ESFR自动喷水灭火系统的工程应用

崔芬
（中国石化集团上海医药工业设计院，上海 200120）

　　摘要：ESFR（Early Suppression Fast Response，早期抑制、快速响应）自动喷水灭火系统具有喷水强度高、反应速度快、水损害小等特点。主要用于保护高堆垛与高货架仓库，显著提高了仓库运作的灵活性。结合实际工程的消防给水设计和国内外相关技术，对ESFR系统的选择、措施、投资等进行了分析探讨。
　　关键词：消防；喷头；自喷系统；高架仓库
　　中图分类号：TU998J 　文献标识码：B 　文章编号：1009－2455（2003）06－0071－03

　　快速响应早期抑制灭火型喷头（ESFR）可对付高度危险火灾尤其是高价货品的火灾，迅速有效，大大减少了火灾、水渍、烟雾等造成的损害。现以ESFR（K14）喷头为例，对ESFR自喷系统设计中需考虑的问题进行分析探讨：

1 工程概况

　　某药厂技改项目投资约9千万元。其中固体制剂车间、综合楼设有中央空调系统，且药厂人员不易疏散、可燃物较多，按中危险级 Ⅱ级布置 K＝80的标准喷头，洁净区设置隐蔽型玻璃球洒水喷头。高架仓库长 72m，宽 32m，最大净空高度12.0 m，钢制栅条货架最大堆货高度 10.5 m，屋顶沿宽度方向有 4个坡面，坡度为 2％；仓库存储物：价格昂贵的粉剂原料、片剂及胶囊以及可燃的包装材料，属 A 类火灾，建筑物类别为丙类，根据“喷规”[1]强制性条文第4.2.6.1 条，在高架仓库顶设置ESFR（K14）喷头并按仓库危险级 Ⅱ级啡发泡类）进行喷淋设计。

　　以固体制剂车间、综合楼为主体的普通自喷系统和高架仓库为主体的ESFR自喷系统各自独立，喷头及压力均不同，需分设湿式报警阀；为节约投资，共用一套消防泵及稳压装置，并在普通自喷系统湿式报警阀前设置比例式减压阀以满足普通喷头的压力要求。厂区自喷系统流程见图1。

2 喷头及喷头布置

2.1 ESFR 喷头
　　ESFR 喷头是早期响应和抑制火灾的关键配件。目前国内已有热敏元件为φ2.5 mm玻璃球的ESFR（K14）闭式下垂型喷头，虽然价格较低，但未经国际权威机构（如：FM，UL等）认可。如资金允许，建议用进口的ESFR（K14）易熔合金闭式下垂型喷头。设计不仅要参照国内规范，还要参照产品生产厂家的有关技术参数。
2.2 进口 ESFR（K14）喷头设计基本参数
　　进口 ESFR（K14）喷头设计基本参数^［2］见表 1和表2。

2.3 进口 ESFR（K14）喷头布置要求
　　喷头保护面积、喷头间距及溅水盘与天花板、 货物顶距离见表3、表4：

　　ESFR 喷头离邻近衍架、轻质搁架的顶弦及其他障得初的最小水平距离为 305 mm，喷头布置还受行架宽度及构件所构成最大空间面积的限制。通风管道等障碍物的宽度大于0.6m（“喷规”为1.2m）时：应在障碍物下增设补偿喷头，排管下需设集热板。
2.4 高架仓库喷头布置
　　高架仓库采用ESFR（K14）易熔合金闭式下垂型喷头，每个喷头保护面积7.5m²，喷头最低工作压力 0.52 MPa，作用面积内开放的喷头数为 12只，屋顶总喷头数288只。喷头长方形布置，间距为 2.5 m×3.0 m，ESFR 自喷系统配水干管从配水管中间位置接人，同时配水管两侧配水支管上喷头均匀布置，可保持布水均匀，以避免喷头压差过大及不必要地增大消防水泵扬程，造成浪费。

