柴油發電機房自動滅火系統的探討

李 龍

廈門市住宅設計院有限公司，福建 廈門 361000

1 工程概況

本項目為廈門市某小學，共四棟樓，其中地下室為二類汽車庫和設備用房，上部為三棟四層教學樓和一棟單層公建。建筑耐火等級為一級，地上總建筑面積14041.80m2，地下建筑建筑面積8233.26m2，建筑最高高度19.00m。單層公建功能包括柴油發電機房和門衛管理用房，不在地下室范圍線內，其中柴油發電機房43m2，層高4.5m，吊頂下3.7m，建筑的黃海標高為10m。機房內有2.4m2儲油間，內設儲量不超1m3的密閉油箱，柴油發電機功率250kW，長寬高分別為3.6m×1.2m×1.8m。室外消防用水量由兩路市政給水管提供。消防水池儲存有效容積252t的室內消防用水量。室內消火栓泵15L/s，揚程60m；噴淋泵40L/s，揚程60m。

2 柴油發電機的火災類型和滅火形式

柴油發電機是小型應急發電設備的一種，以柴油為燃料轉化成電能的的動力機械。柴油發電機房火災類型主要包括以下三類：一是可燃液體火災：柴油屬丙類可燃液體，發電機的輸油管路和密閉油箱等出現漏油燃燒引起的火災；二是帶電火災：柴油發電機供配電線路短路過載、接觸不良、接地故障、配電箱等不宜斷電的電氣設備帶電燃燒引起的火災；三是固體物質火災：柴油發電機房的電線包裹，元器件表面或其他固體材料燃燒引起的火災。

柴油發電機房的裝修采用的是不燃性裝修材料，與其他部位分隔采用耐火極限不低于2.00h的防火隔墻和1.50h的不燃性樓板，所以本身比較高的防火性能，能在緊急情況下保證發電，但還是存在火災危險性，應該設置必要的火災報警和滅火設施。根據《建筑設計防火規范》 GB50016-2014（2018年版）第5.4.13條規定［1］：布置在民用建筑內的柴油發電機房應設置與柴油發電機容量和建筑規模相適應的滅火設施，當建筑內其他部位設置自動噴水滅火系統時，機房內應設置自動噴水滅火系統。因此結合本項目的情況分析，對柴油發電機房采用自動噴淋滅火系統，水噴霧滅火系統和七氟丙烷氣體滅火系統分別進行配置計算分析。

3 動噴淋滅火系統［2］

自動噴淋滅火系統由水池水箱，噴淋泵，濕式報警閥，管道，閉式噴頭和末端試水裝置組成。地下室車庫已經設有自動噴淋系統，可直接從原地下室噴淋泵的濕式報警閥后接出噴淋主管埋地敷設至柴油發電機房，發電機房內單獨設置水流指示器。柴油發電機房火災危險等級按中危I級設計，噴水強度6L/min·m2，最不利噴頭工作壓力取值0.10MPa，發電機房噴淋設計流量15L/s，火災延續時間按1h。

圖1 柴油發電機房噴淋布置圖

火災時室內溫度升高到68℃后，閉式噴頭玻璃球破裂，噴頭噴水，水流指示器報警，濕式報警閥壓力開關和屋頂消防水箱流量開關動作，聯動啟動噴淋泵，對防護區進行噴水保護。

4 水噴霧滅火系統

水噴霧滅火系統利用水霧噴頭將水細化成粒徑極小的水霧進行噴射。水噴霧比普通水噴淋滅火有更大的換熱面積，所以能更好的吸收熱能，還兼有冷卻窒息功能，所以具有良好的電絕緣性，適合用于對柴油發電機的保護。水噴霧系統由水泵水箱，雨淋閥，管道和水霧噴頭組成。考慮柴油發電機和車庫不同時發生火災，將水噴霧系統與自動噴淋系統共用噴淋水泵，設計從地下室噴淋泵出水環網上接第出主管至工具間，并在工具間內設置雨淋報警閥。根據《水噴霧滅火系統技術規范》GB50219-2014的要求［3］：系統的設計參數采用如下：

①水霧噴頭采用高速離心物化噴頭，K=33.7，霧化角120°，工作壓力不應小于0.35MPa，取0.40MPa；水霧噴頭的流量為33.7×（10×0.40）0.5=67.4L/min；

