FM 項目消防系統設計介紹和思考

楊俊晨，李自超，王明陽

（中衡設計集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215000）

0 前言

FM 為“Factory Mutual”的縮寫，作為保險公司，其對水消防系統的要求為“可靠”，主要體現在幾方面。

1 噴淋水泵的選型和位置

對于一般的國內項目而言，從造價的角度來考慮，建筑工程一般采用2 臺（1 用1 備）電動噴淋主泵的模式；《消防給水及消火栓系統技術規范》[1]6.1.10 中，對不設置高位消防水箱的工業項目，文字表達為“宜”采用柴油主泵；同時，對于設置柴油泵的非FM 工程，國標要求電動泵為“執勤”（duty）主泵，柴油泵為備用主泵。然而，FM 為保證噴淋系統作用的可靠性，要求必須采用柴油泵系統，且噴淋柴油泵為“執勤”（duty）主泵，相應電動泵為備用主泵。同時，為了杜絕柴油噴淋泵因內澇影響而失效的可能性，FM 項目要求噴淋柴油泵必須設置在地面以上，不得設置于地下。這個要求產生了3 種設計情況：①所有消防系統水泵和消防水池位于地上；②消防水池位于地下，柴油噴淋泵位于地上（軸流深井泵），其他消防系統水泵位于地下；③消防水池位于地下，所有消防系統水泵都設置在地上（全部為軸流深井泵）。采用消防軸流深井泵的優點是減少地下水泵房的面積，從而降低土建成本。但是由于其造價高于普通臥式水泵或立式水泵40%以上，所以采用B 和C 方案需要結合其他專業綜合考慮。需要注意的是，當采用軸流深井泵時，《消防給水及消火栓系統技術規范》[1]5.1.9 要求：“深井泵第一個葉輪底部應低于消防水池的最低有效水位線”；筆者經咨詢不同品牌的FM 水泵供貨商后發現，其要求的水泵最小淹沒深度數值差異較大，1.5~3.0m 均有。故對設置軸流深井泵的項目，其消防水池有效（無效）水位的設定須要得到特別關注。

2 水泵房消防管道路由設計

FM 設計要求中對噴淋管道路由設計及其附件位置有很多細致的要求。

（1）為了保持水泵入口端吸水的穩定性，FM 設計報告不建議設計水泵入口過濾器。國標《消防給水及消火栓系統技術規范》[1]5.1.15 中表達是“可”設置過濾器。國標規范的實施指南解釋為入口過濾器用于阻擋管道內部的銹蝕顆粒。筆者在現場調研中發現，多數水泵入口過濾器采用Y 型過濾器。該過濾器的濾網清洗需要“異位清洗”，即拆卸掉法蘭盤后拿出濾網進行清洗，相對煩瑣。在此種情況下，保證過濾器始終處于“清潔”的工作狀態給業主管理水平提出了很高要求。因此，在FM 不同意設計水泵入口過濾器的基礎上，筆者建議水泵入口管道采用不銹鋼管道來降低管道銹蝕現象，同時在消防水池補水口設置過濾器。因為消防水池補水管道通常小于噴淋水泵吸水管道管徑，相應的管道過濾器維護工作量大大降低。

（2）FM 要求和國標圖紙對泄壓安全閥的安裝位置有不同要求。FM 要求泄壓安全閥安裝在水泵出口止回閥的上游，前端不能有其他控制閥門且泄壓管道獨立設計；而國標圖集5.1.16 中：安全閥被設置在止回閥下游，其前端設置了控制閥門，泄壓管道與測試管道可以合并。筆者經與一些審圖老師溝通，按照FM 要求設計水泵管路基本都可順利通過審圖。另外，FM 在對水泵流程測試裝置上游10 倍管徑直線段和下游5 倍管徑直線段的審核非常嚴格，旨在保證測試的準確性。故在設計消防泵房時，設計師需要充分考慮測試管道的安裝空間。

（3）FM 對柴油泵柴油量和油路管道的設置比國標嚴格。國標[1]5.1.8 明確了柴油泵自帶柴油的容積為1.5L/kW，但是沒有明確柴油的供給時間，理論上不小于規范上要求的噴淋系統工作時間即可。FM 報告要求油箱容積應按照消防用油和冷卻用量確定，按不小于5.0L/kW 加10%的余量來計算且供給時間不得小于15h。本工程噴淋水泵功率為185kW，故柴油量計算值為185×5×1.1=1017.5L。經咨詢廠家，柴油泵配套油箱有效容積為280gal（1060L），柴油泵耗油量為10.3gal/h，連續供油時間為280×0.9/10.3=24h，滿足FM 要求。國標中對油箱位置要求不嚴格，就近放置在柴油機依可。FM 則要求柴油箱必須獨立放置于柴油箱間內，為確保柴油不會泄露于泵房內產生危險，FM 同時要求柴油箱設置為雙層模式（配套漏泄檢測器）或柴油間內設計足夠高的門檻儲存泄露的柴油。為了保證油箱的供油口應高于柴油機油泵中心標高且油箱回油口位置不超過柴油機油泵的最大靜壓力，建議設置了管道溝來放置供回油管道和控制柜至柴油機的感壓管管道。確保這個泵房內管道排列井然有序。

