鄭建冰

(北京炎黃聯(lián)合國際工程設(shè)計有限公司廈門分公司 福建廈門 361004)

淺析高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)在機(jī)械立體車庫的應(yīng)用

鄭建冰

(北京炎黃聯(lián)合國際工程設(shè)計有限公司廈門分公司 福建廈門 361004)

有限的用地面積與日益增多的車輛無疑成為當(dāng)下許多城市的共同矛盾，為解決車輛停放難題，機(jī)械立體車庫應(yīng)運而生。高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)在機(jī)械車庫中的應(yīng)用，有效地解決了自動噴淋系統(tǒng)對機(jī)械車庫凈高的增加而影響本建筑基坑開挖及支護(hù)難度，減少工程造價。

機(jī)械立體車庫；高倍數(shù)泡沫；淹沒時間；供給速率

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圖1 機(jī)械車庫剖面示意圖

1 工程概述

廈門市觀音山雀氏運營中心位于思明區(qū)南投路與臺東路交叉口西北側(cè)，為一類辦公樓，地上二十三層，地下二層，建筑總用地面積為2605m2，地下室占地面積為2053m2，地下一層為普通停車庫，地下二層為機(jī)械立體車庫，機(jī)械車庫建筑面積為1485m2，共停車129輛。機(jī)械車庫設(shè)有三個防火分隔，每個防火分隔停車數(shù)量不超過50輛，凈高為6.3m，共設(shè)三層停車平臺，每層凈高1.95m，停車平臺為鋼結(jié)構(gòu)體系，并設(shè)有三個周轉(zhuǎn)車位(出入口)和兩股航道及兩部升降平臺，機(jī)械車庫剖面詳見(圖1)。

2 機(jī)械立體車庫滅火系統(tǒng)的類別和選擇

(1)本工程用地面積緊張，需開挖較深的地下空間以滿足車輛的停放要求，導(dǎo)致鄰近建筑基礎(chǔ)標(biāo)高在本工程基礎(chǔ)之上，且根據(jù)地勘資料顯示地下室局部為結(jié)構(gòu)巖層，對基坑開挖及支護(hù)有較大影響。為減少地下空間開挖，提升車庫凈高，車庫頂板設(shè)計為0.4m高無梁厚板，基礎(chǔ)形式為2m厚大伐板，為工程順利實施創(chuàng)造了有利條件。

(2)普通停車庫采用自動噴淋滅火系統(tǒng)是常規(guī)的設(shè)計選擇，而機(jī)械立體車庫結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，安裝較為繁瑣，車輛管理自動化程度要求較高。采用自動噴淋系統(tǒng)或泡沫水噴淋系統(tǒng)，需在車庫內(nèi)分層設(shè)置下垂型噴，并加設(shè)集熱板，且安裝時還需與車庫鋼構(gòu)及系統(tǒng)調(diào)試過程密切配合。三層停車位的噴淋管道及噴頭安裝總高度約0.6m～0.7m，勢必增加機(jī)械車庫凈高，對建筑基坑開挖和支護(hù)難度及工程造價上都有較大影響。

(3)針對以上情況，考慮采用高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，根據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50067-97)第7.3.4條規(guī)定：設(shè)置泡沫噴淋、高倍數(shù)泡沫、二氧化碳等滅火系統(tǒng)的汽車庫、修車庫可不設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)，對車庫了凈高的控制提供了有利保障。

(4)泡沫是由泡沫溶液形成的充滿氣體的氣泡聚集體。泡沫按其發(fā)泡倍數(shù)分為三種：發(fā)泡倍數(shù)低于20倍的為低倍數(shù)泡沫；發(fā)泡倍數(shù)介于20～200倍之間的為中倍數(shù)泡沫；發(fā)泡倍數(shù)介于 200～1000倍之間為高倍數(shù)泡沫。高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)分為全淹沒式、局部應(yīng)用式和移動式三種類型，本工程機(jī)械立體車庫為封閉空間，四周均有圍擋，平常無人值守，僅在地下一層設(shè)有值班室，根據(jù)規(guī)范《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50151-2010)第6.2.1條要求(以下簡稱“泡沫規(guī)范”)，高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)采用全淹沒滅火形式。

