某數據中心柴油發電機房水噴霧系統改造設計

耿牧歌，李 鴦

（1.中國移動通信集團設計院有限公司山東分公司，山東 濟南 250000；2.濟南城建集團有限公司設計研究院，山東 濟南 250000）

柴油發電機組為數據中心的重要組成部分之一，一旦發生火災，危害影響較大，因此落實柴油發電機房的消防保護工作非常重要。

1 自動滅火系統的選擇分析

待改造柴油發電機房總面積約1 040 m2，建筑內已安置10 臺柴油發電機，共有7 種不同型號的柴油發電機。

目前該柴油機房內無自動滅火系統，面臨的安全風險相對較大。因此本次將水噴霧滅火系統作為改造工程中自動滅火系統的首要選擇。

2 水噴霧滅火系統的設計

2.1 水噴霧滅火系統的設計參數

結合GB 50219—2014《水噴霧滅火系統技術規范》規章制度的了解，水噴霧滅火系統供給強度定為20 L/min·m2，持續供給時間為0.5 h，響應時間為60 s，水霧噴頭的工作壓力不小于0.35 MPa。

2.2 報警閥選型與布置

通過對GB 50219—2014《水噴霧滅火系統技術規范》的了解發現，一般響應時間低于120 s 的范圍內，需要設置自動雨淋報警裝置。柴油發電機房內現有10臺柴油發電機，需要設置10 組雨淋閥組，對應每臺柴油發電機。

2.3 噴頭的選型與布置

結合實際情況發現，水噴霧滅火系統噴頭設置是整體安全性和消防成效的關鍵所在，因此應將噴頭噴射方向有效利用，確保其能充分噴向所有區域[1]。水噴霧系統噴頭的布置有立體布置法和平面布置法兩種形式[2]。

本次設計考慮到需保護柴油發電機基礎高度均在2 m 左右，側表面積較大，因此優先采用立體布置法。

由于水噴霧對于柴油發電機的保護面積，應按照完全包絡保護對象的外表面面積來計算，在保證最小的供給強度20 L/min·m2的前提下，噴頭完全布置在柴油發電機頂部，會導致噴頭間隔距離不斷縮小，噴射水霧逐漸加強，部分重復噴射的區域會發生相互碰撞，致使霧滴變大，從而達到最佳消防效果。正常適宜的消防噴頭間距以水霧錐底圓半徑的1～1.4 倍為宜[3]。

依據《04S209 自動噴水與水噴霧滅火設施安裝》圖集選擇水霧噴頭，噴頭大樣如圖1 所示，具體參數見表1。

表1 水霧噴頭規格及參數

圖1 噴頭大樣圖

2.3.1 水霧噴頭流量計算

水霧噴頭的流量應按下式計算

式中：q 為水霧噴頭的流量（L/min）；P 為水霧噴頭的工作壓力（MPa）；K 為水霧噴頭的流量系數，取值由噴頭制造商提供。

噴頭流量計算表見表2。

表2 噴頭流量計算表

2.3.2 柴油發電機各表面所需要的水霧噴頭個數

保護對象所需水霧噴頭的計算數量應按下式計算

式中：N 為保護對象所需水霧噴頭的計算數量（只）；S為保護對象的保護面積（m2）；W 為保護對象的設計供給強度（L/（min·m2））。

以最不利處柴油發電機為計算對象，以柴油發電機每個表面最突出點為測量點，經過現場實際測量，該柴油發電機的尺寸長*寬*高為6.3 m×2.2 m×2.8 m，選用ZSTWB/SL-S222-63-120 型K=42.8 型號噴頭，柴油發電機各表面積及所需的噴頭個數可見表3 柴油發電機各表面噴頭個數計算表。

表3 柴油發電機各表面噴頭個數計算表

2.3.3 系統的計算流量及設計流量

系統的計算流量應按下式計算

式中：Qj為系統的計算流量（L/s）；n 為系統啟動后同時噴霧的水霧噴頭的數量（只）；qi為水霧噴頭的實際流量（L/min），應按水霧噴頭的實際工作壓力計算。系統的設計流量應按下式計算

式中：Qs為系統的設計流量（L/s）；k 為安全系數，應不小于1.05。

由2.3.2 的計算可得該柴油發電機的水霧噴頭個數加上儲油間的1 個噴頭總計19 個噴頭，單個噴頭的流量為1.34 L/s，共計25.46 L/s，再乘以安全系數1.05可得系統的設計流量為26.74 L/s。

2.3.4 水噴霧噴頭布置

在各柴油發電機表面設置的水噴霧噴頭最好設置成矩形形狀，在這種情況下，各個水霧噴頭之間的距離就應該是水霧錐底圓半徑的1～1.4 倍，有下式：

式中：R 為水霧錐底圓半徑（m）；B 為水霧噴頭的噴口與保護對象之間的距離（m）；θ 為水霧噴頭的霧化角（°）。

本設計方案選用ZSTWB/SL-S222-63-120 型K=42.8 型號噴頭，霧化角度為120°，噴頭距離保護對象的距離為0.5 m，可計算出水霧錐底圓半徑為0.865 m，噴頭間距設為1 m，滿足不大于1.4 倍水霧錐底圓半徑的設計要求[4]。

本設計方案選用的噴頭霧化角度為120°，當安裝角度為30°，噴頭霧化范圍如圖2 所示，噴灑的水霧可以包絡柴油發電機。

圖2 左右前后表面噴頭安裝示意圖

根據側面和頂面的噴頭間距的計算，水噴霧噴頭及管道布置如圖3 所示。

圖3 水噴霧管道布置示意圖

2.4 系統流量校核及入口壓力的計算

將圖3 簡化，每個節點編號進行水力計算，對設計流量進行校核并計算出入戶端所需要的壓力。水力計算管段劃分如圖4 所示。水力計算表見表4。

表4 水力計算表

圖4 水力計算管段劃分圖

最終校核后的流量為25.35 L/s，最終計算的泵的出口壓力為0.73 MPa。

3 結論

水噴霧滅火系統設置時，必須充分考慮到所有可能發生的情況，確保噴霧強度符合相關標準要求，在進行噴頭設置時也要綜合計算，選擇最佳位置實現最佳滅火成效，從而最大程度降低火災可能帶來的不利影響。