淺談格柵類吊頂噴頭設置位置對滅火性能的影響

吳燁森 劉曉宇 王鵬

摘 要 格柵吊頂通透性對自動噴水系統滅火效果的影響尚無定論，對噴頭選型的影響主要體現在布水性能和動作時間兩方面。通過格柵吊頂參數的變化進行實驗，研究不同安裝方式下不同噴頭滅火效果與格柵吊頂參數的關系。

關鍵詞 格柵吊頂;噴頭設置;滅火性能

1實驗設計

實驗地點為某施工現場，場所四周完全敞開，自然排煙可以滿足規范中對于排煙的要求，不考慮機械排煙的影響。

實驗頂棚距地面4.2m，吊頂距離地面2.9m，噴頭位于吊頂中央正上方。實驗區尺寸為2.0m×2.0m;方形格柵寬1.5cm，布置間距8.5cm，鏤空率為72.25%;U型方通寬3cm，布置間隔7cm，鏤空率為70%。根據國家標準，實驗采用噴頭灑水滅木垛火。木垛采用杉木條，堆放方式為：奇數層0.04m×0.06m×0.80m×5根，偶數層0.04m×0.06m×0.50m×8根，木條間距0.05m，共10層。木垛位于噴頭的正下方，距地面高度30cm，點火源為柴油浸潤過的木條，點火位置為木垛下部間隙[1]。

2試驗結果

鏤空率為70%的方通影響下的兩組閉式噴頭滅木垛火的試驗。在計時330s時木垛火自由燃燒的火焰高度開始保持不變，進入穩定燃燒階段;計時420s時格柵間隙內的下垂型噴頭玻璃體破裂，噴頭動作;計時424s，即噴頭動作4s后，在水噴淋的作用下熱煙氣下沉，出現分層現象;計時450s，即噴頭動作30s后，在水噴淋的作用下位于木垛表層的火焰全部被撲滅，僅木垛內部有火源;計時468s，即噴頭動作48s后，在水噴淋的作用下木垛火全部被撲滅[2]。

3實驗結果分析與討論

3.1 噴頭設置方向對滅火及產煙效果的影響

根據GB50084-2001（2005年版）《自動噴水滅火系統設計規范》的規定，實驗中采用方通吊頂時，噴頭應設于頂板下，采用直立型噴頭。規范考慮通透性的吊頂將噴頭設置在頂板下，是為了使噴頭便于接觸火災熱氣流，同時噴淋系統的配水管是沿梁下布置的，火災熱氣流將在上升至頂板后開始水平蔓延，只有在頂板下安裝直立型噴頭，噴頭熱敏元件才能盡早動作。

3.2 噴頭與格柵設置高度對滅火效果的影響

在自動噴水滅火系統中，閉式噴頭響應的快慢決定了系統控火滅火的效能，而頂棚射流的溫度和速度是啟動閉式噴頭的重要條件。位于方通間隙中的下垂型噴頭先于方通上方的直立型噴頭動作，頂棚射流導致頂棚的溫升速度可能會低于下方可燃物燃燒直接導致溫度升高的速度。利用FDS對火源上方豎向的溫度變化進行了模擬研究。

模型建立如下：建筑層高度選用常見的4種，分別為3.6、3.9、4.2、4.5m。房間地面尺寸為10m×10m，地面采用木垛火，火源位于房間的正中間，熱釋放速率峰值為333kW，房間通風情況良好。房間模型圖如圖1所示。

通過模擬得到，在4個層高的不同工況下，當火源中心點上方頂棚處的溫度達到噴頭響應溫度68℃時，中心點軸線上其余位置的溫度分布，如圖2所示。

當火源中心點上方頂棚處的溫度達到噴頭響應溫度68℃時，中心點軸線上達到68℃的高度。

隨著建筑層高的增大，當火源中心點上方頂棚處的溫度達到噴頭響應溫度68℃時，火源中心豎向達到68℃的水平高度也在上升。

以層高3.9m為例，當格柵設置在3.5m及以下的位置時，如在格柵上、下同時設置噴頭，當格柵下部發生火災時，格柵下方的噴頭有可能會先于格柵上方的噴頭動作，同時由于下方噴頭無遮擋，滅火響應時間和效果會遠大于上方噴頭;當格柵設置在3.5m以上的位置時，如在格柵上、下同時設置噴頭，當格柵下部發生火災時，格柵上方的噴頭則有可能會先于格柵下方的噴頭動作。

4結束語

用于試驗的格柵吊頂加工所需費用較高，改變一次試驗條件需耗費較大的人力、財力和較長的時間周期。因此，在滅火性能試驗研究過程中僅對市場上常用的一種格柵形式進行研究，著重研究U型方通對該類場所自動噴水滅火系統噴頭滅火性能的影響，并對火源上方豎向溫度變化進行了模擬研究。試驗研究和模擬數據表明：對于設置格柵吊頂的場所，合理設置噴頭的高度對于噴頭的及時響應起著十分關鍵的作用。格柵設置在一定的高度時，在格柵下方設置噴頭的可靠性優于在格柵上方設置噴頭。試驗結果還需要在大尺度的實驗室中進行多組數據的反復驗證，或借助火災模擬軟件對不同鏤空率的不同格柵設置形式影響下進行反復模擬試驗。

參考文獻

[1] 高兵，李英，姚斌，等.格柵類通透性吊頂對自動噴水滅火系統水量分布影響的實驗研究[J].火災科學，2006，15（3）：184-188.

[2] 高兵，姚斌.格柵類通透性吊頂對水噴淋控火性能影響的實驗研究[J].火災科學，2008，17（4）：244-249.