3 滅火原理及特點

該系統(tǒng)是將高倍數(shù)泡沫按規(guī)定的高度充滿保護(hù)區(qū)域，并保持泡沫到需要的時間。在保護(hù)區(qū)域內(nèi)的高倍數(shù)泡沫以全淹沒的方式封閉火災(zāi)區(qū)域，并由一定比例的泡沫液、水和空氣，經(jīng)機(jī)械式的水力撞擊作用，相互混合形成充滿空氣的微小稠密的膜狀泡沫群，阻止連續(xù)燃燒所必須的新鮮空氣接近火焰，使其窒息、冷卻，達(dá)到控制和撲滅火災(zāi)的目的。

高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)以全淹沒或覆蓋的方式撲滅火災(zāi)，具有發(fā)泡倍數(shù)高、滅火效率強、滅火迅速，并具有極強滲透性能，對難于接近或不易發(fā)現(xiàn)火源的A類及B類火災(zāi)等極為有效。高倍數(shù)泡沫可用做隔離帶隔絕火焰，分隔火區(qū)，防止和控制火勢的蔓延、具有滅火用水量小、水漬損失小、抗復(fù)燃能力強、成本低、絕熱性能好、無毒無污染、不破壞生態(tài)環(huán)境等優(yōu)勢。

4 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)組成

一般由消防泵、消防水池、泡沫液泵、泡沫液儲罐、泡沫比例混合器、泡沫發(fā)生器及壓力開關(guān)、過濾器、閥門、火災(zāi)控測器、報警裝置及控制系統(tǒng)等組成。本工程高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)采用與自動噴淋系統(tǒng)合用，泡沫系統(tǒng)水量由消防水池(V=432m3)滿足，系統(tǒng)壓力經(jīng)減壓閥組減壓后供水，系統(tǒng)組成詳見(圖2)。

1、泡沫發(fā)生器 2、閥門 3、電磁閥 4、信號閥 5、比例混合器6、過濾器 7、泡沫液泵 8、泡沫罐

4.1 高倍數(shù)泡沫發(fā)生器

高倍數(shù)泡沫發(fā)生器是將水和泡沫液按規(guī)定的比例混合，在一定壓力下，進(jìn)入發(fā)生器噴嘴，以霧化的形式均勻地噴向發(fā)泡網(wǎng)，在網(wǎng)面形成混合液，并在風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流作用下將混合液吹脹，形成大量的氣泡群。

泡沫發(fā)生器性能：發(fā)泡量：200m3/min，發(fā)泡倍數(shù)：700倍，混合液流量：300L/min，噴嘴工作水壓0.15MPa，驅(qū)動風(fēng)壓1670pa。

4.2 比例混合器

本工程采用平衡壓力比例混合器，是由當(dāng)獨的泡沫液泵按設(shè)定的壓差向壓力水流中注入泡沫液，并通過平衡壓力調(diào)節(jié)閥，能在一定的水流壓力或流量范圍內(nèi)自動控制混合比的比例混合裝置。

4.3 高倍數(shù)泡沫液的選擇

高倍數(shù)泡沫液分為3%型和6%型兩種，本工程采用3%型，并利用新鮮空氣發(fā)泡，選擇淡水型高倍數(shù)泡沫液。

4.4 水源的水質(zhì)要求

高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)由位于地下二層消防水池經(jīng)噴淋泵加壓后并經(jīng)減壓閥減壓后供給用水，水溫對泡沫液的發(fā)泡倍數(shù)有直接影響，給水溫度宜在4℃～35℃范圍內(nèi)。

4.5 管道系統(tǒng)

根據(jù)自動噴水系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)管網(wǎng)的工作壓力經(jīng)減壓閥減壓后為0.5MPa，泡沫液、水和泡沫混合液等在主管道內(nèi)流速不超過5m/s，在支管道內(nèi)的流速不超過7m/s。管材采用熱鍍鋅鋼管，與泡沫液接觸的泡沫液輸送管道、比例混合器、過濾器等管材采用不銹鋼等耐腐蝕材料。管道上的閥門應(yīng)有明顯的啟閉標(biāo)志。

