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防护冷却水幕系统设计

发布于:2022-10-10 11:05:10 来自:给排水工程/建筑消防给水 [复制转发]

一、系统介绍


1. 概述

防护冷却水幕水幕喷头、雨淋报警阀组或感温雨淋报警阀、水流报警装置 (压力开关)等组成,雨淋报警阀后配水管网为开式系统,水幕喷头为开式喷头。

水幕系统不具备直接灭火的能力,而是利用密集喷洒所形成的水帘,配合防火玻璃墙、防火卷帘、防火幕等分隔物,保持分隔物在火灾中的完整性和隔热性,阻断烟气和火势的蔓延。

防护冷却水幕系统其控制供水通断的阀门可根据防火需要采用雨淋报警阀组或人工操作的通用阀门,小型水幕可采用感温雨淋报警阀组,感温雨淋阀是由热敏元件和阀体组成的阀门


2. 设置场景

防护冷却水幕系统为开式系统,而防护冷却系统为闭式系统,防护冷却水幕系统采用雨淋阀,阀后管网为开式系统,系统响应时,管网有个充水过程,相对于防护冷却系统而言,相同的设计场景下,前者响应时间更长。

另,其系统设计流量相对于防护冷却系统更大,民用建筑中的非隔热性防火玻璃及防火卷帘的防护,通常采用防护冷却系统(或水雾式防火卷帘),而较少采用防护冷却水幕,防护冷却水幕常见于剧场建筑、会堂等,针对其舞台口防火幕进行防护冷却。


二、规范要求


1. 《建筑设计防火规范》GB50084-2014(2018年版)

8.3.6 下列部位宜设置水幕系统:

-1 特等、甲等剧场、超过1500个座位的其他等级的剧场、超过2000个座位的会堂或礼堂和高层民用建筑内超过800个座位的剧场或礼堂的舞台口及上述场所内与舞台相连的侧台、后台的洞口

-2 应设置防火墙等防火分隔物而无法设置的局部开口部位;

-3 需要防护冷却的防火卷帘或防火幕的上部

注:舞台口也可采用防火幕进行分隔,侧台、后台的较小洞口宜设置乙级防火门、窗

【条文说明】

本条第1、2款规定的开口部位所设置的水幕系统主要用于防火分隔(即防火分隔水幕,第3款规定部位设置的水幕系统主要用于防护冷却(即防护冷却水幕)。


2. 《剧场建筑设计规范》JGJ57-2016

8.1.1 大型、特大型剧场舞台台口应设防火幕

8.1.2 中型剧场的特等、甲等剧场及高层民用建筑中超过800个座位的剧场舞台台口宜设防火幕

8.1.3 防火幕开关应设置在上场口一侧舞台台口内墙上。

8.1.4 舞台区通向舞台区外各处的洞口均应设甲级防火门或设置防火分隔水幕,运景洞口应采用特级防火卷帘或防火幕。

【解读】

a.剧场规模划分详见下表:

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b. 剧场的建筑等级根据观演技术要求可分为特等、甲等、乙等三个等级。特等剧场的技术指标要求不应低于甲等剧场。


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8.3.6 剧场内水幕系统的设置应符合下列规定:

-1 按本规范第8.1.1条的规定设置防火幕的上部,应设防护冷却水幕系统

-2 按本规范第8.1.2条的规定设置防火幕的部位,宜设防护冷却水幕系统

-3 按本规范第8.1.1条、第8.1.4条规定应设置防火幕和甲级防火门确有困难时,应设置防火分隔水幕;当运景洞口设置特级防火卷帘或防火幕有困难时,宜设防火分隔水幕。

【解读】

a. 本条文中存在很明显的笔误问题,3个条款中的“未”字应该取消,不然语言逻辑不通,技术逻辑也不通。未设置防火幕,就无从谈起防护冷却,希望此条文在下次规范修编时,能进行校正。

b. 剧场的防火问题首先是将舞台与其他区域分隔开来。舞台口设置防火幕,是一种有效的防火间隔手段,设置防护冷却水幕保护的防火幕可以降低温升,减轻其构造断面及自重

c. 舞台口当未设置防火幕时,需采用防火分隔水幕作为防火间隔,但可能增加相当容积的消防储水量。舞台口采用“防火幕+防护冷却水幕”系统的消防储水量远小于防火分隔水幕系统,一般情况下宜优先采用前者。




