摘要: 分析了我國進入W TO 后, 不容樂觀的火災發展趨勢, 指出了我國現行《自動噴水滅火系統設計規范》存在諸多不足, 闡明了消防規范和消防管理體制離與國際接軌的路程還很長。列出了15 個問題, 采用與N FPA 規范和國外認證消防產品技術資料比照的方法, 來探討國內規范的不足。
    關鍵詞: 特殊噴頭; 大孔徑噴頭; 高溫噴頭; 排氣閥; 無效消防系統; 通透性吊頂; 集熱板
　　
    0　前言
　　自動噴水滅火系統設計規范修訂本(以下簡稱修訂本) 2001 年4 月5 日發布, 同年7 月1 日實施, 至今不到2 年。按我國規范的修訂周期來說, 修訂本是很“新”的。由于修訂過程正值我國申請加入W TO 期間,漫長的申請過程, 每一個人都不知道何時能加入。修訂本從討論稿開始歷經送審稿初稿、修訂本送審稿、修訂本報批稿, 再加上近2 年的審批, 經過了幾年時間。由于老規范存在的諸多問題, 業內人士特別是設計人員對修訂本抱有很高的期望, 但修訂本發布后, 修訂本的內容和深度與我國當時的經濟建設形勢已不相稱。對比老規范和修訂本, 除了“提到了”ESFR K200 滅火型噴頭, 我用了“提到了”的字眼, 是因為修訂本有關ESFR 噴頭的條文內容實在是太少了, 不足以指導ESFR 噴頭的設計和安裝。其它方面變化也不多, 特別是規范編制指導思想。我國的消防研究機構由于眾所周知的原因, 沒有新的產品和試驗成果來充實國內的規范。國外的規范一旦被接納, 必定要符合中國國情或加以修改, 使之符合中國國情。對國外產品來說, 國外產品制造和系統功能是以認證標準為依據的, 任何超越認證標準的修改, 都是錯誤的。如果是針對國內產品, 國內產品和系統功能沒有認證標準, 系統主要配套產品不完整, 因此有關系統設計的規定無法深入闡明,使得規范條文的可執行性很差。美國N FPA 規范的修訂只是每年將制造廠新研制的經過認證并公布的產品、FM 和UL 等認證機構的認證標準、大量滅火試驗結論和火災的教訓修訂進規范而已, 做的是有米之炊。而國內的規范修訂往往要做出無米之炊, 無論哪一位專家去編寫規范都是很難的。
    我國進入W TO 后, 國內的經濟發展速度加快, 大量的高層建筑和自動化立體倉庫在全國不斷涌現, 與此同時, 火災危險性也伴隨著經濟的高速發展而高速發展。經濟發展和火災危險相伴相隨, 不以人的意志為轉移。修訂本的內容和深度已遠遠不能適應當前我國經濟發展的需要。沒有一個高水平的消防規范, 就不可能指導出高可靠性的消防系統設計, 也出現不了高水平的安裝和維護。從20 世紀80 年代中期, ESFR K14(公制流量系數200) 快速反應火災抑制型噴頭問世,FM 在世界各地倉庫中大量推廣開始, 到90 年代, 用FM 的話說:“水基消防技術有了爆炸性的發展”K17-231、UL TRA K17、ESFR K25、ESFR K17 (上噴和下噴)、EC-25 等等噴頭相繼問世, 用于撲滅日益危險的火災。在消防理論上, 提出了無效消防系統概念; 在用標準噴頭撲滅嚴重火災的系統中, 采用高溫噴頭和大口徑噴頭的理論并做了大量滅火試驗。特別是細水霧消防技術的發展, 從替代氣體保護易燃、可燃液體和固體危險物品, 發展到用細水霧保護LH (輕危) 和OH(中危) 場所, 特別是計算機房、通信機房、信息媒體存放庫、高低壓配電室、貴重物品存放場所(HVO-H ighV alue O ccupancy) 和歷史性建筑物。從2002 年7 月1日起, 世界上所有新建船舶必須全部安裝細水霧系統替代高壓CO2 系統(規范強制性要求)。FM 說:“客戶要求用細水霧技術”。為此FM 開始研制限制噴水量、性能優良滅火系統的規范, 選定細水霧作為滅火介質,制訂了從2002 年1 月開始, 為期3 年的研究計劃。對比國外的發展, 國內消防領域抱殘守缺的現狀必須改變。一個真正與國際消防技術和管理體制接軌的新的消防規范和體制該誕生了。新規范不制訂, 就可能在當前很多工程中指導出無效消防系統設計, 種下火災隱患的種子, 但愿這不是事實。
    考慮到國內消防現實情況, 希望以此拙文換來對規范的廣泛關注和討論, 錯誤和觀點偏激之處望指正。
    圖1　LH、OH-1、OH-2、EH-1、EH-2 場所系統作用面積-噴水強度曲線
    1　修訂本“術語和符號”中部分術語定義不確切
    1.1　標準噴頭(修訂本2. 1. 7 p3)
    “流量系數K= 80 的噴頭。”
    (1) 標準噴頭的定義沿用于老規范, 修訂本沒有重新進行定義。老規范在條文說明中解釋, 因為規范中噴頭水力計算參數表、高位水箱容積等等的確定都是以K= 80 噴頭的參數為依據計算的, 所有危險等級場所都采用K80 噴頭進行保護, 因此稱作標準噴頭。在當時的條件下, 就此一種噴頭, 并不產生問題。而修訂本的技術參照對象是N FPA 13, 在我國進入W TO 后, 隨著外資的大量涌入, 外資工程大量出現, 在各地經濟開發區、保稅區FM 工程和以N FPA 要求的工程大量出現, 噴頭定義不確切, 在工程應用中產生了混淆。
    (2) 流量系數K= 80 不能作為標準噴頭的定義, K= 80 只是標準孔徑噴頭的定義條件。由于噴頭有各種規格的流量系數, 為了比較, 將K= 80 噴頭的流量作為100% , 稱為標準孔徑噴頭, 見表1。
  

    (3)N FPA 13 中閉式噴頭分為兩大類: 標準噴頭和特殊噴頭, 在標準噴頭中按照噴頭的流量系數K、噴頭安裝方式等等派生出很多噴頭。首先標準噴頭是火災控制型噴頭(Control-Mode Sprinklers) , 可以是上噴型、下噴型、側噴型、嵌入型、豪華隱蔽型等等噴頭。根據噴頭的設計用途和結構特點用在不同場所, 如標準上噴和下噴噴頭可以用在所有危險等級場所, 可以滿足所有結構類型。側噴噴頭用在輕危和中危級場所, 平坦天花板下面。
