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摘要：本文针对大空间工业厂房自动灭火系统消防设计方面存在的问题，提出几种大空间工业厂房自动灭火系统消防设计方案，并就如何优化闭式自动喷水系统的作用效果进行了探讨。
关键字：大空间 工业厂房 自动灭火系统 消防设计
随着经济社会的发展，工业现代化程度越来越高，企业生产规模越来越大，大空间工业厂房应趋而生。此类建筑具有规模大型、机械化程度高等特点，但同时也给建筑消防设计埋下了隐忧，尤其在自动灭火系统方面更显突出。
一、大空间工业厂房的火灾危险性
净空高度超过8m的工业厂房为大空间工业厂房。大空间工业厂房的火灾危险性较一般工业厂房大，主要体现为：
（一）大空间工业厂房防火分区大，可燃物多，易造成大面积燃烧和烟气的快速扩散，火灾蔓延速度快。
（二）建筑物净空较高，普通的火灾探测器（烟感、温感等）感应烟气、温度、火焰等时间延迟，响应速度降低，不利于早期发现火灾。
（三）闭式喷头难以及时受热开放，喷出的水流到达燃烧物表面时需时间较长，被高温蒸发的可能性较大，不利于有效发挥控灭火的作用。
（四）建筑规模大、标准高、投资大，一旦发生火灾，财产损失严重。
二、 大空间工业厂房自动灭火系统消防设计现状及存在问题
目前，我国对于大空间工业厂房的自动灭火系统的设计规范主要包括：《建筑设计防火规范》（GB5006-2006）、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）、《固定消防炮灭火系统设计规范》（GB50338-2003）、广东省《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》（DBJ 15-34-2004）、辽宁省《大空间自动扫描定位喷水灭火系统设计规程》（DB21/T1213-2001）等。《喷规》对于净空高度≤8m的工业厂房的自动喷水灭火系统的喷水强度、作用面积等设计基本参数作出了规定，但对于净空高度>8m的却没有规定。采用新型的自动灭火系统，建设方将面临造价高、适用范围限制以及系统自身扑救火灾能力不足等问题。因此，规范和优化此类建筑物消防设计的重要性显而易见。
三、大空间工业厂房自动灭火系统消防设计优化方案
鉴于大空间工业厂房的特殊性，其消防给水系统必须具备探测灵敏度高、系统响应时间短、扑灭初期火灾迅速、适用的空间高度范围广等特点，传统的普通闭式自动喷水灭火系统由于在高大净空场所下灵敏度低、灭火效果差，无法满足大空间工业厂房对消防给水系统的要求。
（一）自动灭火设施的系统选型
如何根据建筑物自身的特点选取合适的自动灭火系统，是优化消防设计方案的重要前提。下面介绍几种新型的自动灭火系统。
1、雨淋系统。雨淋系统是指通过火灾自动报警系统或传动管控制，自动开启雨淋报警阀和启动相应消防供水泵，向开式洒水喷头供水的自动喷水灭火系统，具有动作速度快、淋水强度大等特点，适用于扑救大面积、燃烧猛烈、蔓延速度快的火灾。《喷规》规定以下场所需要使用雨淋系统：火灾的水平蔓延速度快、闭式喷头的开放不能及时使喷水有效覆盖着火区域；室内净空高度超过《喷规》6.1.1 条的规定，且必须迅速扑救初期火灾；严重危险级Ⅱ级。但该系统必须与火灾报警系统联用，造价较高，灭火针对性不强，水渍损失大。从经济造价角度考虑，大空间工业厂房不太适合选用此系统，内部局部房间或特殊位置可考虑使用。
2、固定消防水炮系统。固定消防炮系统是由固定消防炮和相应配置的系统组件组成固定灭火系统，具有喷射流量大、射程远、灭火智能化等特点。固定消防水炮采用空间定位、定点灭火的方式，相比雨淋系统减少了对无火灾区域的影响，适合净空高度大于8m。其缺点是喷水方式为柱状，保护区易出现喷水死角。设计中建议考虑在消防水炮保护的死角处同时设置消火栓和自动喷水灭火系统使用予以保护。
