大型仓库安装自动喷水灭火系统。
仓库火灾应立足于自救原则,充分发挥自动灭火设施的作用。自动喷水灭火系统是仓库设置有效消防策略的主要依靠力量,合理的设置和正确的维护是确保系统能够发挥功效的有效保障。自动喷水灭火系统在仓库防火中的作用显而易见，但喷头（对闭式系统而言）与预作用和雨淋系统配套使用的火灾自动报警系统能够有效地探测初期火灾是自动喷水灭火系统的可靠性的前提和保证。对于规范中规定的不同仓库级别火灾危险性，本文从自动喷水灭火系统中的喷头入手，对其特征参数和相关应用进行介绍，对自动喷水灭火系统在仓库中的应用进行探讨。
二、喷头常用设计参数
（一）、式样
式样指的是喷头在其使用过程中的安装喷头按照其式样分为直立型、下垂型、边墙型，其中边墙型又有直立边墙型和水平边墙型之分。
直立型：直立安装，水流向上冲向溅水盘的喷头。
下垂型：下垂安装，水流向下冲向溅水盘的喷头.
边墙型：靠墙安装，在一定的保护面积内，将水向一边(半个抛物线)喷洒分布的喷头。
（二）、流量系数K
喷头的水力学特性被定义成喷头的流量系数K。国际上通用对喷头流量、流量系数及系统压力有以下公式：
其中:
P——喷头工作压力（MPa）
K——喷头流量系数，由喷头生产厂家给出
q——喷头流量（L/min）
（三）、响应时间
由火灾自动报警系统发出火警信号起,至系统中最不利点水雾喷头喷出水雾的时间。
（四）、传导系数
是喷头的热敏感元件与其固定件之间热传导能力的度量，其符号为C，单位为(m/s)0.5
（五）、响应时间指数
闭式喷头热敏性能指标,简称(RTI)。响应时间指数即量化喷头热敏性能的参数,是由美国工厂联合研究所于1981年提出的。响应时间指数是用喷头热敏元件的时间常数(τ)与相关热气流速度(u)的平方根乘积表示:RTI=τ·μ0.5，单位为(m/s)0.5
按照传导系数和RTI的不同，我们将喷头按其灵敏度分为快速响应喷头、特殊响应喷头及标准响应喷头。分别列表如下：
其中，在自动喷水灭火系统设计规范中，宜采用快速响应喷头的场所明确包括仓储用房。
（六）、公称动作温度与颜色标志
对于闭式洒水喷头而言，其公称动作温度和颜色标志如下：
除上述参数外，还有公称口径、接口螺纹等，鉴于概念较为简单，不一一列出。
三、仓库中常用的喷头类型
（一）、功能分类
从功能上，通常应用于仓库的喷头分为两大类:控制模式喷头和灭火模式喷头。控制模式喷头被用来限制火灾的热释放速率低于使得喷头启动的水平,喷头使得临近区域被淋湿,并使得烟气冷却,使得天花板的结构没被削弱。控制模式喷头的流量系数K位于80～240的范围内,可以是直立型的或者是下垂型的。在仓库中选用直立型洒水喷头,因为他们可以受到管线的保护而免于损坏。
另一类则是灭火模式喷头减少了热释放速率。灭火模式喷头被设计成启动较少的喷头,但
是每个喷头释放出较大的水量,水滴的直径较大,并具有较大的下降速度。最为普通的灭火模式喷头是早期灭火快速反应喷头(ESFR)。这些喷头从天花板上喷水扑灭火灾,节省在架内安装喷头的费用,并减少了架内喷头被叉车碰撞造成水渍损失。
（二）、喷头选型
喷头选型由建筑空间条件、系统类型及储物布置方式等确定。目前,适用于仓库场所的喷头主要有标准喷头、扩大覆盖面积喷头(EC)、大水滴喷头和早期抑制快速响应喷头(ESFR)等。其中除ESFR为灭火型喷头外,其余均为控火型喷头。
1.标准喷头(StandardSprinkler)：是指公称动作温度、公称口径、热敏性能等参数被广泛接受的典型的自动喷水灭火系统喷头,它的溅水盘为平板状,喷出的水流呈抛物线形,分向上安装的直立型标准喷头(SSU)和向下安装的下垂型标准喷头(SSP)。最常见的“标准喷头”公称口径13mm(0.5英寸),流量系数K=80,公称动作温度74℃。
标准喷头是目前在中运用最为广泛的喷头，但是无论从规范的制订（NPFA13中标准喷头的使用范围被大大限制）还是从实际灭火控火效果上来讲，单纯的标准喷头已经无法满足火灾危险性日益增大的仓库等，必须要推出新型仓库以预防初步火灾。
2.扩大覆盖面积喷头（extendedcoveragesprinkle
r）:具有比常规洒水喷头更大的特定保护面积的洒水喷头。属于洒水喷头的一种，根据热敏元件可以分为易熔元件EC喷头和玻璃球EC喷头。
3.大水滴喷头：大水滴喷头是一种专门为保护仓库而开发的洒水喷头,该喷头开发于20世纪70年代,其溅水盘的设计能够产生更多的大水滴,直径一般可达3mm。大水滴喷头通过提高喷头下落过程中的冲力性能,增强渗透,穿过上升的火灾热气流,提高其灭火性能。
水滴喷头流量系数K=161,系统设计只需15只洒水喷头动作就可达到设计要求,而且安全系数也大大提高,美国NFPA13(2007年版)《自动喷水灭火系统安装标准》规定了大水滴喷头的设置要求及应用参数。通过大水滴喷头的研制,对于火灾危险等级较高的场所来说,衡量洒水喷头性能的是洒水喷头的口径尺寸和工作压力,而不是喷水强度和作用面积。
