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ESFR喷头的应用案例（某仓储超市）

ESFR喷头背景介绍
ESFR喷头是由美国的财产保险公司FM Global（以下简称FM公司）所属的研究中心（Factory Mutual Research Center）在20世纪80年代研发的。在ESFR喷头问世前，对于货架高度大于6m的仓储形式，一般都要求设置货架间喷头进行保护，而且试验证明设置货架间喷头能有效地起到控制火势的作用。但是，货架间喷头存在两个重要的缺陷：一是设置了货架间喷头后，货架的布置就不能随意更改；二是由于操作工人视线被阻挡，货架间喷头容易在装卸货物时被碰坏，产生水浸损失。
FM研究中心通过大量试验，总结出了早期压制快速反应（ESFR）喷头技术，并研制出了ESFR喷头，同时出版了相应的安装规范，即“FM Global财产防损规范2-2”（FM Global Property Loss Prevention Data Sheet 2-2）。这可以从FM Global的网上查询。NFPA13也有较多的的内容谈到快速反应喷头的设计方法。国外把ESFR喷头的出现看作是自动喷水灭火系统发展的里程碑，喷头的制造理论从控制火灾发展到直接抑制并扑灭火灾。
生命的安全
美国将人员密集场所全部定义为（LH）轻危险级，规定在LH场所必须采用快速响应喷头。理由是火灾时灭火主要靠自动喷水灭火，火场中的人员必须及早离开事故现场快速响应喷头能在火灾发生初期快速反应灭火，并实现早期火灾自动报警，早期快速到达火场；初期火灾不至于产生大量有毒烟雾，有利于人员及早撤离火场，消防队到达现场后能尽早将力量投入扑灭初期火灾，而不必将力量放在疏散和拯救人员上，错失扑灭初期火灾的时机；火灾初期快速动作的消防系统能有效抑制火灾的蔓延。这也是目前世界各国共识的消防理论，反映在各国的消防规范上。除NFPA13有较多的内容谈到快速反应喷头的设计方法外， NFPA101 Life Safety Code生命安装规范2000版有387页，国外对生命安全保护的研究由此可见一斑。
ESFR喷头简介
ESFR喷头系统主要应用于高架仓库、大型仓储物流库房等普通闭式喷头无法奏效的场所，目前国内正推广应用。
ESFR喷头比普通喷头更敏感（当库房高度超过8.0m时，热敏元件的快速反应尤其重要）（UL要求标准喷头的动作时间在达到喷头动作温度后喷头应在100S内动作，在（LH）轻危场所要求使用快速响应喷头在达到喷头动作温度后应在14S内动作），可以在火势较弱的时候动作。ESFR喷头喷射出的水量也大于普通喷头，可以直接到达起火点。该喷头在高压下（喷头处工作压力不小于0.35MPa）喷出大量的水（直径19mm喷嘴，在最小压力0.345MPa的作用下，ESFR喷头喷出流量为6.3L/s）有足够的水流量抑制火灾。这样火灾就可以在初期阶段被压制住。ESFR喷头的另一特点是喷头在扑灭货架上部火的同时，喷头中心有一股强大的水柱，可以穿过货架扑灭在喷头下方货架底部的火灾。因此，安装了ESFR喷头，就可以取消分层布置的喷头，喷头直接安装在屋面板下，喷头间距达3.05m，这就大大简化了系统设计。
由于现有的ESFR喷头按动作温度区分，有74℃和101℃两种；按喷头朝向分，有直立型和下垂型两种；按K系数分，有K=200，240和360三种。在国内迄今为止，只有进口的下垂型ESFR喷头获得了有关部门批准可以使用。
FM对喷头温级选用建议见表
FM喷头温级选用建议
场所危险等级
选用喷头温级
LH（轻危）场所：如办公室、学校、旅馆、医院、公寓楼。
普通温级洒水头
57℃～77℃
OH（中危）场所：如停车场、面包房、饭店服务区、机械工厂。
中温级洒水头通常100℃
EH（严危）有高燃烧负荷场所：如含有可燃液体、橡胶轮胎、高货堆可燃仓库及类似场所
高温级洒水头通常141℃
大量灭火试验证明，在严重危险级和仓库场所使用普通温级喷头，有时是无效的。因为在仓库火灾时发热量大，沿天花板层流动的气流温度很高，会使远离火场的普通温级喷头误动作（即喷头跳开现象）。而高温喷头可以减少无效喷头的出现。NFPA13关于选用高温级喷头也有详细的内容。
FM在ESFR喷头安装导则（Installation Rules For Suppression Mode Suppression Mode Automatic Sprinklers）介绍：对标准喷头或大水滴喷头等控火喷头的知识、设计、安装经验和工程结论不一定适用于ESFR系统。严格遵循ESFR喷头的设计规范和安装导则，解决好障碍物对喷头喷水的障碍和火灾时热气流对喷头动作的影响，是ESFR喷头能否早期成功灭火的关键。
为了使ESFR喷头有效保护高货架仓库，还必需对仓库的高度和建筑物的结构严格审查把关。
某超市ESFR喷头的设计参数
按《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2001）：响应时间指数RTI≤28±8（m·s）0.5、用于保护高堆垛与高货架仓库的大流量特种洒水喷头称为快速响应早期抑制喷头（early suppression fast response sprinklerESFR) ；仓储式商场的货架区的火灾危险等级属于仓库危险级Ⅰ级；货架储物仓库的最大净空高度或货品最大堆积高度超过该规范表5.0.5、表5.0.6的规定时，应设货架内喷头。仓库危险级Ⅰ级的最大净空高度为9米。建议该超市最后施工的最大净空高度不要超过9米。
我国规定采用快速响应早期抑制喷头的仓库内货物最大堆积高度的数值，与美国《自动喷水灭火系统安装标准》NFPA—13（1996年版）和美国工厂联合保险系统标准相比，均偏于保守。
按美国FM标准生产的ESFR喷头特性：