3、ESFR自动喷水灭火系统。ESFR自动喷水灭火系统是由ESFR（早期抑制快速响应）喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件组成的灭火系统。ESFR 喷头的流量系数K比较大，常用的有K=161、K=202、K=242、K=363等，最小的K=160也要比起普通喷头的K=80大上一倍。其特点是系统动作时间快、喷水量大。ESFR 喷头一般用于高堆垛、高货架的大型仓库，适用的最大高度为 13.7m，最低不小于9m。《喷规》对其是否能应用于工业厂房未作出相应规定。
4、大空间智能型主动喷水灭火系统。该系统由智能型灭火装置（大空间智能灭火装置、自动扫描射水灭火装置、自动扫描射水高空水炮灭火装置）、信号阀组、水流指示器等组件组成，能在发生火灾时自动探测着火部位并主动喷水的灭火系统，被广泛应用于会展场馆（中心）、影（歌）剧院、仓库、大型厂房、大型商场等。但至今尚未发布该系统工程设计的国家规范，只有广东省标准的地方性技术法规。由于缺乏较全面的试验数据及工程实践经验，广东省标准的设计规范存在着设计水量偏大、持续喷水延续时间偏长等问题。
5、自动跟踪定位射流灭火系统。该系统以水或泡沫混合液为喷射介质，利用红外、紫外、数字图像或其他火灾探测装置对烟、温度等的探测进行早期火灾的自动跟踪定位，并运用自动控制方式来实现灭火的射流灭火系统，具有动作灵敏、自动探测并实施灭火、适用范围广等特点，主要用于非仓库类高净空场所和部分仓储场所。但目前只适于水灭火系统，而且设计用水量大，经济性较差。
比较以上各种新型自动灭火系统，大型工业厂房可优先考虑采用固定消防水炮系统和ESFR自动喷水灭火系统。
（二）闭式自动喷水灭火系统的优化措施
以上几种新型自动灭火系统普遍造价比较高，而闭式自动喷水灭火系统具有造价较低、用水量不大、灭火效果好等优势，大部分工程建设都倾向于使用。但由于《喷规》有净空高度8m的规定限制，一直困惑着工程设计人员。如何优化闭式自动喷水灭火系统的设置，是亟需解决的问题。
1、洒水喷头净空高度的设计调整。大型工业厂房的净空高度均大于8m，采用直立式噴头布置将超出规范要求，可通过设置吊顶等方式采用下垂式喷头布置，降低洒水喷头的安装高度。若工业厂房为钢结构坡屋顶，局部净空高度超过8m，可通过调整喷头间距和布置位置，确保符合要求，仍无法达到的，还可考虑采用闭式自动喷水系统与其它类型自动灭火系统（如固定水炮、ESFR自动喷水灭火系统等）组合使用的方式予以解决。
2、采用早期抑制快速响应喷头。《喷规》规定采用早期抵制快速响应喷头的仓库最大净空高度可达到13.5m，但没有针对工业厂房进行规定。考虑到工业厂房的火灾危险性，若为轻危险级或中危险级，其火灾危险性较同等级别的仓库小，因此建议净空高度小于13.5m的工业厂房可参考仓库的设计参数执行。
3、增大喷水强度及作用面积等设计参数。美国NFPA
13标准对于闭式系统没有最大安装高度的限制，只说明喷水强度与火灾危险等级有关，作用面积仅与安装高度有关。但仅扩大作用面积而不增加喷水强度的做法，会延缓了初期开放喷头的动作时间，达不到灭火的效果。因此，对于危险等级不高的净空高度8～12m的场所，应考虑同时增大喷水强度及作用面积，确保系统的给水压力、用水量及灭火覆盖面积。在方案设计时，建议采用大间距的喷头布置方式。
四、结论
综上所述，大空间工业厂房宜采用固定消防水炮系统和ESFR自动喷水灭火系统等进行控火。对于净空高度8～12m的工业厂房，可考虑使用闭式自动喷水灭火系统，但需调整喷水强度及作用面积的设计值，同时应考虑采用大间距的喷头设置方式。
参考文献：
[1] GB5006-2006，《建筑设计防火规范》