水滴喷头的显著优点是该洒水喷头可以保护货架仓库而不需要货架内喷头,对于普通洒水喷头来说这是不可能的。因此,它适用于保护中等危险级别的货架储存物品火灾,与流量系数K=240喷头相比,使用更少的水量。
4.早期抑制快速响应喷头(ESFR)：20世纪80年代,随着FM开发出ESFR喷头,仓库保护又上升到一个新高度。ESFR喷头是为了保护火灾危险等级较高的高货架仓库,而又不需设置货架内喷头而特别开发出的喷头。其定义为：在热的作用下，在预定的温度范围内自行启动，使水以一定的形状和密度在设计的保护面积分布，以达到早期抑制效果的一种喷水装置。由于其在扑救仓库火灾方面具有其他控火型喷头无可比拟的优势,其性能逐渐被人们认可。制造商已经通过增加K系数或增大口径开发出多种ESFR喷头,目前的ESFR喷头的K系数包括160、200、240、320和360。
以下是某厂家的ESFR喷头的相关系数：
发生火灾时第一只喷头动作后,通过对火灾的快速响应和释放大量的水,可以仅通过屋顶下安装的喷头扑灭货架内的火灾,而不必设置货架内喷头,以此来减少费用,鼓励建设单位安装此系统。
虽然安装ESFR自动喷水灭火系统可以省却货架内喷头带来的麻烦,也不必担心货架内喷头会遭到损坏等,并且ESFR自动喷水灭火系统更能节省费用,安装便利,但往往忽视了更为严格的安装要求,因此而产生的诸多问题仍然还困扰着仓储行业。设计人员应清楚认识到ESFR喷头在设置方面的局限性。其中,最为重要的是在其洒水范围内不能受到障碍物的遮挡。国外大量的火灾试验已经得出了这些限制条件,并且如果不遵从这些限制,会导致系统灭火失败。根据NFPA13的规定,ESFR喷头的设计要求如下:
(1)仅用于湿式系统;
(2)环境温度不应超过66℃;
(3)货架为板条或者格栅型隔板,且开口面积不小于50%;
(4)储物顶部不应敞开;
(5)屋顶坡度不应超过1/6;
(6)喷头洒水不应受到障碍物的影响。
我国喷规4.1.4中对于此也提出了设计原则4：喷头洒水时，应均匀分布，且不应受阻挡。
5.其他新型喷头
CMSA喷头是国外研发的一种针对仓库火灾保护的新型喷头,目前我国尚无该喷头的产品和应用标准。FM的标准规定,当仓库自动喷水灭火系统采用CMSA喷头时,屋顶钢结构构件可不需采用其他保护。NFPA13中也规定了此类喷头的应用参数。在计算用水量时,按作用面积内开放的喷头为15个及相应的喷水时间确定。
根据国外研究机构所做的试验,CMSA喷头最大的优点就是大大降低了喷头的最低工作压力。与ESFR喷头相比,CMSA喷头可用于湿式、干式及预作用系统。CMSA喷头也属于快速响应喷头范畴,因此能够在较小的火灾规模下动作,并且水滴在下落过程中能够迅速穿透上升的火羽流,直至燃烧物表面。
不像ESFR系统可以抑制或扑灭仓库火灾,CMSA系统被设计成控制火灾至适度的规模,但不能抑制火灾。因此,它需要的供水时间更长,一般为90～120min(取决于储物的储存方式),与ESFR系统通常为60min的火灾延续时间相比,需要更大的消防用水量,从而增加了系统投资,其造价较ESFR系统高。
四、针对不同仓库的喷头选型
仓库由于本身建筑结构形式多种多样,储存物品的种类纷繁复杂,而且物品的储存方式也不尽相同,给自动喷水灭火系统的设计带来很大的难度。这里我们只对喷规中的仓库危险性进行喷头选型的讨论。
按照GB50016—2006《建筑设计防火规范》规定，将仓库按建筑层数、高度不同划分为单层、多层、高层仓库和高架仓库;按建筑结构不同划分为砖混结构、钢筋混凝土结构和钢结构仓库;按火灾危险性不同可划分为甲、乙、丙、丁、戊类仓库，按建筑耐火等级不同可划分为一级、二级、三级、四级仓库。仓库的火灾危险性不言自明。主要有以下几点：
1.仓库储存大量可燃物，火灾危险性大，容易发生火灾事故
2.仓库建筑体量大，防火分隔设施少，容易导致火灾蔓延
3.仓库安全出口数量少，疏散困难，易造成人员伤亡
4.仓库排烟困难，高温、有毒烟气妨碍疏散和灭火救援
5.仓库火灾起火点不易发现，火灾扑救十分困难
（一）、仓库危险级规定
喷规中对仓库危险性有如下规定：
对于其中的A组塑料、B组塑料，附录中分类举例如下：
A组：丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)、缩醛(聚甲醛)、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃纤维增强聚酯(FRP)、热塑性聚酯(PET)、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯、高增塑聚氯乙烯(PVC,如人造革、胶片等)、苯乙烯—丙烯腈(SAN)等.