    (4) 標準噴頭按其類型具有多種噴灑曲線:
    Conventional—稱作老式噴頭或傳統型噴頭(Old-Style/Conventional Sprinklers) 的噴灑曲線, 噴頭可以向上或向下安裝, 上噴或下噴噴灑曲線相同。由于噴頭噴灑不均勻N FPA 13 規定, 在新工程中不再使用。
    Standard—上噴噴頭噴灑曲線。
    Parabo lo id—拋物面型(側噴噴頭噴灑曲線)。
    Umbrella—傘形曲線(下噴噴頭噴灑曲線)。
　　(5)N FPA 13 標準噴頭的定義是最大保護面積符合5-6 和5-7 節要求的噴頭。
    5-6. 2. 2 規定標準上噴或下噴噴頭最大保護面積≤21 m2。
    5-7. 2. 2 規定標準側噴噴頭最大保護面積≤18. 2m2 (196ft2)。
    (6)UL 要求標準噴頭的動作時間, 在達到噴頭動作溫度后, 噴頭應在100 s 內動作。在LH (輕危) 場所要求使用快速響應噴頭, 在達到噴頭動作溫度后, 噴頭應在14 s 內動作。
    (7) 標準噴頭最重要的條件是: 噴頭水力計算方法采用管徑法(P ipe Schedu les) 和系統作用面積—噴水強度法(A rea2Den sity Cu rves) , 設計曲線見圖1。管徑法只適用于1/2″(DN 15) 口徑噴頭。
 

    K= 80 噴頭只是國外大量噴頭中的一種規格, 規范中把K= 80 噴頭當做標準噴頭的做法, 在設計人員中之所以造成概念混淆, 是因為當設計采用K> 80 的噴頭后, 規范中找不到相關要求, 譬如, 高位水箱和消防水箱容積如何確定等等無所遵循。尤其是, 修訂本引入了ESFR K14 (流量系數K= 200) 后, ESFR 是火災抑制型( 俗稱滅火型) 噴頭( Supp ression ModeSp rink lers) , 是特殊噴頭, 特殊噴頭和標準噴頭在設計、安裝方面都有不同的要求。特別是ESFR 噴頭,FM 在ESFR 噴頭安裝導則( In stallat ion Ru les For SuppressionMode A u tom at ic Sp rink lers) 一開始就提到: 以前對標準噴頭或大水滴噴頭等控火噴頭的知識、設計、安裝經驗和工程結論不一定適用于ESFR 系統。嚴格遵循ESFR 噴頭的設計規范和安裝導則, 解決好障礙物對噴頭噴水的障礙和火災時熱氣流對噴頭動作的影響, 是ESFR 噴頭能否早期成功滅火至關重要的條件。但規范中根本沒有提到特殊噴頭的概念, 當然也沒有相關規范條款。我接觸到的很多設計人員采用ESFR 噴頭不會做設計, 有的人把ESFR 稱作大水滴噴頭, 有的人稱作快速響應噴頭, 有的人套用K= 80噴頭的相關規范條文做設計, 當然設計完全錯誤。
    1.2　作用面積(修訂本2. 1. 6 p3)
    “一次火災中系統按噴水強度保護的最大面積。”
    消防系統設計、安裝、維護是否成功的唯一判斷標準是: 火災發生時系統能否在火災初始階段可靠動作,并有效撲滅初期火災。而噴頭滅火時, 噴頭滅火的有效性和噴頭的噴水強度直接有關, 噴水強度越大, 滅火效果越好, 撲滅火災的噴頭總動作數越少, 由此火災損失、煙霧損失、水漬損失越小。在圖1 的5 條曲線上N FPA 13 明確規定, 只取噴水強度值最大, 作用面積最小的一個點。
即

　
曲線上其它點不必驗算。(見N FPA 13 7-2. 3. 2 It shallnot be necessary to m eet all po in t s on the selected  cu re)。
注:mm/m in 是N FPA 13 噴水強度的單位, 由原來的噴水強度單位L/m in m2 換算而來, 用集水盤每分鐘集水深度表示噴水強度更直觀。1 L/min m2= 0. 001m3/min·m2= 0.001m/min= 1 mm/min。
    1.3　邊墻型擴展覆蓋噴頭(修訂本2. 1. 10 p3)
    “流量系數K= 115 的邊墻型快速響應噴頭。”
    我接到過外地設計人員的電話, 他在設計中選用了中央公司GB2HSW (GB2LO 17/3 2″) 大口徑大覆蓋面快速反應水平側墻式噴頭, 該噴頭的流量系數K=112. 5。當地消防部門說, 規范定義的邊墻型擴展覆蓋噴頭K= 115, 要他提供資料證明K= 112. 5 也是擴展覆蓋型噴頭。該設計人員來電話就是要求公司出證明的。
    N FPA 13 擴展覆蓋噴頭分上噴、下噴和側噴, 對擴展側噴噴頭的定義是: 噴頭的最大保護面積符合529規定的噴頭。
    N FPA 13 5-9. 2. 1 擴展覆蓋側噴噴頭的保護面積不應< 公告(Listed) 中規定的數值, 從0. 61 m 增加到8. 5 m。
    N FPA 13 5-9. 2. 2 任何情況下擴展覆蓋側噴噴頭的保護面積≤37. 2 m2。
    注意: 定義中沒有提到流量系數K, 也沒有提到噴頭熱元件的類型。表2 是美國tyco 集團中央公司的擴展覆蓋側噴噴頭資料, 流量系數K= 80 或115, 熱元件類型有標準反應和快速反應。
 
 

    1.4　快速響應早期抑制噴頭ESFR (修訂本2. 1. 11p3)
    “響應時間指數RT I≤28±8 (m ·s)0.5, 用于保護高堆垛與高貨架倉庫的大流量特種噴水噴頭。”
