, 平坦天花板下面。
    (4) 标准喷头按其类型具有多种喷洒曲线:
    Conventional—称作老式喷头或传统型喷头(Old-Style/Conventional Sprinklers) 的喷洒曲线, 喷头可以向上或向下安装, 上喷或下喷喷洒曲线相同。由于喷头喷洒不均匀N FPA 13 规定, 在新工程中不再使用。
    Standard—上喷喷头喷洒曲线。
    Parabo lo id—抛物面型(侧喷喷头喷洒曲线)。
    Umbrella—伞形曲线(下喷喷头喷洒曲线)。
　　(5)N FPA 13 标准喷头的定义是最大保护面积符合5-6 和5-7 节要求的喷头。
    5-6. 2. 2 规定标准上喷或下喷喷头最大保护面积≤21 m2。
    5-7. 2. 2 规定标准侧喷喷头最大保护面积≤18. 2m2 (196ft2)。
    (6)UL 要求标准喷头的动作时间, 在达到喷头动作温度后, 喷头应在100 s 内动作。在LH (轻危) 场所要求使用快速响应喷头, 在达到喷头动作温度后, 喷头应在14 s 内动作。
    (7) 标准喷头最重要的条件是: 喷头水力计算方法采用管径法(P ipe Schedu les) 和系统作用面积—喷水强度法(A rea2Den sity Cu rves) , 设计曲线见图1。管径法只适用于1/2″(DN 15) 口径喷头。
    K= 80 喷头只是国外大量喷头中的一种规格, 规范中把K= 80 喷头当做标准喷头的做法, 在设计人员中之所以造成概念混淆, 是因为当设计采用K> 80 的喷头后, 规范中找不到相关要求, 譬如, 高位水箱和消防水箱容积如何确定等等无所遵循。尤其是, 修订本引入了ESFR K14 (流量系数K= 200) 后, ESFR 是火灾抑制型( 俗称灭火型) 喷头( Supp ression ModeSp rink lers) , 是特殊喷头, 特殊喷头和标准喷头在设计、安装方面都有不同的要求。特别是ESFR 喷头,FM 在ESFR 喷头安装导则( In stallat ion Ru les For SuppressionMode A u tom at ic Sp rink lers) 一开始就提到: 以前对标准喷头或大水滴喷头等控火喷头的知识、设计、安装经验和工程结论不一定适用于ESFR 系统。严格遵循ESFR 喷头的设计规范和安装导则, 解决好障碍物对喷头喷水的障碍和火灾时热气流对喷头动作的影响, 是ESFR 喷头能否早期成功灭火至关重要的条件。但规范中根本没有提到特殊喷头的概念, 当然也没有相关规范条款。我接触到的很多设计人员采用ESFR 喷头不会做设计, 有的人把ESFR 称作大水滴喷头, 有的人称作快速响应喷头, 有的人套用K= 80喷头的相关规范条文做设计, 当然设计完全错误。
    1.2　作用面积(修订本2. 1. 6 p3)
    “一次火灾中系统按喷水强度保护的最大面积。”
    消防系统设计、安装、维护是否成功的唯一判断标准是: 火灾发生时系统能否在火灾初始阶段可靠动作,并有效扑灭初期火灾。而喷头灭火时, 喷头灭火的有效性和喷头的喷水强度直接有关, 喷水强度越大, 灭火效果越好, 扑灭火灾的喷头总动作数越少, 由此火灾损失、烟雾损失、水渍损失越小。在图1 的5 条曲线上N FPA 13 明确规定, 只取喷水强度值最大, 作用面积最小的一个点。
即　
曲线上其它点不必验算。(见N FPA 13 7-2. 3. 2 It shallnot be necessary to m eet all po in t s on the selected  cu re)。
注:mm/m in 是N FPA 13 喷水强度的单位, 由原来的喷水强度单位L/m in m2 换算而来, 用集水盘每分钟集水深度表示喷水强度更直观。1 L/min m2= 0. 001m3/min·m2= 0.001m/min= 1 mm/min。
    1.3　边墙型扩展覆盖喷头(修订本2. 1. 10 p3)
    “流量系数K= 115 的边墙型快速响应喷头。”
    我接到过外地设计人员的电话, 他在设计中选用了中央公司GB2HSW (GB2LO 17/3 2″) 大口径大覆盖面快速反应水平侧墙式喷头, 该喷头的流量系数K=112. 5。当地消防部门说, 规范定义的边墙型扩展覆盖喷头K= 115, 要他提供资料证明K= 112. 5 也是扩展覆盖型喷头。该设计人员来电话就是要求公司出证明的。
    N FPA 13 扩展覆盖喷头分上喷、下喷和侧喷, 对扩展侧喷喷头的定义是: 喷头的最大保护面积符合529规定的喷头。
    N FPA 13 5-9. 2. 1 扩展覆盖侧喷喷头的保护面积不应< 公告(Listed) 中规定的数值, 从0. 61 m 增加到8. 5 m。
    N FPA 13 5-9. 2. 2 任何情况下扩展覆盖侧喷喷头的保护面积≤37. 2 m2。
    注意: 定义中没有提到流量系数K, 也没有提到喷头热元件的类型。表2 是美国tyco 集团中央公司的扩展覆盖侧喷喷头资料, 流量系数K= 80 或115, 热元件类型有标准反应和快速反应。