仓库与物流中心的高大空间,是自动喷水灭火系统选型最容易出现分歧的场所。常规湿式系统按喷水强度和作用面积设计,遇到高堆垛、高货架时水量往往算不下来;改设货架内置喷头又会增加层数与投资。ESFR早期抑制快速响应喷头提供的是另一条路径:不依靠大量喷头开放形成覆盖,而是靠少数喷头早期动作抑制火势发展。不过这条路有明确的边界条件。下面依据现行规范,把设置条件、喷头参数和安装要求梳理一遍。
一、ESFR喷头的适用条件:储物类别与高度边界
ESFR早期抑制快速响应喷头不是常规喷头的替代品,而是有前置条件的专项选择。依据GB50084-2017第5.0.5条,只有当储物类别、净空高度、储物高度同时满足表5.0.5的规定时,仓库及类似场所才可采用早期抑制快速响应喷头,设计基本参数不低于该表要求。在其允许的净空高度范围内,可以不设置货架内置洒水喷头,也不推荐采用顶板下布置ESFR喷头加货架内置喷头的组合方式。系统型式上,ESFR喷头仅能应用于湿式系统,不能用于干式系统或预作用系统,这是选型时最容易被忽略的硬边界。产品标准为GB5135.9-2018,型号由类别代号、公称流量系数、公称动作温度、安装形式代号组成,下垂式代号P、直立式代号U,如ESFR-202/68℃ P表示公称流量系数202、公称动作温度68℃的下垂式喷头。ESFR对响应时间系数和传导系数的要求高于快速响应喷头,这是它能在高堆垛场所早期动作的技术基础。
与之对照的是常规做法。依据GB50084-2017第5.0.4条,仓库采用湿式系统时超出一定应用高度的情形应设置货架内置洒水喷头,形成顶板下喷头加货架内置喷头的组合保护方式。参数表中的字母J表示货架内置洒水喷头,J前的数字表示层数,加号前的数字表示顶板下喷头的喷水强度。例如净空高度9m的仓库危险级Ⅱ级多排货架仓库,贮物高度落在6.0m至7.5m区间时,喷水强度为18+2J,即顶板下喷头喷水强度不低于18L/(min·m²),并需增设2层货架内置喷头。第5.0.7条规定,采用货架储存时应采用钢制货架和通透层板,通透部分面积不小于层板总面积的50%。
二、喷头选型与工作压力:开放喷头数量怎么定
ESFR系统不按常规的喷水强度和作用面积法计算,而是采用喷头动作数量法。依据GB50084-2017表5.0.5,采用早期抑制快速响应喷头时,表中直接规定喷头的流量系数、设置方式、最低工作压力、喷头间距以及作用面积内开放的喷头数量,设计人员据此结合梁、柱及障碍物情况确定布置间距与布置形式,再确定作用面积的大小与形状。水力计算时最不利点处喷头的出流量可直接由喷头流量系数和最低工作压力确定,不需要单独复核喷水强度,这一点与普通湿式系统差别明显。
一个完整的算例可以说明这套参数的用法。某箱装不发泡塑料仓库,净空高度不大于10.5m、储物高度不大于9.0m,依据GB50084-2017表5.0.5选用流量系数242的直立型ESFR喷头,喷头工作压力不低于0.35MPa,作用面积内开放喷头数为12个;结合梁、柱及障碍物情况确定喷头布置间距为3.0m乘2.6m,作用面积为3.0乘2.6乘12即93.6m²。再依据第9.1.2条,水力计算选定的作用面积宜为矩形,长边应平行于配水支管,其长度不宜小于作用面积平方根的1.2倍,本例确定最不利点处作用面积形状为12.0m乘7.8m。持续喷水时间依据第5.0.16条按火灾延续时间不小于1h确定。
三、安装参数:与顶板距离、障碍物与过滤器
ESFR喷头的安装要求在GB50261-2017中有专门条款,与普通喷头差异明显。安装位置方面,下垂式ESFR喷头溅水盘与顶板的距离应为150mm至360mm,直立式ESFR喷头溅水盘与顶板的距离应为100mm至150mm,安装前要核对喷头的型号、规格与使用场所是否符合设计要求。
顶板障碍物的处理有量化判据。依据GB50261-2017第5.2.12条,顶板处实体障碍物宽度不大于0.6m时,应在障碍物两侧都安装喷头,且两侧喷头到该障碍物的水平距离不应大于所要求喷头间距的一半;对顶板处非实体的建筑构件,喷头与构件侧缘应保持不小于0.3m的水平距离。第5.2.13条规定,直立式ESFR喷头下的障碍物满足下列任一要求时可以忽略不计:腹部通透的屋面托架或桁架其下弦宽度或直径不大于10cm;其他单独的建筑构件宽度或直径不大于10cm;单独的管道或线槽宽度或直径不大于10cm,或者多根管道或线槽总宽度不大于10cm。
梁与管线对喷头的遮挡另按第5.2.8条控制:当喷头溅水盘高于附近梁底,或高于宽度小于1.2m的通风管道、排管、桥架腹面时,溅水盘高于梁底及上述构件腹面的垂直距离应符合表5.2.8-1至表5.2.8-9的规定;当梁、通风管道、排管、桥架宽度大于1.2m时,增设的喷头应安装在其腹面以下部位。施工顺序上,喷头安装必须在系统试压、冲洗合格后进行,安装应使用专用扳手,严禁利用喷头的框架施拧;当喷头公称直径小于10mm时,应在配水干管或配水管上安装过滤器。
四、与货架内置喷头及自动跟踪定位射流的方案取舍
仓库的灭火方案不止ESFR一种,审图阶段往往要在几条路线之间做比较。
路线一是加设货架内置喷头。依据GB50084-2017第5.0.8条,仓库危险级Ⅰ级、Ⅱ级场所应在自地面起每3.0m设置一层货架内置洒水喷头,Ⅲ级场所应在自地面起每1.5m至3.0m设置一层,且货架内置喷头与储物顶部的距离不应超过3.0m;洒水喷头间距不应大于3m,也不应小于2m;采用流量系数等于80的标准覆盖面积洒水喷头时工作压力不应小于0.20MPa,采用流量系数等于115的喷头时工作压力不应小于0.10MPa。这条路线的代价是喷头数量与管网规模同步上升。
路线二是自动跟踪定位射流灭火系统。依据GB51427-2021第3.1.1条,该系统可用于净空高度大于12m的高大空间场所,以及净空高度大于8m且不大于12m、难以设置自动喷水灭火系统的高大空间场所。第3.1.2条同时列出禁用范围:经常有明火作业、不适宜用水保护、存在明显遮挡、火灾水平蔓延速度快、高架仓库的货架区域,以及火灾危险等级为严重危险级的场所。对于已经采用货架储存的仓库,喷头动作数量法计算时,货架内置喷头按开放的洒水喷头数量计算,顶板下喷头与货架内置喷头应分别计算设计流量并取两者之和。选型的落脚点始终是储存方式、净空高度、储物高度与危险等级这四项条件是否同时落在某一条规范的允许范围内。