(一)概述

    根據《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95-1997年局部修訂條文第7.6.6條“高層建筑內的下列房間應設置水噴霧滅火系統：……7.6.6.4自備發電機房”，現設在高層建筑內的自備發電機房應設計水噴霧滅火系統設計，而以往發電機房則是設計氣體滅火系統。目前柴油發電機房水噴霧滅火系統噴頭布置一般采用二種方法⑴平面布置方法；⑵立體布置方法。下面就這二種方法進行探討。

    (二)設計內容

  以某一16層的辦公樓為例，該樓在地下室內設一組YGS-588型470kW自啟動柴油發電機組。

1.采用平面布置方法

 由于高層建筑物內的自備發電機組高度不大，油箱也不高，可用平面布置方法來設計高層建筑內柴油發電機房水噴霧滅火系統。

    ⑴確定保護對象的設計噴霧強度：

    柴油發電機房火災定性為液體火災。柴油發電機組燃油選用原則應使燃油凝固點較氣溫低10℃，一般選0號柴油。0號柴油的閃點不低于65℃。查《水噴霧滅火系統設計規范》（以下簡稱《噴霧規范》）表3.1.2，柴油發電機房水噴霧滅火系統防護目的－－屬滅火，保護對象－－屬閃點60-120℃的液體，設計噴霧強度Ｗ為20L/mim?m2，持續噴霧時間為0.5h。

⑵計算保護面積S：

   發電機房的保護面積按機房實際使用面積來計算，計算時應扣除墻、柱的面積，經計算S發電機＝50.15m2。

   儲油間的保護面積為儲油間的實際使用面積，經計算S儲油間＝3.20m2。

   由于貯油間設在發電機房內，火災時對發電機組威脅大，且其面積不大，可視其與發電機房為同一保護區，即水霧噴頭同時噴霧。

⑶計算水霧噴頭的流量q：

   要計算水霧噴頭的流量q，首先要確定水霧噴頭型號。為了節約投資應選霧化角較大的噴頭，其在相同的水壓下保護面積較大。現發電機房水霧噴頭一般選用ZSTG10/114型高速噴射器（黃銅材料）。該噴射器霧化角較大，流量適中，適用于保護閃點66℃以上的易燃液體，K＝43.8。

q＝K?(10?P)0.5，P＝0.35MPa（《噴霧規范》要求的最小滅火壓力）

q＝43.8×(10×0.35)0.5≈81.94L/min

⑷計算所需水霧噴頭的最小數量N：

N發電機房＝S發?W÷q＝50.15×20÷81.94≈12個

N儲油間＝S儲?W÷q＝3.20×20÷81.94≈1個

⑸噴頭布置：

   合理地布置水霧噴頭，可以使噴霧均勻地完全覆蓋保護對象，確保噴霧強度。《噴霧規范》第3.2.3條規定“水霧噴頭與保護對象之間的距離不得大于水霧噴頭的有效射程。”第3.2.4條規定“水霧噴頭的平面布置方式可為矩形或菱形。當按矩形布置時，水霧噴頭之間的距離不應大于1.4倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑；當按菱形布置時，水霧噴頭之間的距離不應大于1.7倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑。”應根據噴頭有效射程、水霧錐底圓半徑來布置噴頭，也就是說水霧要直接噴射到保護對象并完全覆蓋。根據“上消”廠家介紹水霧噴頭用于滅火時，其水平射程宜算到噴頭水平噴射曲線上線最高點止，當P＝0.35MPa時，ZSTG10/114型噴頭的水平有效射程為1.70m，上線1.71m，下線2.5m；其垂直有效射程為3m。本設計實例按矩形布置噴頭，噴頭布置平面詳附圖(一)。噴射曲線可詳產品樣本。注意噴頭離油箱的距離≤0.7m。噴頭布置后，應校核噴頭間距、水霧覆蓋情況。

a.發電機房：

  發電機組高度按2m計，噴頭安裝高度距發電機組1.3m，水霧錐底圓半徑R為1.5m。

  間距：1.4R＝1.4×1.5＝2.1m（噴頭間距）>1.9m（噴頭間距）

  角a：[(0.95-0.2)2+1.25×1.25]0.5≈1.46m<1.5m(R)

  角b：[0.95×0.95＋（1.25-0.5）)2≈1.21m<1.5m(R)

  b.儲油間：

   油箱頂面離地高度按2m計，噴頭安裝高度距油箱0.7m，水霧錐底圓半徑為0.94m。噴頭距地2.7m，水霧錐底圓半徑R為2.3m。儲油間為三角形，油箱安裝位置長度需1m，油箱只可放在f-g-h-i-j范圍內，可按R=0.94m來校核f、g、h、i、j點的水霧覆蓋情況。考慮儲油間地面通常設有集油溝，還應按R=2.3m來校核c、d、e水霧覆蓋情況。