    把ESFR 噴頭當作倉庫型噴頭是對的, 因為ESFR 噴頭的研制是為了應對這樣一種消防局面: 自動化立體倉庫大量涌現, 倉庫主必須及時滿足貨主對改變倉庫內貨架儲存空間的要求, 貨架結構經常會改變。原來貨架內多層噴頭的保護方式無法滿足要求; 自動化立體貨架高度增加后, 貨架內噴頭保護方法的設計、安裝也越來越困難。特別是隨著塑料制品和塑料包裝材料的大量使用, 倉庫火災的危險性越來越大, 用傳統噴頭設計的水噴淋滅火方法, 在很多情況下已經變成無效滅火系統, 需要有一種更有效的產品來對付越來越嚴重的火災危險。80 年代中期ESFR (EarlySupp ression Fast2Respon se) 滅火理論誕生了, 國外把ESFR 技術的出現, 看作是自動水噴淋技術發展的里程碑, 噴頭的制造理論從控制火災發展到直接抑制并撲滅火災。ESFR K14 (公制K= 200) 在上世紀80 年代通過大量成功的滅火試驗后, FM 作為保險公司, 在世界各地倉庫中大力推廣使用, 大量滅火試驗證明, 盡管噴頭流量系數較大, 由于在火災初期快速反應, 能有效撲滅倉庫嚴重火災, 有效保護貨架和建筑物鋼結構。所以結論是: 火災損失最小, 煙霧損失最小, 水漬損失最小。發生在用ESFR 噴頭保護的倉庫中的幾次火災, 滅火都是成功的。N FPA 13 也允許在OH 場所使用, 特別是同一空間內有倉庫區或嚴重危險區, 又有中危級場所的情況下, FM 推薦全部使用ESFR 噴頭。N FPA 137-9. 5. 1 ESFR 噴頭允許保護OH (中危級) 場所、é 至ì 級商品、塑料商品倉庫、混合存儲倉庫和7-5, 7-6, 7-8節中指定的其它倉庫或者其它N FPA 規范中規定的場所。(7-9. 5. 1 ESFR sp rink lers shall be
 perm it ted top ro tect o rdinary hazard, sto rage of
Class  throughClass ì commodit ies, plastic commodities,
 miscellan2eous storage, and o ther storageas specified
inSection s 7-5, 7-6, 7-8 o r by other N FPA standard. )
    從條文中可以明顯看到, 在N FPA 規范中規定使用ESFR 噴頭的場所大大超過我國規范的規定。由于ESFR 噴頭優異的滅火性能, 用FM 的話說, 隨著新的ESFR 滅火試驗的不斷進行, 在新世紀里, ESFR 噴頭的應用領域正在不斷拓寬。僅我從美國tyco 集團R&D Cen ter (研究與發展) 中心得到的資料, ESFR噴頭的應用范圍不斷擴展, 已擴展到煙霧劑倉庫、汽車塑料儀表盤存放庫(美國福特汽車廠要求進行的滅火試驗)、最低溫度可達- 29℃自動化立體貨架冷庫中使用新型冷凍液的ESFR K25 濕式系統、總容量達到8000 加侖, 用金屬容器包裝的航空燃料貨架存放倉庫的保護(ESFR K25) 等等新的應用領域。FM 的ESFR 安裝導則也不斷修改。顯然我國規范對ESFR 噴頭的定義偏于狹隘, 不利于指導設計和推廣使用。
    ESFR 噴頭優異的滅火性能, 一是源自于噴頭設計。噴頭反應速度是目前噴頭中最快的, 大流量、大水滴、高速率的噴水可以穿透火焰, 直接到達燃燒物表面滅火。二是ESFR 噴頭滅火系統的設計參數來自“fu ll scall”或“large scale”實物規模的滅火試驗, 即噴頭滅火可靠性是用火燒出來的。噴頭成功滅火試驗的水力參數才能作為ESFR 噴頭滅火系統的設計參數。其缺點是還沒有被火燒試驗過的領域,ESFR 噴頭就不能稱作火災抑制型噴頭, 譬如屋面板高度13. 7 m 是ESFR K25 目前做過的成功滅火試驗的最大高度。超過13. 7 m 后ESFR 噴頭作為滅火型噴頭的設計參數目前還無法提供。因此在可能的情況下, 應該將倉庫高度控制在13. 7 m 以下,使用ESFR K25 噴頭, 使倉庫得到最有效的消防保護。目前國內有的廠家仿制國外ESFR K14 產品,噴頭沒有檢測, 更沒有認證, 當然談不上滅火試驗,套用N FPA 規范的設計參數, 將這樣的噴頭用在高火災危險場所, 對業主和制造廠家都是在玩火。
    2　輕危險級的劃分和快速響應噴頭
　　當前火災高危險性的發展原因, 其一是火災中燃燒物的發熱量越來越大, 一次火災造成的財產和建筑物的損毀巨大; 為了滅火使用大量的水, 滅火也造成嚴重的水漬損失。我最近從美國tyco 集團R&D Cen ter的資料中看到一個火災案例, 談到某國位于萊因河邊一家工廠的火災, 滅火以后, 對萊因河造成了污染, 治理火災對萊因河污染的費用幾乎和火災損失相當。其二是產品中塑料部件和塑料包裝材料的大量使用, 塑料等化工合成材料燃燒時釋放的有毒氣體造成人員的大量傷亡。現在火災中被燒死的人不多, 主要是被煙霧毒死、逃生措施不當造成的傷亡。美國吸取了幾次造成人員嚴重傷亡的火災教訓, 將人員密集的場所全部定義為輕危險級(LH) , 規定在LH 場所必須采用快速響應噴頭。理由是火災時滅火主要靠自動噴水滅火系統,火場中的人員必須及早離開事故現場, 快速響應噴頭能在火災發生初期快速反應滅火, 并實現早期火災自動報警, 使消防隊能及早接警, 早期快速到達火場; 初期火災不至于產生大量有毒煙霧, 有利于人員及早撤離火場, 消防隊到達現場后能盡早將力量投入撲滅初期火災, 而不必將力量放在疏散和拯救人員上, 錯失撲滅初期火災的時機; 火災初期快速動作的消防系統能有效抑制火災的蔓延。這也是目前世界各國共識的消防理論, 反映在各國的消防規范上。除N FPA 13 有較多的內容談到快速反應噴頭的設計方法外, 我手頭一本N FPA 101 L ife Safety Code 生命安全規范) 2000版, 387 頁厚, 可以看出國外對生命安全保護的研究是多么深入。
    2.1　修訂本輕危險級(LH) 的劃分
    (1) 修訂本LH 級的定義來自老規范, 由于當時環境的限制: 不重視自動噴水滅火技術, 也無法和國際溝通, 處在閉國的狀態下, 國內消防產品水平低下, 資金和研發人員短缺。我們沒有快速反應產品的制造理念和制造技術。老規范條文說明中將LH 滅火困難的場所升級到中危險級(OH21) , 認為將噴水強度提高一級, 就可以提高消防系統的安全性, 減少人員傷亡, 這在當時可能是我們能采取的唯一技術措施。