8.3.8 水幕系统应同时具备下列三种启动供水泵和开启雨淋阀的控制方式:
-1 自动控制。
-2 消防控制室盘手动远控。
-3 水泵房现场应急操作、水幕系统的快开阀门,应位置明确、便于操作,并应设有明显的标志和保护装置。

【条文说明】

强调设置自动控制的同时,要求设置手动开启装置。剧场演出时,可将水幕系统的自动装置切换为人工控制状态,可以防止演出期间的误动作;非演时间,又可将系统的电动联动装置回到自动状态。


3. 《自动喷水灭火系统设计规范》JGJ57-2016

5.0.14 防护水幕系统的设计基本参数应符合表 5.0.14的规定:

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-1 防护冷却水幕的喷水点高度每增加1m,喷水强度应增加0.1L/(s·m),但超过9m时喷水强度仍采用1.0L/(s·m)

-2 系统持续喷水时间不应小于系统设置部位的耐火极限要求。

【解读】

从上述内容可以看出, 防护冷却水幕系统无高度限制 ,对于8m以上需防护冷却的对象,可采用防护冷却水幕系统保护。

6.1.5 防护冷却水幕应采用水幕喷头。7.1.16 防护冷却水幕的喷头宜布置成单排


三、感温雨淋阀


1. 概述

感温雨淋阀又称温控雨淋阀、感温释放阀,是自动喷水灭火系统中的一种小口径、定温自动开启的雨淋阀,也能手动、电动开启。产品规格:DN25~DN80。


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主要应用于门洞、窗口等范围处作防护冷却之用,也可用于设备、区域作定向防火分隔,及小区域的水喷雾灭火、控火,该阀为单进单出结构,进水与出水在一直线上,上部接口连接探测喷头。


感温喷头公称动作温度应高于环境温度30℃,一般有57℃、68℃、79℃、93℃等型号,用户可根据需要在感温喷头与阀体之间加连接管路,但不宜过长。


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2. 动作原理


当消防水源从进水口进入控制腔后,控制腔内压力大于进水口压力,从而将进水口压住密封,当火灾发生时探火感温喷头动作,控制腔内压力下降,密封圈组件上移,水从进水口流入管网,通过开式喷头进行隔火、降温(也可用于局部水喷雾灭火系统的灭火、控火)。


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3. 系统设计


当火灾发生时,由于感温喷头受热动作,控制腔泄压开启隔膜,水流通向开式水幕喷头,阻止火势蔓延。


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注:上图摘自04S206-P37


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说明:

1)此安装方式仅用于保护防火卷帘,有两个受火面的场所应双面布置防护冷却系统。

2)图中最大保护宽度B、喷头间距b、感温释放阀控制喷头数量应结合产品技术参数进行水力条件计算确定

3)手动供水管及手动开启阀的公称直径应与感温释放阀进水口公称直径相同。


四、问题解析


1. 防火幕

1.1 基本介绍

防火幕有两本产品标准,WH 0101-1996《舞台升降式刚性防火幕》(下文简称“标准一”)和GB 36726-2018《舞台机械 刚性防火隔离幕》(下文简称“标准二,前者为文化行业标准,后者为国家标准。

“标准一”第5.1.1条:“防火幕耐火极限不小于0.5小时”;“标准二”第4.4.1.1条:“幕体的耐火极限应不小于60min”。从标准的权威性和发布时间来看,建议按要求更高的“标准二”执行,即耐火极限不应小于1h。

1.2 水幕系统设计

按《剧场设计规范》第8.1.1条的规定设置防火幕的上部,应设防护冷却水幕系统, 按第8.1.2条的规定设置防火幕的上部,宜设防护冷却水幕系统 设置防护冷却水幕保护的防火幕可以降低温升,减轻其构造断面及自重。

