冷藏库

Daniel Wake |唯特利公司

冷藏库广泛应用于食品加工企业、食品批发商以及连锁杂货店，便于货物的储存与配送。此类建筑的冷藏采用两种建筑方式：1、整体建筑物或围护结构；或2、建于设施内部的冷冻或冷藏间。本文重点讲述整体建筑物与围护结构。即便其中包含泡沫托盘，冷库中储存的大部分商品通常被归为II类或III类商品。

如今，冷藏库保护通常使用干式或预作用喷水灭火系统。（见图1）根据NFPA13——自动喷水灭火系统安装标准，当传统的干式或预作用系统使用顶板安装喷淋头保护储存在超过20英尺高货架内的II类或III类货物时，要求设置货架内置喷淋头。货架内置喷头易于被人为损坏而且非常不便于货架重置。对于干式系统来说，当货架内置喷淋头破裂时，水将进入喷淋管道系统并会在几分钟内结冰。当使用单连锁或双连锁预作用系统时，尽管水不会进入管道，但喷淋头损坏将导致系统无法运行。而且，这些系统通常无法得到及时维修将使建筑物处于无消防系统保护的情况下。上述任何一种情况，均需要花费相当大的人力与财力对喷淋管道系统进行解冻，将消防系统恢复至工作状态。因为这些原因，冷藏库业主非常希望使用只设置顶板下喷头的自动喷水灭火系统保护储存于20英尺以上货架的II类与III类货物。但这超出了NFPA 13的范围，因此Factory Mutual（FM）制定一种测试标准，为高达45英尺仓库提供喷淋保护。本文描述了该标准认可的针对喷水灭火装置的测试要求。

干式自动喷水灭火系统的充水时间

干式系统通常包括一个安装于系统底部的干式阀，该阀位于一个小隔热箱内以将系统管网与水源分隔开。该系统充满了干压缩空气或氮气。当喷淋头被启动时，系统内的空气从开启的喷淋头排出。系统内气压持续降低直至达到干式阀的开启压力。当干式阀开启时，水会流向启动了的喷淋头并以之前设定的喷射模式流出。

对于干式自动喷水灭火系统，从第一个喷淋头开启到该喷淋头的喷水压力首次达到设计喷水压力所用的时间称为充水时间。充水时间包含三个时间段。第一阶段截止于干式阀开启时，定义为阀门开启时间；第二时间段截止于水到达开启的喷淋头的时间，定义为输水时间；随后截止于喷水压力首次达到设计压力时的时间，定义为压缩时间。

控制充水时间的参数包括系统容量、系统管网布置、系统内空气与水的初始压力、干式阀开启压力、水源的水力特性、喷淋孔尺寸及喷淋头的开启顺序。

对于四个最不利点处喷淋头首先打开的高堆垛危险，NFPA 13要求最大的充水时间少于40秒。另外，由于网格管网干式系统不合适，而环状管网干式系统容易发生充水时间过长，因此只有树形管网干式系统方可用于仓库防护。FM通过强制缩短充水时间及增加顶板高度，改变NFPA 13的局限。

湿式与干式自动喷水灭火系统的需水量比较

考虑到干式系统在冷冻条件下的优点，消防行业一直有意比较干式系统与湿式系统的灭火能力。

由于喷水延迟导致火势在喷水前增加，人们认为在同样的火灾情形下，干式系统可能比湿式系统打开更多的喷淋头。根据保险业提供的配有喷淋保护装置的建筑物所遭受的火灾损失数据，NFPA 13要求，对于干式系统及预作用系统，在不改变设计喷水强度（喷水量与喷水面积之比）的前提下，其作用面积应增加百分之三十。

截至目前，所有大型消防试验都已表明，同样火灾情形下测试同样的系统，干式系统的需水量不会小于湿式系统的需水量。

仓库用大K系数喷淋头

仓库消防自动喷水灭火系统的设计首先须考虑选用湿式还是干式系统，然后考虑仓库内货物危险水平及仓库顶板高度。

K系数为11.2、14、16.8、22.4及25.2的大孔径喷淋头使用湿式系统保护仓库以应对防火需求的增加。随着顶板高度及存储高度的增加，对只设置顶板喷头的自动喷水灭火系统的挑战也在增加，要求顶板喷淋头喷出更多水以保护所存货物。由于供水压力为固定值，所以需要增大喷淋孔径提高喷水速度。另外，大K系数喷淋头喷出的大水滴增加了穿透火灾羽流的水体穿透能力并产生优异的喷淋灭火性能。