    (2) 問題是修訂稿中仍然沒有變化, 不僅LH 定義劃分沒有變化, 整篇規范沒有一條關于生命安全的強制性條款。修訂本中提到人員的條款有下面幾條:
    A. 4. 1. 1“自動噴水滅火系統應在人員密集、不易疏散、外部增援滅火與救生較困難的性質重要或火災危險性較大的場所中設置。”這一條表達了兩層意思: 首先, 限定了要安裝自動噴水滅火系統的場所, 跟N FPA 中幾乎所有場所要安裝自動噴水滅火系統相差甚遠; 然后指出“人員密集、...場所”只要安裝自動噴水滅火系統就可以了, 并沒有提出保障生命安全的特殊要求。
    B. 6. 1. 6“下列場所宜采用快速響應噴頭”條款中沒有使用“應采用”的強制性要求, 而選用了“宜采用”。6. 1. 6 條文說明中對采用快速響應噴頭的原因和重要性說的很清楚, 但是僅“推舉采用”。
    C. 至今大量新的工程中, 人員密集場所, 除上海、北京為數不多的一些設計院接受國外的觀點, 開始在相關場所采用快速反應噴頭外, 其它地方, 絕大多數設計部門, 在當前規范的許可下或當地消防審查部門的默認下采用標準反應噴頭。
    D. 表3 是修訂本和N FPA 13 LH 和OH-1 定義的對比。
 
 

    3　關于濕式系統串接干式系統, 預作用系統, 雨淋系統(修訂本4. 2. 8 p 8)
　　N FPA 13 在4-1. 3 輔助系統條款中提到: 允許濕式系統為作為輔助系統的干式系統, 預作用系統, 雨淋系統供水。
    N FPA 13 (421W et P ipe System s.421. 3 A ux iliary
System s. A w et p ipe systemshall be perm it ted to supply
 an aux iliary drypipe,preaction,ordelugesystem ,provided
the watersupp ly is adequate. )
    允許供水的條件是干式系統或預作用系統或雨淋系統是濕式系統的輔助系統。我理解這是在濕式系統的保護區域內有局部場所, 譬如小的冷庫或局部場所對防誤噴有要求, 需要用其它類型系統保護時, 可以從濕式系統中供水。顯然, 這是一種特例。在N FPA 13 條文說明附錄A 中都沒有解釋它。
    修訂本“4. 2. 8 建筑物中保護局部場所的干式系統、預作用系統、雨淋系統、自動噴水2泡沫聯用系統,可串聯接入同一建筑物內的濕式系統, 并應與其配水干管連接。”條款中沒有強調“輔助系統”, 應用范圍也擴大到“自動噴水2泡沫聯用系統”, 這容易被設計人員當作通例而擴大使用。濕式報警閥需要定期維護, 經常有用戶反映, 在供水側穩壓泵啟動時, 濕式系統中消防警鈴和水流指示器誤報警。如果不是閥瓣密封損壞或閥座損傷, 一般故障原因很簡單: 閥瓣與閥座密封水線之間有雜質, 使濕式報警閥失去了止回作用。解決故障的辦法就是停用系統, 打開濕式報警閥, 檢查、清潔閥腔。國內消防工程的施工質量, 業內人員想必是清楚的, 系統管網沖洗不徹底, 管道材質不佳造成銹蝕, 焊接和氣割殘留的焊渣, 使濕式報警閥停用維護的次數比要求的維護周期短得多。
    N FPA 25 對消防系統的檢查維護有明確、嚴格的規定, 例如從系統退出運行到恢復運行有時間限制, 根據系統重要性, 要求在1 至2 小時恢復運行。在系統退出運行期間, 要通知消防部門, 并有相應消防替代措施到位。而修訂本對系統維護時間沒有規定, 很多系統設計也不具備快速維護的條件, 一旦濕式報警閥維護, 就會使串接系統停用。如果串接雨淋系統、水2泡沫聯用系統, 這些系統的危險等級比較高, 火災危險性較大,采用串接系統節省的供水管道投資是以犧牲安全為代價的。按目前國內消防系統的設計、安裝、維護運行現狀而言, 推廣串接系統, 從消防安全的角度來說, 應慎重。
    4　水流報警裝置和水流指示器(2. 1. 4,4. 2. 9, 6. 4. 1 p 2, 8, 15)
    4.1　漿片式水流指示器對水流速度有限制漿片式水流指示器由于產品結構的原因, 對水流速度有限制, 過高速度水流沖擊, 會損壞水流指示器的報警靈敏度, 甚至損壞水流指示器。(注意: 水流指示器是自動水流檢測儀器, 有使用條件限制) , 制造廠(如美國PO TTER 公司) 在水流指示器產品資料中寫得很清楚, 最大允許水流速度= 18 英尺/秒(5. 5 m/s)(M ax im um Su rge= 18 FPS)。
    4.2　限定只在濕式系統中使用制造廠在產品使用說明中提到只在濕式系統中使用.(GEN ERAL IN FORMA T ION 2The modelV SR2F is avane type waterflow switch for use on wet sprinkler system. )
    NFPA 13 中也明確指出了這一點,3210.2.4Paddle2type waterflow alarm ndicato rs shall bein stalled in wet
systems only. (Paddle2type 和V ane2type 指的是同一種類型的產品即漿片式)。
    4.3　修訂本條文和條文說明矛盾
    老規范條文說明很清楚, 也指出只能在濕式系統中使用, 但是規范條文和條文說明是各寫各的, 產生了混淆, 修訂稿沒有糾正錯誤。規范條文和條文說明有好幾處也是矛盾的。
    修訂本2. 1. 4 條“水幕系統2由開式灑水噴頭或水幕噴頭、雨淋報警閥組或感溫雨淋閥, 以及水流報警裝置(水流指示器或壓力開關) 等組成, 用于擋煙阻火和冷卻分隔物的噴水系統。”