[2] GB50084-2001，《自动喷水灭火系统设计规范》
[3] 胡萍、侯富强、李爱玲，自动喷水灭火系统应用技术若干问题探讨，给水排水，2011（10）
关键字：大空间 工业厂房 自动灭火系统 消防设计
随着经济社会的发展，工业现代化程度越来越高，企业生产规模越来越大，大空间工业厂房应趋而生。此类建筑具有规模大型、机械化程度高等特点，但同时也给建筑消防设计埋下了隐忧，尤其在自动灭火系统方面更显突出。
一、大空间工业厂房的火灾危险性
净空高度超过8m的工业厂房为大空间工业厂房。大空间工业厂房的火灾危险性较一般工业厂房大，主要体现为：
（一）大空间工业厂房防火分区大，可燃物多，易造成大面积燃烧和烟气的快速扩散，火灾蔓延速度快。
（二）建筑物净空较高，普通的火灾探测器（烟感、温感等）感应烟气、温度、火焰等时间延迟，响应速度降低，不利于早期发现火灾。
（三）闭式喷头难以及时受热开放，喷出的水流到达燃烧物表面时需时间较长，被高温蒸发的可能性较大，不利于有效发挥控灭火的作用。
（四）建筑规模大、标准高、投资大，一旦发生火灾，财产损失严重。
二、 大空间工业厂房自动灭火系统消防设计现状及存在问题
目前，我国对于大空间工业厂房的自动灭火系统的设计规范主要包括：《建筑设计防火规范》（GB5006-2006）、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）、《固定消防炮灭火系统设计规范》（GB50338-2003）、广东省《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》（DBJ 15-34-2004）、辽宁省《大空间自动扫描定位喷水灭火系统设计规程》（DB21/T1213-2001）等。《喷规》对于净空高度≤8m的工业厂房的自动喷水灭火系统的喷水强度、作用面积等设计基本参数作出了规定，但对于净空高度>8m的却没有规定。采用新型的自动灭火系统，建设方将面临造价高、适用范围限制以及系统自身扑救火灾能力不足等问题。因此，规范和优化此类建筑物消防设计的重要性显而易见。
三、大空间工业厂房自动灭火系统消防设计优化方案
鉴于大空间工业厂房的特殊性，其消防给水系统必须具备探测灵敏度高、系统响应时间短、扑灭初期火灾迅速、适用的空间高度范围广等特点，传统的普通闭式自动喷水灭火系统由于在高大净空场所下灵敏度低、灭火效果差，无法满足大空间工业厂房对消防给水系统的要求。
（一）自动灭火设施的系统选型
如何根据建筑物自身的特点选取合适的自动灭火系统，是优化消防设计方案的重要前提。下面介绍几种新型的自动灭火系统。
1、雨淋系统。雨淋系统是指通过火灾自动报警系统或传动管控制，自动开启雨淋报警阀和启动相应消防供水泵，向开式洒水喷头供水的自动喷水灭火系统，具有动作速度快、淋水强度大等特点，适用于扑救大面积、燃烧猛烈、蔓延速度快的火灾。《喷规》规定以下场所需要使用雨淋系统：火灾的水平蔓延速度快、闭式喷头的开放不能及时使喷水有效覆盖着火区域；室内净空高度超过《喷规》6.1.1 条的规定，且必须迅速扑救初期火灾；严重危险级Ⅱ级。但该系统必须与火灾报警系统联用，造价较高，灭火针对性不强，水渍损失大。从经济造价角度考虑，大空间工业厂房不太适合选用此系统，内部局部房间或特殊位置可考虑使用。
2、固定消防水炮系统。固定消防炮系统是由固定消防炮和相应配置的系统组件组成固定灭火系统，具有喷射流量大、射程远、灭火智能化等特点。固定消防水炮采用空间定位、定点灭火的方式，相比雨淋系统减少了对无火灾区域的影响，适合净空高度大于8m。其缺点是喷水方式为柱状，保护区易出现喷水死角。设计中建议考虑在消防水炮保护的死角处同时设置消火栓和自动喷水灭火系统使用予以保护。