丁基橡胶、乙丙橡胶(EPDM)、发泡类天然橡胶、腈橡胶(丁腈橡胶)、聚酯合成橡胶、丁苯橡胶(SBR)等.
B组：醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、乙基纤维素、氟塑料、锦纶(锦纶6、锦纶6/6)、三聚氰胺甲醛、酚醛塑料、硬聚氯乙烯(PVC,如管道、管件等)、聚偏二氟乙烯(PVDC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、脲甲醛等.
氯丁橡胶、不发泡类天然橡胶、硅橡胶等.
粉末、颗粒、压片状的A组塑料。
（二）、不同仓库的喷头选型
现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001,2005年版)对于仓库设置自动喷水灭火系统的规定,是根据储物的不同火灾危险等级,在堆垛储存、货架储存和混杂物品储存三种布置方式下规定的设计参数
1.货架内喷头的选型
这里的货架指的是钢制货架，并应采用通透层板，层板中通透部分的面积不应小于层板总面积的50%。而对于采用木质货架及采用封闭层板货架的仓库，应按堆垛仓库设计。由于此种规定的设置，我们可以采用ESFR喷头，发生火灾时第一只喷头动作后,通过对火灾的快速响应和释放大量的水,可以仅通过屋顶下安装的喷头扑灭货架内的火灾,而不必设置货架内喷头,以此来减少费用,鼓励建设单位安装此系统。此外，对于保护中等危险级别的货架储存物品火灾，可以采用大水滴喷头。但必须符合相应仓库危险级下相应储物高度的喷水强度、作用面积及持续喷水时间的要求。此外，对于不同货架类型（单、双排及多排）也有强制性规定。具体设计参数见规范表5.0.5-3。
但是这里需要注意的问题是，对于采用闭式系统的场所，我国规范规定仓库的最大净空高度为9米。而对于采用ESFR喷头的仓库，规范规定了采用闭式系统场所的最大净空高度为13.5米，因此对于更大净空高度的仓库，我国《自动喷水灭火系统设计规范》规定,货架储物仓库的最大净空高度超过规范规定时,应设货架内置喷头,宜在自地面起每4m高度处设置一层货架内置喷头,并规定了采用不同类型的压力要求。此条规定为强制性条文。货架由于储存的物品不同,如果严格按照4m布置一层的要求,会给外部操作及储物摆放带来一定的麻烦。设计人员可根据每层的货架高度灵活布置,但不应超过4m的规定。货架内喷头种类并未做详细规定，根据国内外规定，可以采用标准喷头，也可采用快速响应喷头。但是对不同仓库级货架内置喷头的层数做了规定。
2.分类堆垛储物及混杂储物的喷头选型
对于分类堆垛储物及混杂储物的喷头选型，自喷规范中没有明确规定，但是我们通过对喷头的了解，对于此类仓库，可以选择在钢架下设CMSA喷头的做法，由于CMSA喷头就是大大降低了喷头的最低工作压力。与ESFR喷头相比,CMSA喷头可用于湿式、干式及预作用系统。CMSA喷头也属于快速响应喷头范畴，因此在此类仓库中可以发挥巨大的作用。
3.其他仓库
对于除堆垛储存、货架储存和混杂物品储存三种布置方式的其他仓库，规范并未做详细规定，但是对于不同种类的仓储物品和火灾危险性，我们只需对应其火灾危险级满足规范中的喷水强度与作用面积的要求即可，不需要强求使用某一种喷头。
五、结语
随着仓储业正在成为贸易发达地区的枢纽产业，各类超大型仓库将不断出现．对于面积确实较大、火灾发生和发展更加复杂的仓库，根据建筑实际情况和储存物品的火灾危险特性，研究确定仓库在消防安全布局、建筑防火、消防设施、灭火救援等方面的应对措施，最大限度地降低火灾发生的概率，保障人员安全，减少财产损失，具有十分重要的意义。在进行大型仓库的防火设计时，自动喷水灭火系统在大型仓库中的应用效果比较好。为了更好的发挥其作用，大型仓库和相关设计人员要不断的认识和发现大型仓库防火设计中的不足，并通过一些科学、合理的措施来完善大型仓库防火体系。喷头的设计无疑是其中的最为重要的一部分，本文仅是对各种喷头的一些简单的介绍和功能分类，在实际工作中还要考虑其经济性和保养维修问题，此外，为了更好地解决大型仓库火灾问题，还要在具体的设计和施工过程中不断地去完善。
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