    條文中“水流指示器和壓力開關”應該是“水流報警裝置”或者直接寫成“壓力開關”。在條文說明p 62 圖4“電動啟動雨淋系統示意圖”中水流探測用的是壓力開關。
    修訂本4. 2. 9. 1 條“自動噴水滅火系統應有下列組件、配件和設施: ”
    “1. 應設有灑水噴頭、水流指示器、報警閥組、壓力開關等組件和末端試水裝置, 以及管道、供水設施; ”
    條文中“水流指示器...”應該是水流報警裝置,水流報警裝置可以是水流指示器或水流壓力開關, 根據系統類型選用。
    修訂本6. 4. 1 條“雨淋系統和防火分隔水幕, 其水流報警裝置宜采用壓力開關。”條文中“宜”應該是“應”。
    修訂本條文說明圖2 干式系統和圖3 預作用系統水流探測畫的是水流指示器, 應該是水流壓力開關。
    令人不解的是, 修訂本條文說明6. 4. 1“新增條文. 雨淋系統和水幕系統采用開式噴頭, 平時報警閥出口后的管道內沒有水, 系統啟動后的管道充水階段, 管內水的流速較快, 容易損傷水流指示器, 因此采用壓力開關較好。”已經說的很清楚, 但圖、規范條文使人很混淆。
    即使在濕式系統中, 濕式系統初始和以后的系統復位操作中, 有一條重要操作說明: 在向系統管道充水時, 供水控制閥必須慢慢開啟, 使系統管道慢慢充水,防止水流沖擊水流指示器。
    設計人員在水流報警裝置的選用上思維混亂, 這和規范不無關系。
    5　通透性吊頂和噴頭安裝(5. 0. 3 p 10)
    5.1　修訂本提到通透性吊頂的條文是:
    5. 0. 3“裝設網格、柵板類通透性吊頂的場所, 系統的噴水強度應按本規范表5. 0. 1 規定值的1. 3 倍確定。”
    7. 1. 10“裝設通透性吊頂的場所, 噴頭應布置在頂板下。”
    5.2　通透性吊頂目前應用很廣泛, 如何設計和安裝噴頭是普遍存在的問題, 國內規范有兩個問題沒有明確:
    (1) 通透性吊頂結構的定義;
    (2) 噴頭在吊頂內的安裝要求。
    通透性吊頂結構的定義是什么?定義不明確, 對建筑設計沒有規范約束力。吊頂通透率不夠, 成為噴水障礙物, 增加30% 水量也不行。
    N FPA 13 對吊頂結構的通透性是有明確定義的,規范中稱作開放性隔柵式天花板(Open-GridCeilings) 以下改稱通透性吊頂。
    N FPA 13 5-13. 133 通透性吊頂下面不應安裝噴頭。
    例外1. 通透性吊頂最小開孔孔徑應≥6. 4 mm ,吊頂板材厚度或深度不應> 開孔最小尺寸, 并且總開孔面積≥板材面積的70%。(注: 滿足例外1 開孔率規定的通透性吊頂, 在N FPA 13 條文說明A -1-4. 6 中定義為“非噴水障礙結構(Unobst ructed Construction. ) ”
    在通透性吊頂上面的屋面板噴頭安裝間距應滿足表4 和表5 要求:
 

　　例外2. 其它類型吊頂不允許安裝在噴頭下面。
    6　新設計系統中不采用普通型噴頭(6.1. 3 p 13)
　　修訂本中普通型噴頭在N FPA 13 中稱作傳統型噴頭(Conventional Sprink lers) 又稱老式噴頭(Old2Style Sprinklers)。
    N FPA 13 1996 版1999 版均有規定, 在新工程設計中不再使用傳統型噴頭。
    5-13.15 Old-Style Sp rink lers. Old-style sprinklers shall not used in a new in stallation.
    修訂本在條文說明6. 1. 3“...本規范不推舉在吊頂下使用普通型噴頭, 原因是在吊頂下安裝此種噴頭時, 灑水嚴重受阻, 噴水強度下降約40% , 嚴重削弱系統的滅火能力。”但是規范條文6. 1. 3 中沒有正面提出禁用普通型噴頭的要求。我和不少設計人員接觸中,很多人似乎不知道有這樣的規定, 新工程中選用普通型噴頭者大有人在。
    7　悶頂和技術夾層中噴頭的選用(7. 1.8 p 17)
　　修訂本7. 1. 8 中規定在“凈空高度大于800 mm的悶頂和技術夾層內有可燃物時, 應設置噴頭。”條文本身內容不討論, 只討論噴頭的選用。中央公司做過可燃隱蔽空間的滅火對比試驗, 傳統保護方式是采用1/2″上噴噴頭保護隱蔽空間, 火災試驗證明是無效的, 不能撲滅隱蔽空間火災。圖2 可以看到: 標準噴頭噴灑曲線是傘形向下的, 當噴頭間距如圖2 為4′+ 6′+ 4′=14′(4. 3 m ) 時, 在離噴頭濺水盤4′(1. 2 m ) 平面以上,兩個噴頭之間的部分空間是干的, 標準噴頭不能噴濕隱蔽空間內所有空間。中央公司研制特殊噴灑曲線的CC 型噴頭, 即可燃隱蔽空間噴頭(Combustible Concealed Sprinkler) , 專門用于可燃隱蔽空間的保護, 噴頭噴灑曲線是平的, 水能噴到隱蔽空間所有角落, 因此能有效滅火, 見圖3。問題是國內消防領域主動與國際接軌的愿望不強, 我們正在實施的消防產品認證制度, 很多方面有待完善, 不管我們本意如何, 有一個現實問題我們不能不思考: 現行認證制度最直接的負面效應, 是將國外很多新產品和新技術關在了國門外。再加上國內消防領域侵犯國外產品知識產權的行為得不到抑制, 使得國外公司不愿意將太多種類產品, 尤其是新產品投放中國市場。
 

    8　采用貨架內噴頭的保護方法(5. 0. 7p 11)