3、ESFR自动喷水灭火系统。ESFR自动喷水灭火系统是由ESFR（早期抑制快速响应）喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件组成的灭火系统。ESFR 喷头的流量系数K比较大，常用的有K=161、K=202、K=242、K=363等，最小的K=160也要比起普通喷头的K=80大上一倍。其特点是系统动作时间快、喷水量大。ESFR 喷头一般用于高堆垛、高货架的大型仓库，适用的最大高度为 13.7m，最低不小于9m。《喷规》对其是否能应用于工业厂房未作出相应规定。
4、大空间智能型主动喷水灭火系统。该系统由智能型灭火装置（大空间智能灭火装置、自动扫描射水灭火装置、自动扫描射水高空水炮灭火装置）、信号阀组、水流指示器等组件组成，能在发生火灾时自动探测着火部位并主动喷水的灭火系统，被广泛应用于会展场馆（中心）、影（歌）剧院、仓库、大型厂房、大型商场等。但至今尚未发布该系统工程设计的国家规范，只有广东省标准的地方性技术法规。由于缺乏较全面的试验数据及工程实践经验，广东省标准的设计规范存在着设计水量偏大、持续喷水延续时间偏长等问题。
5、自动跟踪定位射流灭火系统。该系统以水或泡沫混合液为喷射介质，利用红外、紫外、数字图像或其他火灾探测装置对烟、温度等的探测进行早期火灾的自动跟踪定位，并运用自动控制方式来实现灭火的射流灭火系统，具有动作灵敏、自动探测并实施灭火、适用范围广等特点，主要用于非仓库类高净空场所和部分仓储场所。但目前只适于水灭火系统，而且设计用水量大，经济性较差。
比较以上各种新型自动灭火系统，大型工业厂房可优先考虑采用固定消防水炮系统和ESFR自动喷水灭火系统。
（二）闭式自动喷水灭火系统的优化措施
以上几种新型自动灭火系统普遍造价比较高，而闭式自动喷水灭火系统具有造价较低、用水量不大、灭火效果好等优势，大部分工程建设都倾向于使用。但由于《喷规》有净空高度8m的规定限制，一直困惑着工程设计人员。如何优化闭式自动喷水灭火系统的设置，是亟需解决的问题。
1、洒水喷头净空高度的设计调整。大型工业厂房的净空高度均大于8m，采用直立式噴头布置将超出规范要求，可通过设置吊顶等方式采用下垂式喷头布置，降低洒水喷头的安装高度。若工业厂房为钢结构坡屋顶，局部净空高度超过8m，可通过调整喷头间距和布置位置，确保符合要求，仍无法达到的，还可考虑采用闭式自动喷水系统与其它类型自动灭火系统（如固定水炮、ESFR自动喷水灭火系统等）组合使用的方式予以解决。
2、采用早期抑制快速响应喷头。《喷规》规定采用早期抵制快速响应喷头的仓库最大净空高度可达到13.5m，但没有针对工业厂房进行规定。考虑到工业厂房的火灾危险性，若为轻危险级或中危险级，其火灾危险性较同等级别的仓库小，因此建议净空高度小于13.5m的工业厂房可参考仓库的设计参数执行。
3、增大喷水强度及作用面积等设计参数。美国NFPA
13标准对于闭式系统没有最大安装高度的限制，只说明喷水强度与火灾危险等级有关，作用面积仅与安装高度有关。但仅扩大作用面积而不增加喷水强度的做法，会延缓了初期开放喷头的动作时间，达不到灭火的效果。因此，对于危险等级不高的净空高度8～12m的场所，应考虑同时增大喷水强度及作用面积，确保系统的给水压力、用水量及灭火覆盖面积。在方案设计时，建议采用大间距的喷头布置方式。
四、结论
综上所述，大空间工业厂房宜采用固定消防水炮系统和ESFR自动喷水灭火系统等进行控火。对于净空高度8～12m的工业厂房，可考虑使用闭式自动喷水灭火系统，但需调整喷水强度及作用面积的设计值，同时应考虑采用大间距的喷头设置方式。
参考文献：
[1] GB5006-2006，《建筑设计防火规范》
[2] GB50084-2001，《自动喷水灭火系统设计规范》
[3] 胡萍、侯富强、李爱玲，自动喷水灭火系统应用技术若干问题探讨，给水排水，2011（10）