4.6 泡沫液泵及儲罐

泡沫液泵采不銹鋼加壓泵，揚程為30m，流量10立方米/小時。本工程泡沫液儲罐設(shè)置與地下一層泡沫間內(nèi)，并通用不銹鋼管道輸送至各防護(hù)區(qū)，儲罐采用不銹鋼耐腐蝕材料。儲罐設(shè)置有液面計、出液孔、取樣孔、排渣孔、吸氣閥及人孔等附件。

5 系統(tǒng)計算

5.1 泡沫淹沒深度的確定

根據(jù)規(guī)范“泡沫規(guī)范”第6.2.3和6.2.4條規(guī)定，當(dāng)用于撲滅A類火災(zāi)時，淹沒深度不應(yīng)小于最高保護(hù)高度的1.1倍，且應(yīng)高出最高保護(hù)對象0.6m以上；當(dāng)用于撲滅B類火災(zāi)時，汽油、煤油、柴油和苯類火災(zāi)的淹沒深度應(yīng)高于起火部位2.0m以上。淹沒體積應(yīng)按下式計算：

V=S×H-Vg

(式一)

V—淹沒體積(m3)；

S—防護(hù)區(qū)地面面積(m2)；

H—泡沫淹沒深度(m)；

Vg—固定的機(jī)器設(shè)備等不燃物體所占的體積(m3)；

5.2 淹沒時間

指從高倍數(shù)泡沫發(fā)生器開始噴放泡沫至充滿各類防護(hù)區(qū)域內(nèi)規(guī)定的淹沒體積所需的時間。本工程泡沫系統(tǒng)與噴淋系統(tǒng)合用，根據(jù)(表1)淹沒時間按3min確定。

表1 淹沒時間(min)

5.3 供給速率

是指由于高倍數(shù)泡沫在淹沒時間內(nèi)充滿淹沒體積所需的總體積，按下式計算：

(式二)

高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)與自動噴淋系統(tǒng)聯(lián)合使用，泡沫破泡率按(式三)計算：

RS=LS×QR=3.0

(式三)

R—泡沫最小供給速率(m3/min)；

T—淹沒時間(min)；

CN—泡沫破裂補償系數(shù)，宜取1.15；

CL—泡沫泄漏補償系數(shù)，宜取1.05～1.2；

Rs—噴水造成的泡沫破泡率(m3/min)；

Ls—泡沫破泡率與水噴頭排放速率之比，取0.0748(m3/min)；

QR—預(yù)計動作的最大水噴頭數(shù)目總流量(L/S)，取40；

(式四)

N—防護(hù)區(qū)泡沫發(fā)生器設(shè)置的計算臺數(shù)；

r—每臺泡沫發(fā)生器在設(shè)定的平均進(jìn)口壓力下的發(fā)泡量，取值200(m3/min)；

5.5 泡沫混合液流量Qh=N×qh

(式五)

qh—每臺泡沫發(fā)生器在設(shè)定的平均進(jìn)口壓力下的泡沫混合液流量，取值300(m3/min)；

5.6 發(fā)泡用泡沫液流量：Qp=KQh

(式六)

K—混合比系數(shù)，系統(tǒng)選用混合比為3%泡沫液時，取0.03；

5.7 泡沫液貯量：Wp=Qpt

(式七)

t—泡沫液和水連續(xù)供給時間min，取值15min；

經(jīng)以上(式一)～(式七)計算結(jié)果詳見(表2)：

表2 各防火分隔高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

5.8 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)布置詳見(圖3、圖4)。

圖4 地下二層泡沫發(fā)射器布置平面圖

6 系統(tǒng)聯(lián)動及控制

本系統(tǒng)按控制方式分為自動控制和手動控制兩種形式。自動控制滅火系統(tǒng)由探測器、報警器、自動控制箱與高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)連接組成，其工作原理見(圖5)。