　　高貨架采用貨架內噴頭的保護方式沿用已久, 設計、施工、維護困難。在對付倉庫火災的一些倉庫型噴頭, 如ELO -231、K17-231、UL TRA K17 ESFR K14、ESFR K17 (上噴和下噴)、ESFR K25、EC25 問世后,貨架內噴頭的保護方法, 非不得已, 很少采用了。采用ESFR 噴頭滅火有效高度目前只能達到13.7 m , 對倉庫結構也有特殊要求。也就是說, 為了使用ESFR噴頭有效保護高貨架倉庫, 必須對倉庫的高度和建筑物的結構嚴格審查把關。但國內消防審查中似乎并不審查倉庫建筑物高度、結構和目前有效消防能力之間的關系。有多個倉庫工程消防設計遇到困難, 找我咨詢, 建筑物高度超過22 m , 自動化立體貨架高度20m , 有的存放藥品, 有的存放原料紙張和成品紙張, 有的存放家電產品或電子產品部件。業主方要求不做消防保護, 理由是以前造的同樣規模的倉庫就不需要保護。但新工程消防審查要求必須有保護。我建議改成雙層倉庫, 高度控制到13. 7 m 以下。采用ESFR 噴頭, 但消防審查部門對倉庫建筑高度和結構不提反對意見, 當然業主就不會改變倉庫結構。但這樣高度的自動化立體倉庫, 采用貨架內噴頭保護方式消防效果不好, 設計、安裝、維護都很困難。更困難的是設計怎么做? N FPA 13 貨架內噴頭的規范條文我粗略統計了一下, 涉及范圍從p 88 到p 120。不同的貨物, 不同的貨架高度, 不同的貨架排列方式, 選用的噴頭類型不同, 噴頭額定動作溫度不同, 噴頭流量系數要求不同, 噴水強度不同, 噴頭布置方式不同, 水力計算要求也不同, 除了安裝貨架內噴頭, 還要求安裝立面噴頭(FaceSp rink lers) , 即安裝在貨架外面向貨架立面噴水的噴頭, 非常繁復。設計難度大, 安裝困難, 因此較難保證系統的滅火效果。

 
    修訂本提到貨架內噴頭的條文只有: 5. 0. 7、7. 1.6、7. 1. 7 三條。如果我沒有記錯的話, 在一次規范修訂本的報告會上, 提到過不建議采用貨架內噴頭保護方案, 修訂本中有關貨架內噴頭的條文只是ESFR K200噴頭的輔助條文。ESFR K200 噴頭最大保護高度為12. 2 m , 當保護高度為13. 7 m 時, 必須增加一層貨架內噴頭。如果不是這樣, 很難設想, 設計人員依靠這三條能設計出有效的高貨架自動化倉庫消防系統。
    9　噴頭集熱板的使用(7. 1. 7p 17)
　　從國內老規范開始, 在不能保證噴頭濺水盤離屋面板的距離符合規范和產品要求時, 就在噴頭上增加一塊面積不小于1200 mm2 的集熱板, 噴頭就可以在任何高度安裝。在老的工程以及目前完成或在建的新工程中, 是常見的工程做法。工程中噴頭安裝要避開障礙物, 設計和安裝有時確實不易, 增加集熱板的做法, 使設計人員和施工人員的工作大大簡化。集熱板的做法源自日本消防規范, 這塊板日本消防規范上的名稱, 就是中文“集熱板”三個字。有人說N FPA 規范中沒有集熱板的提法, 實際上N FPA 中也有關于集熱板的規定, 美國規范N FPA 15條文說明A 2325. 2. 3 中就有類似名稱和做法。當熱探測器安裝在室外或探測器上面沒有天花板集熱的情況下, 美國人也使用過集熱板, 英文名稱是“HeatCo llecto rs”, 安裝在熱探測器或用在當作熱探測器使用的濕式傳動或干式傳動噴頭(P ilo t Sp rink lers) 上面, 用來集熱使探測器或噴頭熱敏元件動作。但是集熱板的集熱效果看來也是有爭議的,N FPA 15 首先表示:如果僅僅為了起集熱作用, 不建議采用(看來集熱板作用勉強)。進而表示如果集熱板面積≥18″×18″(0. 46m ×0. 46m ) , 用來集熱有點效果。下面一句話是關鍵:較小的集熱板會引起“死”的氣流空間, 反而會降低探測器的動作靈敏度。
    不知道我對原文有沒有理解錯, 請各位看原文。
    (N FPA 15 A 2325. 2. 3 W here detecto rs are located outdoors or without a ceiling over them to trap the heat, their spacing shou ld be reduced if p romp t detection is to be ach ieved. In general,therm al detecto rs are to be located w ith in the ho t aircu rren t s created by the fire if they are to operate. A 502percen t reduct ion in the spacing between detecto rsis requ ired in the absence of test data on a part icu lardetecto r and f ire size. Some gu idance m igh t beavailab le f rom the manufacturer. The sen sit ivity of o ther detecto rs. (e. g. , f lamm able gas detecto rs) can also be adversely affected by wind or the lack of w alls of ceilings surounding the hazard.
    Hea t collectors loca ted above the p ilot sp inklers or othe therma l detectors for the sole purpose of trapping heat are not recommended, they are con s idered botected canop ies (see 3-5. 1. 2). They can prov ide some benef it if they are of suff ic ien t s ize (18 in. ×18 in. , or larger) to trap hea t.