式中K——特性系数，从14（公制201）～25（公制358）；
P——喷头处最小工作压力，为50psi（0.345MPa）～75psi（0.52MPa）。
每只喷头的出流量分别为6.2L/s（K=14，压力为0.345MPa）～13.6L/s（K=25，压力为0.52MPa）。按《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2001）5.0.6规定同时作用喷头数为12只，则系统计算流量分别为74.4～163.2L/s。
计算流量如此悬殊，主要差别在于建筑物的层高：按美国FM标准，库房层高≤30ft（9.1m）可采用K=14喷头；层高＞30ft（9.1m）应采用K=22喷头或K25喷头。该超市的最大净空高度不超过9米（按甲方提供的图纸），可采用K=14（公制201）喷头，喷头处最小工作压力为50psi（公制0.345MPa），
每只喷头的出流量为6.2L/s，系统计算流量为74.4L/s。
结论
1. ESFR喷头系统是一种灭火效率很高的自动喷水灭火系统，但应用及设计是有一定难度的；尤其是喷头的布置，需与工艺、建筑、结构及其他工种紧密合作，才能避免产生用错或装错ESFR喷头的情况发生。由于使用ESFR喷头系统的仓储建筑通常价值较高，一旦有火灾发生，损失巨大，因此需要正确地使用ESFR喷头系统。
4、ESFR喷头的设计和安装应综合考虑其中的货物类型、堆货形式堆货或货架高度以及货架类型等诸多因素， 严格按《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2001）设计，详细要求可以参考“FM Global财产防损规范2-2”。
3. 建议采用响应时间指数RTI≤28±8（m·s）0.5、K=14 （公制201）喷头，喷头处最小工作压力为50psi（0.345MPa），每只喷头的出流量为6.2L/s，系统计算流量为74.4L/s。
5、建议使用进口的下垂型ESFR喷头。
2．建议易初莲花超市最后施工的最大净空高度不要超过9米，使用过程中的货品堆积高度不超过7.5米。
6、严格控制建筑物中的障碍物。
7、严格控制ESFR喷头与障碍物之间的距离。
8、尽量不要贮存或堆放易燃液体或含有易燃液体物品（如某些化妆品）、喷雾剂小罐、大型的纸卷、纺织纤维制品以及大量堆放木制或塑料制仓储托盘；另外，货架间不要出现大面积的隔板以及货架上采用某些形式的顶部开口的不透水容器作为贮存单元。

参考文献：
1.早期压制快速反应喷头应用中的若干误区 蔡飞龙 给水排水 Vol.29 No.3 2003
2. FM Global Property Loss Prevention Data Sheet 2-2
3. NFPA13 美国自动喷水灭火系统安装规范