1、壓力開關(guān) 2、探測器 3、報警器 4、自動控制箱5、現(xiàn)場手動應(yīng)急閥

高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)除具有自動控制外，還應(yīng)有手動控制和應(yīng)急操作等控制方式。自動控制一般由火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動。當(dāng)火災(zāi)探測器捕捉到火災(zāi)信號時將信號傳至一層消防控制室和區(qū)域報警裝置處，在消防控制室和防護(hù)區(qū)發(fā)出聲光報警，確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生，現(xiàn)場工作人員撤離，同時啟動消防供水泵和泡沫液泵，啟動火災(zāi)區(qū)域的分區(qū)控制電磁閥，打開防護(hù)區(qū)的排氣口，同時切斷生產(chǎn)和照明用電，施放泡沫滅火。在有人值班的場所可以將控制器設(shè)定為手動狀態(tài)，無人值班時轉(zhuǎn)為自動控制。

7 遇到的問題及解決辦法

(1)機(jī)械車庫自動運行精度要求較高，泡沫液管道及導(dǎo)泡筒的設(shè)置不得影響車庫系統(tǒng)的動行，設(shè)計過程中應(yīng)與設(shè)備廠家密切配合。

(2)本工程車庫內(nèi)結(jié)構(gòu)剪力墻較多，且車庫層高較高，影響泡沫對整體空間淹沒速度，導(dǎo)致發(fā)泡速度不均。解決辦法為在地下二層地面相對死角的空間增設(shè)泡沫發(fā)生器，形成立體保護(hù)，并對泡沫液管道管徑進(jìn)行相應(yīng)增大，以控制流速，提高滅火效率。

(3)機(jī)械車庫位于地下二層，共設(shè)有三層停車平臺，根據(jù)“泡沫規(guī)范”第6.2.3.2條規(guī)定要求，當(dāng)用于撲滅B類火災(zāi)時，汽油、煤油、柴油和苯類火災(zāi)的淹沒深度應(yīng)高于起火部位2.0m以上。若車庫中第三層平臺發(fā)生火災(zāi)時，則淹沒深度超出了車庫的凈高，故本工程淹沒深度采用機(jī)械車庫凈高來確定淹沒體積。

(4)高倍數(shù)泡沫滅火劑應(yīng)存放在陰涼、干燥的庫房內(nèi)，防止曝曬，貯存的環(huán)境溫度為0℃～40℃，貯存期為三年。在高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)投入的使用過程中，應(yīng)定期檢查、更換滅火劑，以免影響系統(tǒng)的正常使用。

8 結(jié)語

普通自動噴淋系統(tǒng)對車庫的消防設(shè)計并不是唯一的選擇，應(yīng)根據(jù)工程實際情況作出相應(yīng)分析。本文主要對機(jī)械車庫的消防設(shè)計思路進(jìn)行剖析，對高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)在新型車庫中的應(yīng)用提供了借鑒參考。隨著城市的發(fā)展，建筑的形式越來越多樣化、復(fù)雜化，我們應(yīng)針對工程特點和特殊情況，合理的選定消防系統(tǒng)，為工程的實施創(chuàng)造有利條件，在符合國家相關(guān)規(guī)范的前提下，打破傳統(tǒng)思維，創(chuàng)新設(shè)計思路，滿足工程實際需求，這樣才能設(shè)計出合格的作品。

[1]GB 50067-97，汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范[S].

[2]GB50151-2010，泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]GB 50084-2001，自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[4]GB 50016-2006，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[5]陳秀生.給水排水設(shè)計手冊[Z].中國建筑工業(yè)出版社.

[6]DGJ08-60-2006，機(jī)械式停車庫(場)設(shè)計規(guī)程[S].

On the High-expansion Foam Fire Extinguishing System in the Mechanical Stereoscopic Garage

ZHENGJianbing

(Beijing Yanhuang Joint International Engineering Co., Ltd., Xiamen Branch, Xiamen, 361004)

Limited land area and the increasing number of vehicles will undoubtedly become common in many cities of the current conflict, to address the problem of vehicle parking, mechanical parking garage emerged. High-expansion foam fire extinguishing system in the mechanical garage, effective solution to the automatic sprinkler system to increase the mechanical garage ceiling height of the impact of the building excavation and support difficult to reduce the project cost.

Mechanical parking garage; High-expansion foam; Drowned time; Supply rate

鄭建冰(1981.10- )，男，中級工程師。

2015-01-23

TU998.1

A

1004-6135(2015)04-0091-04