    Smaller collectors can reduce sen s itiv ity by causing a“dead”a ir space.How ever, sh ields o r canop iesneeded toprotect the detecto r f rom the w eather should not beelim inated becau se of concern s they m igh t reduce detectorsen sit ivity. )
    我國規范推薦的集熱板尺寸≥0. 12 m2 (35 cm ×35 cm ) , 不知是否屬于安裝了集熱板反而會降低噴頭動作靈敏度這種情況。在N FPA 13 和其它N FPA 規范中我沒有找到有關集熱板的提法。應該感謝FM 同行,是他們首先對我國規范中集熱板的規定提出異議的,國內同行也有不同觀點, 反映在現行規范中, 規范條文和條文說明是模棱兩可的。修訂本“7. 1. 7 貨架內噴頭上方的貨架層板, 應為封閉層板。貨架內噴頭上方如有孔洞、縫隙應在噴頭的上方設置集熱擋水板。集熱擋水板應為正方形或圓形金屬板, 其平面面積不宜小于0.12 m2, 周圍彎邊的下沿, 宜與噴頭的濺水盤平齊。”條文說明了兩點: 第一點指出貨架內噴頭在特定條件下(噴頭上方貨架有孔洞或縫隙) 才需要使用集熱板,第二點指出集熱板的使用只限于貨架內噴頭。而目前工程中是普遍采用。我記得在修訂本介紹會議上也是否定集熱板對噴頭的集熱作用的, 但規范條文中卻用了“集熱擋水板”的名稱。國外產品中這塊板叫做擋水板(W ater Sh ield) , 有幾種規格, 直徑大約90 mm 至130mm。只用于保護噴頭熱敏元件不被上層噴頭的水噴濕。在貨架內噴頭安裝上,N FPA 13 明確規定貨架噴頭安裝位置上面必須有密實擱板, 這塊密實擱板是為噴頭集熱保障噴頭可靠動作的。W ater Sh ield 是與貨架型噴頭(Rock Sp rink lers ) 又稱中間層噴頭( In term ediate Level Sprink lers) 配套供應的, 是經認證的噴頭標準部件, 見圖4。
 

    國外每種噴頭的濺水盤與屋面板的允許距離都是認證標準有嚴格規定, 特別是ESFR 滅火型噴頭, 滅火試驗數據表明, 噴頭裝在13. 7 m 屋面板下, 貨架8 層12. 2 m 高, 貨架底部點火后不到50 s, 火焰就上升到貨架頂部, 不到一分鐘噴頭就動作。火焰燃燒非常迅猛。噴頭的不正確安裝, 就可能導致噴頭無法在火災初期可靠動作, 造成系統滅火失敗。大覆蓋面水平側噴噴頭對濺水盤離天花板的距離也是有嚴格要求的, 噴頭只有在平天花板下規定的距離內, 才能靈敏感受到遠端火災初期的發熱, 快速動作滅火。但FM 也有類似集熱板的做法, 當ESFR 噴頭下方有擋水結構時
, 如矩形風管, 當風管寬度> 610 mm 時, 要求在風管下增加噴頭, 此時矩形風管底部就變成了噴頭的集熱板。圖6 管不是密實整體, 管道是圓的, 管　或管道下增設的輔助天花板是ESFR 噴頭的集熱板。

 
    國內規范在集熱板問題上應該統一思想, 如果證明目前的做法有問題, 那么國內已建消防系統的安全隱患就很嚴重了, 要糾正的話就可能是一個系統工程了。
    10　預作用系統和雨淋系統管網充水時間的規定(修訂本8. 0. 9 p 23)
　　修訂本“8. 0. 9 干式系統的配水管道充水時間, 不宜大于1 m in; 預作用系統與雨淋系統的配水管道充水時間, 不宜大于2 m in。”內容和老規范相比, 有三個變化: 其一是老規范將干式系統的充水時間從N FPA 13 要求≤1 m in 改成不宜超過3 m in。這樣一改, 完全改變了干式系統的認證標準, 大大降低了國內設計的干式系統撲滅初期火災的能力。修訂本接受了干式系統的認證標準, 和N FPA 13 要求一樣改成1m in。其二是取消了老規范對干式系統管網容積(1. 5 m3和3 m3) 限制的要求。取消干式系統最大管網容積≤3 m3 (NFPA 13 規定是2. 839 m3) 的規定, 對干式系統設計造成的消防安全隱患是巨大的, 因為2.839 m3[ 是干式閥增加干式閥快開裝置后, 能保證系統輸水時間不超過1 m in 的最大管網容積限制, 是確保干式系統滅火性能的認證標準, 也是設計人員能通過管網容積計算加以控制的參數, 而輸水時間在設計時是無法精確計算的, 只是干式系統驗收時的標準。因此可以說, 修訂本取消了干式系統管網容積限制的要求,實際上是取消了對干式系統滅火性能的要求。其三, 增加了“預作用系統和雨淋系統的配水管道充水時間不宜> 2m in”的規定。“2min”的規定同樣也是沒有認證標準根據的, 是沒有理由的。這要從系統分類和動作原理來說明, 需要耐心往下看。
    10.1　NFPA13 預作用系統有3 種類型
    (1) 4-3. 2. 1 (a ) 單連鎖系統(Single In terlockSystem ) , 探測系統動作后, 預作用閥被打開, 系統管網充水。探測元件可以是煙感、溫感或其它類型探測器, 可以是用作探測器的自動閉式噴頭, 稱作傳動噴頭(Pilot sprink lers)。
    (2) 4-3. 2. 1 ( b ) 無聯鎖系統(Non2In terlockSystem ) , 探測系統或自動閉式噴頭任何一個動作, 預作用閥均被打開, 系統管網進水。
    (3) 4-3. 2. 1 (c) 雙聯鎖系統(Doub le In terlockSystem ) , 探測系統和自動閉式噴頭都動作時, 預作用閥才被打開, 系統管網進水。
    只有雙聯鎖系統有一例外條款, 雙聯鎖系統中一個預作用閥的最大管網容積≤2. 84 m3, 除非管網進水時間< 60 s。
    還有一種組合系統, 4-4 預作用和干式組合系統(Com b ined D ry and P react ion System ) , 在4-4. 1. 1 中要求干式?預作用組合系統當探測系統故障時, 系統以干式系統狀態工作。由于在實際產品中, 它被組合在預作用系統中, 所以也把它列入預作用系統中進行討論。規范是對認證產品的原則要求, 必須通過對具體產品功能的分析, 來了解系統的設計要求。以美國tyco 集團中央公司的認證產品為例, 中央公司預作用系統有5 種類型。
    10.2　中央公司預作用系統有5 種類型
    (1) 電探測啟動單聯鎖帶系統管網低氣壓監測預作用系統
