澳門大學橫琴校區變電站水噴霧設計介紹

沈妙芳

廣州珠江外資建筑設計院有限公司

澳門大學橫琴校區變電站水噴霧設計介紹

沈妙芳

廣州珠江外資建筑設計院有限公司

Design Introduction on Water Spray System Applied in Substation at Macau University Hengqin Campus

通過對澳門大學橫琴校區變電站的水噴霧設計過程的概述，比較國內與港澳地區消防設計的不同之處。

水噴霧設計；噴霧強度；啟動

1 水噴霧滅火系統的特點

1.1 系統組成

水噴霧滅火系統是一種固定滅火系統。它的優點是性能可靠、適用范圍廣、維護簡便、不污染環境等。水噴霧滅火系統主要由水源、水壓保持系統、高壓水泵、輸水管道、報警系統及滅火控制系統組成。水噴霧滅火系統的水源接自自來水。

1.2 滅火機理

發生火災時自動啟動高壓泵產生高壓水通過噴頭形成霧狀水(霧狀水平均粒徑為100～700微米)，這些水粒在燃燒區迅速汽化，一方面對燃燒變壓器冷卻，同時形成的水幕(汽化水)將空氣與變壓器隔絕，產生窒息而滅火。從啟動消防系統到火完全熄滅，整個過程十分迅速。該系統安裝噴霧噴頭，噴頭噴水由火災自動探測報警裝置通過閥來控制。

水噴霧滅火系統的維護應按照防火規程要求做到定期試噴。并在變電站內的適當位置設置綜合水泵房和蓄水池。

2 工程概況

由于本項目相關的報批、驗收等原因，需按照澳門的相關規范設計。

本工程位于橫琴島澳門大學新校區內的北端，總建筑面積2843.76平方米，其中地上建筑面積為1768.76平方米，地庫建筑面積為1075平方米，建筑高度為10.4米。地面層設有3個220/110Kv的變壓器、配電柜等及地庫設備層等。根據澳門《消防安全規章》第五條樓宇之分類按建筑物用途級別為：使用組Ⅵ分組C；按高度級別為：M級。

3 系統設計

3.1 設計參數

為了更好地了解澳門地區變電站的實際情況，使設計可以滿足使用要求及消防驗收。我們考察了澳門已建變電站，查閱了相關文獻資料，澳門地區的變壓器房滅火是由固定自動灑水式滅火系統—“Sprinklers”系統，和固定噴霧式自動滅火系統—“Spray”系統兩個系統組成。其中“Sprinklers”系統主要是用于早期探測及撲滅初起火災。當變壓器發生火災事故時，“Sprin?klers”系統啟動后的兩分鐘由自動控制系統或現場負責人手動操作啟動“Spray”系統。火災自動探測報警系統由煙感及溫感探測組成，為防止誤操作，報警后運行人員到現場確認為火災再啟動消防系統。

3.1.1 “Sprinklers”系統

(1)設計參數

Sprinklers系統的特征參數為：風險等級為嚴重風險等級。噴放強度q=12.2 L/min·m2，變壓器室面積A=77.08m2，噴頭工作面積為82.5m2，最不利點的噴頭的噴放壓力1kg/cm2，流量為80 L/min。

(2)水量計算

Qa=A×q=77.08×12.2=940.376 L/min=15.67 L/s

3.2 “Spray”系統

3.2.1 設計參數

變壓器的尺寸為6.85m(L)×6.9m(W)×5.5m(H)

Spray系統的特征參數為：風險等級為嚴重風險等級。噴放強度q=10.2 L/min·m2，變壓器有效保護面積A=2×6.85×5.5+2×6.9×5.5+6.85×6.9=198.515m2，最不利點的噴頭的噴放壓力1kg/cm2，流量為80 L/min。

3.2.2 水量計算

Qa=A×q=198.515×10.2=2024.853 L/min=33.75 L/s

3.2.3 水池的容積

發生火災的時候，我們考慮水量的消耗，為以下的情形之一：

·火災只發生在一個變壓器室。

·Sprinklers系統啟動后的兩分鐘啟動噴霧系統。

·噴霧系統滅火時間為30分鐘。

系統的流量為33.75 L/s。（與Sprinkles系統的流量無關）

噴霧系統要求滅火時間為30分鐘。消防水池的容積為V=33.75×30×60=60750L

3.3 布置水霧噴頭的要求及參數

水霧噴頭噴灑平面圖

變壓器立面圖

(1)變壓器的形狀凹凸不平，而且有很多突出物，也可以將圖形略為加大的幾何圖形，結合美國NFPA-15中4—8.2規定：噴頭的位置應能將保護區用噴霧覆蓋住。為使水霧完全覆蓋，不出現空白，必須保證矩形布置時的噴頭間距不大于1.4R。由于水霧噴頭噴射的霧狀水滴是不連續的間斷水滴，所以具有良好的電絕緣性能，因此水噴霧用于撲滅電氣設備火災。但是，水霧噴頭和管道，均要與帶電的電器部件保持一定的距離。

(2)噴頭布置要求以規定的噴霧強度完全覆蓋整個變壓器表面，以達到利用水霧的直接噴射變壓器使火災窒息及冷卻效果，水對變壓器的沖擊能使變壓器迅速降溫，并可去除變壓器表面的含油積炭，有利于水膜的形成，在保證噴射水霧在變壓器表面成膜效果的前提下，盡量使噴頭靠近被保護表面，以減少火焰的熱氣流與風對水霧的影響，減少水霧在穿越被火焰加熱的空間時氣化損。根據國內進行的噴水成膜性能試驗并參照國外的有關規定，要求噴頭與被保護對象表面之間的距離不大于0.7m。

(3)水霧噴頭采用ZSTWB34/120型離心式水霧噴頭，在確保最不利點工作為0.35MPa時，水霧噴頭的流量為：63L/min，起始水霧噴頭工作壓力為0.36MPa，流量為64.7L/min；噴灑出角度為120度。噴灑頭距保護對象0.7m時，每個水霧噴頭噴灑的面積為4.6平方米。

(4)對保護對象采用三層環形水霧保護，每層水霧噴頭在最不利點工作壓力0.35MPa時，流量為1149L/min。

4 國內與港澳地區的水噴霧系統的比較

國內水噴霧滅火系統中的設計噴霧強度與持續噴霧時間是根據防護目的和保護對象來確定。像變電站以滅火為主要防護目的的噴霧強度為20L/min·m2,火災延續時間按0.4h計,系統的總供水量為同時工作噴嘴的流量之和，從而計算出系統的水池容量以及選出合適的消防泵。而且系統中的雨淋閥啟動方式大多數都是采用干式傳動。

港澳地區水噴霧滅火系統中的設計噴霧強度是根據該建筑物的風險等級來確定，系統的總供水量是滅火時間內的系統流量，水泵的選擇則需根據該建筑物風險等級以及揚程來確定。系統中的雨淋閥啟動方式大多數都是采用濕式傳動。

5 結束語

該變電站已通過竣工驗收。隨著橫琴新校區的開發建設，相關的澳門地區的工程亦會越來越多，要如何執行港澳地區相關規章，符合當地政府部門的要求，仍需我們在今后的工作中繼續探討。

[1]GB 50219-95.水噴霧滅火系統設計規范[S].北京:中國計劃出版社.

[2]建筑給水排水設計手冊[S].中國建筑工業出版社.

[3]防火安全規章.第24/95/M號法令.

[4]《Fixed firefighting systems—Automatic sprinkler systems—Design,installation and maintenance》BS EN 12845:2004+A2:2009.