另外，FM 報告中的管道安裝細節舉例有：

（1）若柴油箱為雙層油箱，則需要在內油箱和外油箱分別設置一組呼吸閥，呼吸閥安裝于室外。

（2）油箱的供回油管道不能用銅管，應該采用不銹鋼管，且不能安裝任何閥門。

（3）柴油機運行須確保足夠氧氣，泵房設計時必須確保進風和排風量（消防工程師提資，通風工程師設計），以滿足柴油機安全運行的要求

（4）柴油泵必須配套獨立的排煙系統，排煙口設置柔性街頭，排煙管采用碳鋼或者不銹鋼管，并應覆蓋絕緣高溫材料。

3 冷卻塔噴淋設計

冷卻塔本工程FM 要求冷卻塔為FM 認證。若因造價原因選擇了非FM 認證冷卻塔，則須在冷卻塔內設置自動噴淋系統。參照NFPA13[2]和NFPA14 的要求，填料上方噴水強度為20.4mm/min。采用雨淋系統，啟動條件為干式傳動管道。需要注意的是：除了冷卻塔填料需要噴淋保護外，其風扇處也需要噴淋保護，且橫流冷卻塔和逆流冷卻塔的噴淋強度要求不同。

由于冷卻塔采用開式雨淋系統，動作時一個防護區域內的噴頭同時打開，故需要通過供水管道上設置止回閥來劃分合理的雨淋動作分區，保證噴淋水泵能力和消防水池容量滿足要求。

4 集中管道下噴淋設計

FM 報告要求因為綜合管架下噴頭的設置要求與國標不同。自噴規范中7.2.3 的要求為：K161 及其以上的區域的綜合管架（風管）大于0.6m 時，加設噴頭；其余區域當綜合管架大于1.2m 時，加設噴頭。國標對于加設的噴頭僅有擋水板面積的要求（不小于0.12m2）。坦率地說，國標的規定相對粗糙。在實際工程案例中，0.12m2的擋水板通常為直徑0.4m 的圓形或者0.35m 邊長的正方形；而管道間凈距通常都在0.1~0.15m。對于DN100 左右的管道，0.12m2的擋水板集熱效果十分有限。FM 針對綜合管架下噴淋頭的布置則嚴格地多：當圓形風管或者綜合管架下需要設計噴頭時，需要安裝集熱板，其寬度不得小于障礙物的總寬度；障礙物寬度在0.6~1.2m 時，安裝1 個噴頭；障礙物寬度在1.2~3.0m時，安裝2 個噴頭。筆者認為FM 的要求更為嚴謹，只能通過足夠大的集熱面積才能保證噴淋頭正常受熱爆裂，啟動噴淋系統。本工程集熱照采用5mm 的不燃塑料。綜合管架下設置集熱板如圖1 所示。

圖1 綜合管架下設置集熱板

需要注意的是，因為FM 要求當障礙物寬度在1.2~3.0m 時，安裝2 個噴頭，故管架下噴淋頭數量很多，通常需要單獨設計一根噴淋主管來供給管架下噴頭。由此引申到貨架內噴淋的設置。同樣，在《自動噴水滅火系統設計規范》[3]中要求貨架內噴淋設置不小于0.12m2的擋水板，而集熱板需要設置在貨架內有貨架公司提供，消防設計師在設計貨架內噴淋系統時須注意和貨架供應商溝通清楚。貨架內集熱板如圖2 所示。

圖2 貨架內集熱板

5 變電所自動滅火系統

本工程FM 要求變電所內采用自動滅火系統，通常采用FM200 等氣體滅火系統較多，但是FM200 系統在作用時存在吸熱結露，釋放有毒氣溶膠等缺點[4]。采用IG541 系統存在鋼瓶受弱酸腐蝕破裂的隱患。由FM 報告會提出采用火探管滅火系統作為解決方案?；鹛焦軠缁鹣到y分為直接式和間接式，FM 認證產品均為間接式?；鹛焦軠缁鹣到y的優點是直接針對防護設備進行探測和滅火，精準探測，無須任何電源，無須專門的煙感和溫感，更加快速高效。若采用氣體滅火，則滅火啟動時基本防護區內設備已經發生明顯的燃燒和有擴大的趨勢；藥劑用量按照整個防護區計算，設計用量要大。該系統缺點是不能和火災報警進行聯動，發生火災直接噴放。具體項目中應根據實際情況進行方案比選。

6 天窗下噴淋設計

FM 排煙天窗下的噴淋設計有3 種要求。

（1）對于自然排煙口，以不超過1.2m 的直線間距和1.5m2的面積間距，在排放口正下方安裝快速響應噴淋頭。

（2）安裝配有標準響應182℃熱啟動裝置且經FM認證的排煙設計師。

（3）將排煙系統與火災探測器以及噴淋水流指示器進行雙重連鎖。

對于（1）和（2）要求，筆者無異議；然而對于（3），筆者目前持不同觀點。首先，經查閱相關規范[5-6]，其對排煙天窗的開啟條件為“同一防煙分區內的兩只獨立的火災探測器的報警信號”，并沒有水流指示器作為其開啟信號的要求。其次，火災總類很多：有時燃燒物發熱量明顯，有時燃燒物發熱量不明顯但是排煙量明顯。若噴淋靜止導致排煙天窗不開，有可能發生煙氣聚集的現象，導致更大的危險。經與消防驗收工程時溝通，目前消防驗收規程中也未將噴淋系統動作作為排煙天窗開啟的條件。故在這里肯定有關單位進行調研后澄清。

7 結語

（1）設置軸流深井泵的項目，其有效（無效）水位的設計計算需要特別注意。建議找多家水泵供貨商提供選擇技術支持，以便合理化設計。

（2）橫流冷卻塔和閉式逆流冷卻塔噴淋參數不同，設計時須根據實際采購的塔型來確定設計參數；同時因為冷卻塔噴淋為開式系統，須復核其開式噴淋系統動作時是否超出原噴淋水泵能力和消防水池容積。

（3）噴淋擋水板和集熱照為兩種功能，作用不同，不能相互替代，應按照有關要求精細設計。

（4）火探管滅火系統為電氣房間滅火提供了一個解決方案

（5）噴淋系統動作是否排煙天窗動作條件，還需要有關專家進一步討論研究