干式系统中，大K系数喷淋头的使用将带来更多的好处。大K系数喷淋头加快了干式阀开启前空气从开启的喷淋头排出的速度，缩短了开启时间。大K系数喷淋头的使用将缩短给定喷淋管网系统的充水时间。

干式自动喷水灭火系统设计准则的制定

在2009年与2010年，一种按FM标准设计、K系数为25.2、额定温度等级为280°F的特殊应用控火型标准响应仓库喷淋头，在FM Global的Glocester R.I.研究机构内进行了干式系统保护的测试，当时的顶板高度为40与45英尺，货架上存放标准的III级危险货物。分别进行了三次大型火灾试验以评估喷头的灭火性能。

第一个试验顶板高度为40英尺，货架高度为35英尺。充水时间设为25秒。喷水压力设为15磅每平方英寸，喷淋头的流量为98加仑每分钟。主货架与目标货架之间的过道空间保持在4英尺。在点火1分43秒后第一个喷头动作（参见图2）。

第一个喷淋头打开11秒后火势从主货架蔓延至目标货架。到喷水时（第一个喷淋头打开后25秒），已有13个喷淋头打开（参见图3）。接下来36秒内，又有三个喷淋头打开。共打开16个喷淋头，火势在5分钟内得以控制。

第二个试验顶板高度为45英尺，货架高度为40英尺。试验的充水时间设为20秒。与第一个试验时的4英尺相比，主货架系统与目标货架系统之间的过道间隔增加到6英尺。过道宽度的增加推迟了火势蔓延至目标货架的时间并影响喷水前仓库货架的火势增长。

喷水压力被设定为50磅每平方英寸，一个喷淋头的流量为178加仑每分钟。到出水时，仅有五个喷淋头打开。3秒后，目标货架系统的表面引燃。接下来55秒内，又有三个喷淋头打开。八个喷淋头打开后火势迅速得到控制。

进行试验3是为了设定了一个等效于K11.2直立式喷淋头的基准，但这次用的是湿式系统。主货架与目标货架之间的过道宽度保持在6英尺。顶板高度降至30英尺，货架高度为25英尺，货物为III级危险货物。基于与FM批准的K11.2直立喷淋头的流量一样，喷水压力需设定为10磅每平方英寸。这次试验结果证明，这两种喷淋头基于相等的流量时，效果相当。

基于测试结果，FM Global制定了两套采用K25直立型仓库喷淋头保护III级货物的干式自动喷水灭火系统的设计准则。FM Global数据表8-9要求：1）对于顶板高度为40英尺、货架最小过道间隔为4英尺的仓库，干式自动喷水灭火系统的供水应保证在15磅每平方英寸的喷水压力下能满足24个喷淋头打开的水量，并且系统的充水时间必须少于25秒。2）对于顶板高度为35英尺至45英尺、最小货架过道间隔为6英尺的仓库，系统供水应保证在50磅每平方英寸的喷水压力下能满足12个喷淋头打开的水量且充水时间必须少于20秒。与新的NFPA要求不同，使用这套数据表时，FM对仓库最低高度没有任何要求。

结论

高架仓库干式喷淋消防系统的性能取决于所存货物的种类、储存高度、天花板高度、过道空间、喷淋头设计、喷淋头温度等级、喷淋头响应时间（RTI）、喷淋头K系数、喷水压力及充水时间。喷水开始时喷淋头的打开数量对于控制火势的喷淋头打开总数很关键。过道宽度的增加及充水时间的缩短常常减少喷水开始时的喷淋头打开数量。在过去的20年里，大K系数喷淋头已在湿式喷淋仓库消防系统中非常流行。近来，已证明286°F温度等级的K25标准响应直立型喷淋头，应用于只设置顶板喷头的干式系统，当充水时间小于20秒时，能对存储于高达45英尺仓库内的货架上的III类货物提供有效防护。本文内的参考测试均来自FM数据表标准，适用于NFPA 13下的等效系统。

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