除以上情况(《剧场设计规范》8.1.1及8.1.2)外,当设置了满足耐火极限要求的防火幕时,可不设置水幕系统进行保护。


2. 系统说明

2.1 系统形式

除采用感温雨淋阀的防护冷却水幕系统外,其余防护冷却水幕系统,其系统原理图如下:
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常规防护冷却水幕系统其控制原理及系统形式同雨淋系统,只不过喷头形式为水幕喷头。

2.2 系统设置

规范未强制要求防护冷却水幕系统独立设置,故可视情况确定其系统设置方式:

a. 当用于防火幕的防护冷却时,其防护冷却时间为1h,而剧场湿式自喷也为1h,则防护冷却水幕可与湿式自喷合用泵组、稳压设施等,但两个系统的报警阀组应并列设置

b. 当用于防火卷帘的防护冷却时,由于卷帘防护冷却时间通常为3h,则由于火灾延续时间不同,不宜与湿式自喷或其他系统合用,此时,防护冷却水幕系统宜独立设置。

2.3 系统流量计算

防护冷却水幕系统为开式系统,其设计流量计算应按雨淋报警阀控制的洒水喷头的流量之和确定(《喷规》9.1.9)

当与湿式自喷合用泵组时,泵组流量应按2个系统叠加考虑。

2.4 雨淋阀的联动控制

由于防火幕通常设置在净空高度较高的剧场等场所,一般情况下可采用电动启动雨淋阀,以保证阀组的及时响应和动作。

常规电动启动雨淋系统的雨淋阀同一报警区域内两只及以上独立的感温火灾探测器或一只感温火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号,作为雨淋阀组开启的联动触发信号。

防护冷却水幕系统,其雨淋阀应该在火灾蔓延至防火幕附近时、在需要防护冷却的时候才开启,故个人认为可参考卷帘的联动控制方式,可由防火幕任一侧距防火幕纵深5m内的2只火灾探测器(或探测器+手报)启动

说明:

通常大空间场所可采用光截面图像感烟探测器和线型光束感烟火灾探测器、图像式双波段火焰探测器、吸气式空气采样型感烟探测器,高度大于12m的空间场所宜同时选用两种及以上火灾参数的火灾探测器。


3. 水幕喷头

水幕喷头产品标准详见《自动喷水灭火系统 第13部分:水幕喷头》,根据使用用途可分为防火分隔用水幕喷头(代号G)及防护冷却用水幕喷(代号L),代号T:表示同时适用于防火分隔和防护冷却的通用型水幕喷头。

水幕喷头的参数及布水曲线详见国标图集20S206《自动喷水灭火设施安装》-P46。

3.1 基本参数

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从上面2个喷水曲线图可知,A-T型(通用型)水幕喷头在相同工作压力下,喷射距离更远。从使用角度,采用A-T型水幕喷头有助于扩大布置间距、可减少水幕喷头数量,让喷头布水更均匀,个人认为可优先采用。


3.2 喷头布置

根据《喷规》7.1.16条及条文说明可知,防护冷却水幕喷头的布置通常布置成单排,其喷头应当符合喷水强度和均匀布水的要求。水幕的喷水强度按直线分布衡量,并不能出现空白点。

防护冷却水幕喷头可按如下图所示的方式布置(参考19S910-P88):


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4. 设计举例
规范未对水幕喷头的布置间距做出规定,且 水幕喷头存在多种流量系数,故喷头布置变量较多,需对某些变量 进行假定后计算,进行得出规律。

4.1 试算

设某剧场舞台口处净高为15m,宽度为20m,按规范其喷水强度不应低于1.0L/(s.m),系统设计流量估算系数暂按1.3,则系统设计流量约26L/s(计算:20*1*1.3)。

选用ASTM A-T型水幕喷头,流量系数K=33,最不利点喷头工作压力为0.1MPa,则 设计 喷水量为 q= 33*根号 (10*0.1 )/60= 0.55L/s ,满足系统设计流量的总喷头数估算:26/(0.55*1.1)=43个,喷头布置间距:20/42=0.46m。