②水噴霧設計強度為20L/min·m2，持續供給時間0.5h。

③柴油發電機尺寸為3.6m×1.2m×1.8m，除了發電機后側排風管接風井無法布置噴頭之外，在其他四周和儲油間設置水霧噴頭，每個面所需至少噴頭數為3.6×1.8×20/67.4=1.93取2個，3.6×1.2×20/67.4=1.28取2個，1.2×1.8×20/67.4=0.65取1個。

④噴頭距離發電機0.8m，水霧錐底圓半徑為0.8×tan60°=1.39m，按水霧能完全覆蓋保護對象進行布置噴頭復核最少噴頭數滿足要求。

系統布置如下圖，水噴霧設計流量15L/s。

圖2 柴油發電機房水噴霧布置圖

水噴霧系統選用采用電動啟動來控制雨淋閥，當發生火災時，火災探測器動作后將火災信號傳導火災報警控制器，消防聯動控制器打開雨淋閥上電磁閥，閥前水流進入管道并觸發壓力開關啟動噴淋水泵，通過水霧噴頭進行噴霧滅火。系統還應能手動控制和應急機械啟動。

5 七氟丙烷柜式滅火系統

七氟丙烷滅火系統屬于潔凈氣體滅火系統［4］，具有不錯的氣相電絕緣性，在目前市場上廣泛使用。七氟丙烷滅火機理主要是中斷鏈式反應自由基，滅火速度極快，以全淹沒方式讓整個防護區充滿滅火劑達到滅火效果。七氟丙烷分有管網氣體滅火系統和無管網氣體滅火系統。本項目防護區面積較小，適合采用無管網系統。無管網系統的設計主要包括氣體滅火用量計算和泄壓面積計算。

5.1 七氟丙烷用量

①海拔高度修正系數使用內插法取值得K=0.999。

②發電機房的面積43m2，板下凈高為4.5-0.12（板厚）=4.38m，則防護區體積為V=43m2×4.38m=188.34m3

③滅火劑過熱蒸汽在101kPa大氣壓和防護區最低環境溫度下的質量體積為S=0.12177m3/kg

④滅火設計濃度C1取9%。七氟丙烷的無毒性反應濃度為9%，有毒性反應濃度為10.5%，七氟丙烷的設計濃度一般小于10%才對人體安全。

計算得七氟丙烷設計用量為153kg，擬采用兩臺90L的七氟丙烷柜，每臺柜考慮的七氟丙烷滅火劑剩余量按3kg?？們Υ媪繛?53+2×3=159m3，故設計采用2臺90L七氟丙烷柜，每臺充裝量為80kg。

5.2 泄壓口計算

采用氣體滅火系統的防護區處于密閉環境，當滅火劑開始噴放會增加防護區內壓，影響結構安全，故而系統需要開設泄壓口來保證結構安全性，控制壓強P ≤1200Pa。防護區的泄壓口面積計算公式為F=0.15WP0.5/T。七氟丙烷遇熱時產物主要成分是氫氟酸，酸性很強，會對精密設備和人體造成傷害，所以七氟丙烷噴放時間要盡量短，設計噴放時間T取10s。求得系統的泄壓口面積為0.07m2，選取采用300mm×300mm的機械式泄壓閥（泄壓面積0.072m2）進行泄壓。七氟丙烷滅火劑密度大于空氣，泄壓口安裝位置應盡量高減少藥劑損失，安裝高度至少達到防護區凈高的2/3以上，吊頂下安裝即可滿足要求。

圖3 柴油發電機房柜式七氟丙烷布置圖

當柴油發電機房內發生火災時，感煙探測器先行給出信號報警時，氣體滅火控制盤控制聲光警報器發出報警信號，提醒人員對進行火災確認或逃離；當溫度繼續升高感溫探測器動作后，聯動關閉一切開口部位，經過30s延時后發出指令，氣體滅火控制盤控制噴嘴釋放滅火劑對防護區進行滅火。

6 總結

以上三種自動滅火形式均能有效的撲滅柴油發電機的火災，但是各個系統各有不足之處：自動噴淋滅火系統系統可能存在導電隱患；水噴霧系統只對柴油發電機和儲油間進行保護，安裝于發電機周邊四周對發電機檢修維護有一定程度影響；七氟丙烷較其他兩個系統造價昂貴，對空間密閉性和消防聯動系統要求都較高。選用自動滅火系統時根據建筑總體情況、柴油發電機房規模、后期維護使用、滅火后損失接受度等多方面綜合考慮，并結合當地圖審與消防的意見，進行對比分析后選擇適合的滅火系統。