   角f：(0.53×0.53＋0.529×0.529)0.5≈0.75m〈0.94m(R)

   角e：(1.53×1.53＋0.529×0.529)0.5≈1.62m〈2.3m(R)

   角c：(1.571×1.571＋1.029×1.029)0.5≈1.88m〈2.3m(R)

   角d：(1.83×1.83＋0.829×0.829)0.5≈2.01m<2.3m(R)

   ⑹水力計算：

   水力計算應列管道水力計算表進行計算，此文省略，作法可詳《建筑給水排水設計手冊》。計算結果詳附圖（二）。《噴霧規范》第3.1.3條規定“水霧噴頭的工作壓力，當用于滅火時不應小于0.35MPa”，計算最不利噴頭的起始壓力應按0.35MPa計，計算公式：q=√BH。由于水噴霧系統采用開式噴頭，應根據特性系數法計算系統的實際流量、水頭損失等，若用估算法，偏差會較大，可能導致噴出的不是水霧。

   計算中應隨時校核噴頭的設計值是否在其正常值的范圍內，ZSTG10/114型高速噴射器正常工作壓力為0.28-0.5MPa，相對應正常流量為1.22L/s-1.63L/s。從附圖(二)中可以看出每個噴頭的流量均在此范圍內。計算完畢，還應校核每個管段流速。校核每個管段流速詳表1。從表1可以看出各管段流速V均小于5m/s，符合《噴霧規范》規定。

管道流速校核表                                 表1

⑺管道布置：

   對于水噴霧滅火系統，管道布置應盡量考慮噴霧管網的均勻性，配水支管宜在配水管兩側均勻分布，這樣既便于計算，又利于每個噴頭的噴霧流量大小相近。當然也可采用放大配水支管管徑的作法來使管網均勻，但這樣做要增加投資。

2.采用立體布置方法

此種布置方法是水噴霧滅火系統傳統的布置方法。

(1)確定保護對象的設計噴霧強度：

同平面布置法。

(2)計算保護面積S：

根據《噴霧規范》第3.1.5條，保護面積應按保護對象外表面積確定。發電機組最大外形尺寸：長×寬×高=3800×1594×1963（單位mm）。發電機組外表面是不規則的，保護面積應按包容發電機組的最小規則形體的外表面積來計算。

S發電機=(3.8+1.594)×1.963×2+3.8×1.594≈27.3m2

   通常在儲油間內設儲有8h所需柴油的油箱，油箱外形尺寸一般為1m×1m×1m，有的設一個油箱，有的設二個油箱。油箱一般架高1m，以便油靠重力流入發電機組。本設計實例燃油耗量94L/h，貯油量為94×8=752L。柴油比重0.8-0.87，按0.85計，油箱容量=752÷0.85≈885L，故設1m×1m×1m油箱1個。油箱布置圖詳附圖（三）。

S儲油=（1+1）×2+1×1=5m2

(3)計算水霧噴頭的流量q：

同平面布置法。

(4)計算所需水霧噴頭的最小數量N：

N發電機=S發?W÷q=27.3×20÷81.94 ≈7個

N儲油間=S儲?W÷q=5×20÷81.94 ≈2個

(5)噴頭布置：

   噴頭平面布置詳附圖（三）。從布置圖可以看出，為了達到直接噴射的目的，發電機組設了8個噴頭，比計算結果多設了1個噴頭。儲油間若按油箱每個面設噴頭，得設5個噴頭，計算保護面積僅為5m2要設5個噴頭，顯然不合理。由于油箱高度僅為1m，在油箱頂設一個噴頭、底設一個噴頭，應該也可達到直接噴射的目的。

(6)水力計算：

計算結果詳附圖四。

(三)兩種設計計算方法比較

兩種方法對照表

   從表2可以看出，采用平面布置方法比采用傳統的立體布置方法更偏安全，系統設計的流量值、壓力值及噴頭數均比立體布置方法大，對于設在室內的小型發電機組，由于其高度不高，可以達到直噴的效果。且采用平面布置計算方法，發電機房內的發電機組布置可較靈活，不會因為機組挪位或施工臨時改機組型號而要改機房內的水噴霧系統。常常設計選用的發電機組廠家與甲方購買的不同，導致發電機組外形尺寸不同，這是設計水噴霧滅火系統采用立體布置法的難處。本設計實例就是這樣的,設計時原本采用300kW自啟動柴油發電機組，而到施工時由于甲方加大用電負荷，改成了470kW自啟動柴油發電機組。采用平面布置法，由于噴頭安裝高度基本一致，計算簡單，施工也不容易弄錯。采用立體布置法，配水支管繞著發電機組布置，妨礙日常操作。因此本文推薦建筑物內的自備發電機房水噴霧滅火系統采用平面布置方法來設計。

參考文獻:

   1.《水噴霧滅火系統設計規范》
   2.《高層民用建筑設計防火規范》
   3.《建筑給水排水設計手冊》

附圖如下：