    煙感、溫感、火焰等火災探測器(不管是否誤動作)一動作, 預作用閥就被打開, 系統管網充水。平時管網有低氣壓監測, 因此不會出現誤噴事故。由于電探測器動作時間大大低于閉式噴頭動作時間, 閉式噴頭動作時系統管網已經充水。一旦噴頭動作, 可以立即噴水。這種系統的滅火性能接近濕式系統。管網容積不受21839 m 3 (750 加侖) 的限制(2839 L 是N FPA 13 對干式系統管網容積的限制) , 也沒有充水時間限制的規定。
    (2) 氣壓啟動單聯鎖帶系統管網低氣壓監測預作用系統
    在系統保護區有兩層管網, 一層是預作用系統管網, 裝滅火噴頭。另一層是傳動管網, 管徑DN 15～DN 20, 裝傳動閉式噴頭。氣源氣壓經系統附件氣壓維護裝置AMD (A ir M ain tenance Device) 后, 一路輸出到傳動管網, 使傳動管網內氣壓維持在40 p si (停泵)～ 30 p si(啟泵) , 氣壓降低到20 p si 壓力開關發出傳動管網低氣壓報警信號。氣壓維護裝置的另一路輸出壓力, 經過壓力調節器(設定值10 p si) 對預作用系統管網充氣, 作為系統管網嚴密性的監測氣壓。N FPA 13規定監測氣壓不應低于7 p si, 低氣壓壓力開關報警設定值8 p si 或者直接采用PS1022A 壓力開關出廠設定值5 p si±1 p si, 產品說明資料中都許可。預作用系統管網低氣壓信號只用于報警, 不會使預作用閥打開。由于傳動管網管徑只有DN 15, 傳動噴頭破裂后, 管網充氣壓力很快下降, 不存在干式系統噴頭破裂后管網需要長時間排氣的情況。因此本類型系統在滅火噴頭動作前, 能提前發出火警信號。
    (3) 電探測啟動和氣體探測啟動雙聯鎖預作用系統(以下簡稱設備雙聯鎖)
    本系統中釋放預作用閥膜片腔壓力的執行機構有兩個: 一個是電磁閥, 一個是氣動隔膜閥。兩個閥門串接在一起。預作用系統管網中充入監測用氣壓30 p si(本系統沒有傳動噴頭和傳動管網) , 壓力較高是氣動隔膜閥工作的要求。當電探測系統如煙感、溫感、火焰等探測器動作時(不管是否誤動作) , 24V DC (或120VAC) 電磁閥被打開, 但氣動隔膜閥沒有開, 預作用閥膜片腔壓力水不能釋放。當噴頭破裂(不管什么原因) 管網內壓力下降, 氣動閥被打開, 但電磁閥沒有打開, 預作用閥膜片腔也不能泄壓。只有探測系統和噴頭都動作, 使電磁閥和氣動閥都開啟, 膜片腔才能泄壓, 預作用閥被打開。由于系統管網充氣高達30 p si, 當噴頭破裂后, 首先要排氣, 出現了與干式系統類似的系統管網充水時間問題, 因此本系統有一個系統選件——加速器可供選用, 當系統末端測試口穩定出水時間> 60 s(和干式系統充水時間要求一樣) 時, 應加裝加速器(見產品說明p 14 Op t ionalA ccelerato r T rim )。加速預作用閥的開啟, 利用進入管網的水流加快管網排氣。
    (4) 電探測信號和低氣壓信號相“與”雙聯鎖預作用系統(以下簡稱信號雙聯鎖)
    本系統使預作用閥動作的執行機構只有電磁閥,單個信號出現時, 只發出消防預警信號或故障信號。管網低氣壓信號和電探測信號必須都送到消防控制箱,消防控制箱才輸出24V DC (或120V AC) 電磁閥驅動信號, 打開電磁閥, 使預作用閥開啟。
    雙聯鎖預作用系統用在對防誤噴要求嚴格的場所, 如一些重要的政治、經濟敏感場所以及代替干式系統應用在有可能結冰的場所, 如冷庫等。由于干式系統靠管網內氣壓維持干式閥的關閉, 干式閥不是自動控制閥, 在意外的情況下, 如果不能維持管網最低壓力, 干式閥就會誤動作。如果誤動作發生在冷庫, 將會造成重大的經濟損失。由于預作用閥是控制閥, 雙聯鎖系統管網內壓力降低只發出故障報警信號, 預作用閥不會誤動作。
    請注意雙聯鎖系統中“設備雙聯鎖”和“信號雙聯鎖”的差別,“設備雙聯鎖”系統中, 由于氣動隔膜閥的要求, 管網壓力較高(達30 至40 p si) , 系統有充水時間規定。“信號雙聯鎖”系統中沒有氣動隔膜閥, 管網充氣壓力和單聯鎖系統一樣是10 p si, 所以沒有系統充水時間60 s 要求。
    (5) 無聯鎖電探測啟動預作用系統
    與“設備雙聯鎖”系統一樣, 執行機構有兩個, 電磁閥和氣動閥。預作用系統管網內充氣壓力為30 p si (汽動閥工作的要求)。探測系統動作, 電磁閥被打開, 預作用閥開啟; 噴頭動作, 管網氣壓降低, 氣動隔膜閥打開,預作用閥也開啟。在探測系統故障的情況下, 系統工作模式與干式系統類似, 噴頭破裂后先排氣, 然后噴水。這個功能與N FPA 13“4-4 預作用和干式組合系統(Com b ined D ry and P react ion System ) ”功能要求類似。在N FPA 13 4-4. 1. 1 中要求干式?預作用組合系統當探測系統故障時, 系統以干式系統狀態工作。
    無聯鎖預作用系統使用在干式系統管網容積超過2. 84 m3或打開系統末端探測閥后出水時間超過60 s的場所(2. 84 m3 和60 s 是N FPA 13 對干式系統性能的要求)。由于無聯鎖系統第一工作模式是探測系統啟動模式, 與單聯鎖系統一樣, 探測系統動作后, 預作用閥立即開啟, 系統進水。當噴頭破裂時, 系統管網已充水。符合N FPA 13 4-3. 2. 1 (a) (b) 的規定: 單聯鎖系統和無聯鎖系統無管網容積和管網充水時間要求(見產品資料p2 W here Non-In terlock System are U sed 和W hy Non-In terlock System are Used)。
   設計規范應該是產品認證標準的反映, 不能脫離產品制造標準和產品認證標準人為地“制造”規定。一個沒有經過認證的系統, 其滅火性能是沒有保障的。中央公司預作用系統認證情況見表6。
 

　　至于雨淋系統由于規范允許每個雨淋閥保護的系統面積很小, 以修訂本規定為例:
    LH 和OH 危險場所, 保護面積≤160 m2;
    EH 危險等級場所, 保護面積≤260 m2。
    另外, 規范要求雨淋系統設計時, 雨淋閥必須安裝在保護區域以外, 靠近保護區域, 便于觀察, 容易到達能手動緊急操作的場所。所以管網容積遠遠小于預作用系統。雨淋系統使用開式噴頭, 管網是敞開的, 不存在排氣問題。加上雨淋閥俗稱洪水閥, 一旦脫扣, 進水速度很迅猛, 與干式閥隨著管網排氣逐漸開啟不同。規范也沒有要求雨淋系統安裝末端測試閥, 如何測試和鑒定雨淋系統2 分鐘的輸水性能呢? 雨淋系統工作原理不再詳述.