3 系统设备配置

3.1 喷淋专用消防泵
　　本工程室内喷淋用水量 100 L／8，因地处上海市区，水源可靠，自喷系统采用平坦曲线的消防泵从管网直接吸水。
3.2 隔膜式气压罐
　　本工程采用稳压泵和稳压罐组成的稳高压消防给水系统，设隔膜式气压罐 1台，V有效 ≥l.2 m³ ，以满足高架仓库内 5个喷头同时作用 30 s 所需水量。由于消防水泵一般能保证在火警后5 min内开始工作^[2]，气压罐最大有效容积应按喷头同时作用5 min而不是 10 min设计。
3.3 稳压泵
　　原则上讲稳压泵流量应不少于系统正常情况下的渗漏量，根据《给水排水管道工程施工及验收规范》第10.2.13规定，经计算本工程渗水量仅为0.lL／min，随着时间推移管道渗漏量会有所增加，但以此考虑稳压泵流量显然太小，难以稳压；同时稳压泵流量不宜大于系统最小用水点流量，以避免主泵启动时间延长。本工程自喷系统除有ESFR（K14）喷头外还有标准喷头，故采用电动消防稳压泵两台，l用 1备，流量Q=1.IL／s，扬程H=90m。若系统中只有ESFR（K14）喷头时稳压泵流量建议取4—7I／s。
3.4 辅助设施
　　系统设计压力为 1.10 MPa，为提高喷淋管网安全性，稳高压管网需设自动排气阀、泄压阀、泄水阀等装置，消防控制拉震带款又改装置及老桥自动巡检功能。泄压阀设定压力按系统设计压力的l.05倍考虑，本工程采用DN 150泄压阀，设定压力 1.15 MPa。

4 ESFR自喷系统设计的若干问题

4.1 系统选择
　　ESFR自喷系统只用于湿式系统。原因在于ESFR 喷头为快速反应喷头，若在干式或预作用系统中使用，排气过程需 l min左右，导致喷水延迟，灭火失败。
4.2 屋面板或天花板坡度要求
　　屋面板或天花板最大坡度为15.8％，可防止热气流由火源中心向屋面坡顶冒升而远离火源上方喷头，影响灭火。
4.3 货架的选择
　　货架应采用通透性强的栅条货架，不可采用实层隔板货架，以便 ESFR 喷头的喷水能直接到达着火材料；应避免货架内设置喷头，提高仓库运作灵活性。
4.4 跨度要求
　　配水管两侧每根配水支管控制喷头数最多6只，特别是钢屋架坡屋面梁之间的跨度建议最好不要超过21m，否则会给管道设计安装带来不必要的麻烦，跨度越小，管径越小，水力分布越均匀。
4.5 通风问题
　　仓库宜采用机械通风而不是采用动作温度超过180℃的易熔元件机械操作自动通风窗，当发生火灾时，防火间和机械通风系统会自动关闭，这样更安全。
4.6 最小作用面积问题
　　ESFR喷头最小设计作用面积为 89 m²，但当屋顶有分布距离小于2.44m 的次梁时，由于喷头与次梁的水平距离随着次梁梁高增加而增加，设计作用面积会小于89m²，此时次梁起挡水板作用，故是可行的。
4.7 屋架防火要求
　　钢构件在火灾中很容易达到最大温度限制454℃，对钢屋架无任何防护措施是不符合防火要求的。防火涂料耐火极限可达到 30 min至 3 h，但没有控火和灭火作用；另一措施是用温级为79℃，K=80的标准直立型闭式喷头来保护钢屋架顶，不可用温级为68℃的标准喷头，原因在于火灾时越靠近屋顶温度越高，保护钢屋架顶的喷头温级必
须超过保护货架及货堆的喷头温级，否则会延误ESFR喷头开放从而影响灭火效果，但采用普通闭式喷头保护钢屋架在设计施工中存在较大难度。本工程高架仓库钢屋架顶采用防火涂料保护以减少屋架荷载，方便施工。
4.8 屋架荷载要求
　　钢屋架顶除有主钢梁外还有比主钢梁强度小很多用于固定屋面的檩条，为承受管道荷载而使植条过大会影响喷头布置，设计不宜采纳，因此建议防晃支架受力尽量分散在主要钢构件上，可加钢管固定，在结构设计中应特别注意。

5 结语

　　由于ESFR喷头的显著特点，使其具有明显的优势。鉴于现代火灾其可燃物数量大，房间密闭性好，易使热量积聚，轰燃时间缩短至 5 min，另外由于城市交通拥挤使得消防人员有时难以及时到达现场，通过ESFR系统的实际应用能更有效地控制火灾，减少损失。

参考文献：
　　[1] GBJ50084－2001，自动喷水灭火系统设计规范（2001年版）[S].
　　[2] GBJ16－87，建筑设计防火规范（2001年版）[S].

作者简介：崔芬（1969－），女，浙江湖州人，工程师，电话（021）58366600-2081，cuifen＠ssec.com.cn。