从上部计算可以看出,基于P46页水幕喷头的流量系数表,建议尽量选用流量系数较大的喷头,且可通过提高喷头工作压力,减少喷头数量,以节省系统造价。

4.2 复算

选用ASTM A-T型水幕喷头,流量系数K=33,最不利点喷头工作压力取0.4MPa,则最不利点喷头设计出流量为1.1L/s,满足系统设计流量的总喷头数估算:26/(1.1*1.1)=22个,则:

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喷头布置间距: 20/ 22 = 0.9 m, 喷头布置如下图所示

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舞台口两侧均存在可燃物,故于防火幕两侧均布置喷头,喷头单排布置,接各自独立雨淋阀组,系统设计流量仅考虑一侧的雨淋阀开启。按此间距布置,采用天正自带计算功能复核,计算结果如下:


系统设计总流量:25.95L/s,单位长度喷水强度:1.3L/(s.m),满足规范要求。最不利点喷头工作压力0.4MPa,水头损失0.14MPa,入口水压0.55MPa。


实际可选30L/s的消防泵(与湿式自喷合用泵组时,流量叠加),防护冷却时间为1h,一次防护用水量为108m?。



4.3 说明


a. 对于小场景应用系统,例如上述防护冷却水幕系统,可适当放大管径以降低系统设计流量,对造价影响非常有限,相对于整个系统造价,几乎可以忽略。


b. 《喷规》8.0.7规定的配水入口压力0.4MPa的要求主要在于均衡不同楼层配水管入口压力,实现系统的经济性与合理性,此处防护冷却水幕系统通常仅为单层单个配水管网,且系统很小,故适当突破0.4MPa,不存在任何问题,且有助于节省系统造价。



五、防护冷却系统与防护冷却水幕的区别及应用


1. 区别

防护冷却系统及防护冷却水幕均用于防火分隔设施的防护冷却,两者功能相似,但存在一些设计差异,2个系统的区别见下表:

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2. 应用

防护冷却系统和防护冷却水幕均可用于防火卷帘、防火玻璃墙的防护冷却,防护冷却系统为闭式系统,防护冷却水幕为开式系统。

2.1 防火玻璃墙

当用于防火玻璃墙的防护冷却时,防护冷却水幕系统的设计用水量通常远大于防护冷却系统。

商业步行街防火玻璃墙的防护冷却通常采用防护冷却系统,而不采用防护冷却水幕,当需防护的防火玻璃墙高度超过8m时,则不能采用防护冷却系统,而应采用防护冷却水幕。

2.2 防火卷帘

对于防火卷帘的防护冷却,由于防火卷帘很多时候满足相应耐火极限,满足完整性、隔热性的要求,此时,可不设置防护冷却设施。如建筑专业必须采用非隔热性防火卷帘时,可采用水雾式防火卷帘

水雾式防火卷帘其系统用水量远小于防护冷却系统及防护冷却水幕系统 ,有利于节水,水雾式防火卷帘的系统设计,此处不做深入探讨,其设计可参考国标图集12J609《防火门窗》中相关内容。

2.3 防火幕

针对剧场、会堂等防火幕的防护冷却,只能采用防护冷却水幕 ,这是防护冷却水幕与防护冷却系统应用场所最大不同的地方。


本话题完结~!


相关资料推荐:

冷却水系统设计

https://ziliao.co188.com/p63278151.html



知识点:防护冷却水幕系统设计


全部回复(2 )

只看楼主 我来说两句抢地板
  • tanletiger
    tanletiger 沙发

    请问舞台的防火冷却水幕的两侧设置水幕喷头还是一侧设置水幕喷头?

    2022-10-28 10:39:28

    回复 举报
    赞同0
  • arn1234
    arn1234 板凳

    很细致,很专业,感谢分享,学习了

    2022-10-25 15:22:25

    回复 举报
    赞同0
这个家伙什么也没有留下。。。

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