CMDA、CMSA、机架内和 ESFR 存储洒水器的基础知识

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2022-02-16 10:12:50【小中大】

仓库和其他存储设施需要独特的消防喷淋解决方案

办公楼的面积可能与仓库的面积相似，但两者与消防工程师的不同。这是因为仓库存在严重的危险，需要专门设计的消防喷水灭火系统和喷水头。从材料的易燃性到货架和堆垛障碍物，仓库与其他商业场所存在明显的问题。

为了应对这些挑战，NFPA 13：喷水灭火系统安装标准（2019 年版）为仓库和其他存储设施提供了单独的设计标准。标准的消防喷淋头通常是不够的——通常需要具有大 K 系数的存储式消防喷淋头和专门设计的导流板。

在本文中，QRFS 研究了存储设置的具体问题以及 NFPA 13 如何对它们进行分类。然后，我们概述了为应对挑战而开发的四种喷水器技术：CMDA、CMSA、ESFR和机架内喷水器。最后，我们概述了 NFPA 13 中存储空间中不同变量对自动喷水灭火系统设计的影响。

无论您是安装存储喷水灭火系统的承包商，还是购买备用喷水灭火系统的建筑经理，都可以使用 QRFS 来满足您的 CMDA、CMSA、ESFR 和机架内喷水灭火系统的需求。联系我们讨论您的设备要求并获得报价。

仓库防火的独特挑战

发生火灾时，仓库可能是危险的地方。例如，2007年，沙发陈列室和仓库设施发生火灾，9名消防员遇难。同年，英格兰沃里克郡的一场仓库大火导致三名消防员丧生。

多种因素结合在一起，在仓库中产生了很高的火灾隐患。由于包装材料的原因，储存的货物通常是高度易燃的。此外，在高天花板已经使供水变得更加困难的情况下，密集的包装和高堆放的物品会阻碍水流。总之，存储占用的特点创造了一个非常具有挑战性的情况。

商品类和易燃燃料

在大多数商业场所中，可燃性和火灾危险按称为占用危险的类别进行评估。在 NFPA 13 中列出的这些分类基于结构中的活动类型。然而，占用危险类别对于存储占用来说是不够的——它们不够具体。

商品类别可以更好地了解火灾危险。它根据货物的可燃性对存储在仓库中的物品进行分类，同时考虑到货物本身和任何包装材料。包装材料与防火非常相关，因为聚苯乙烯泡沫塑料、保鲜膜、纸板和木材都是高度易燃的。

NFPA 13 ( A.20.3 ) 概述了四种商品类别，以及塑料的特殊类别。I 类和 II 类都包含不燃物品，II 类通常包含更易燃的包装材料。第三类和第四类都包括易燃品，第三类主要涉及木材、纸制品或天然纤维纺织品。最后，最易燃的类别 IV 涉及塑料。

NFPA 13 进一步将塑料分为不同的组（A 组、B 组等），其中 A 组最大。此外，橡胶轮胎和卷纸等特殊商品得到单独考虑。

“封装”是一种特殊的包装，适用于任何会增加火灾危险的商品。它是指在顶部和侧面由塑料板（3.3.64）封闭的托盘负载。NFPA 13 手册解释 ( A.21.2.1 (3) ) 封装可防止燃料被洒水器弄湿，从而使火势更容易蔓延。因此，NFPA 13 要求增加封装商品的水流并限制它们可以堆叠的高度。

存储布局可能会阻碍喷水

可燃性并不是储存环境中唯一的问题——喷水器堵塞是一个常见问题。因此，NFPA 13 考虑了存储安排，非常详细地区分了不同类型的存储。我们无法在本文中深入探讨每个方面，因此我们将重点介绍这些布置的主要区别：货架存储与堆放存储。

货架存储是一种常见的货物存储方式，该类别分为开放式货架和实心货架存储。水可以很容易地流过开放式架子，但实心架子会挡住它。货架存储的更精细细节也发挥了作用：货架和货架之间的空间会影响火势蔓延和水流。机架之间的过道可以形成防火通道以控制火焰的蔓延，而不同机架隔间之间的烟道空间允许水通过。

一些货物不使用货架，而是直接堆叠在一起。这被称为“实心堆”存储。当托盘用于分隔此类堆叠中的货物时，它们被“托盘化”。实心堆垛和托盘存储具有与货架存储不同的保护标准。

堆放存储

我们如何对这张图片中存在的危害进行分类？纸张存放在用塑料（封装）包裹的木托盘（“托盘化”的 III 类货物）上。但要全面了解危险等级，我们需要测量桩和天花板的高度。

天花板高度和房间大小的影响

与仓库相比，大多数商业建筑的天花板较低，房间较小。低矮的天花板使喷水器更容易到达火场，而小房间则将火势分隔开来，有助于将它们保持在一个区域内。但在仓库中，距离会带来防火挑战。

洒水器必须从非常高的天花板上喷水，因此很难在火上浇水。

此外，仓库通常没有太多的分隔。防火墙和天花板通常有助于控制火灾，而它们的缺失会使大火自由蔓延。分隔重要性的一个例子是 NFPA 13 对储存未使用的塑料托盘的规定——这是一种重大的火灾隐患。一种可选的解决方案是将托盘保存在具有三小时额定防火墙 ( 20.14.2.2.4.1 ) 的“隔断室”中。

机架内、CMDA、CMSA 和 ESFR 洒水喷头应对存储占用的挑战

需要一种精确的设计方法来应对这些占用的挑战，其中包括使用储存消防喷淋头。

四种主要类型的存储喷水器是CMDA、CMSA、ESFR和机架内喷水器：

CMDA：控制模式密度区域洒水喷头

控制模式密度区域(CMDA) 洒水喷头中的“控制模式”是指这些喷头提供润湿和冷却以控制火灾，直到急救人员到达。“密度区域”是指 CMDA 系统的设计方式。一组密度-面积曲线指定给定面积所需的水流量。该系统及其水源基于它们进行设计，以提供必要的流量和压力。

如果这听起来很熟悉，那是因为CMDA 洒水器在形状和功能上几乎与普通消防洒水器相同。非存储喷头设计取决于密度面积概念，这些模型产生与 CMDA 喷头相似的喷雾模式。将 CMDA 洒水器与普通洒水器区分开来的两件事是更大的 K 系数和更高的温度额定值。

CMDA 洒水器（和大多数储存洒水器）中较大的 K 系数可实现更大的水流量。K 因子描述喷水孔的大小。K 因子、水压和水流量之间的关系用一个简单的方程来描述：

K = Q ÷

在哪里：

K =K-因子

Q =以加仑/分钟为单位的流量

P = PSI 压力

因此，K 因子越大，在给定压力下，越多的水可以流过喷头。

您可以在我们之前的博客中阅读有关密度/面积概念和自动喷水灭火系统设计的更多信息。

CMSA：控制模式特殊应用喷头

与 CMDA 洒水喷头一样，控制模式特殊应用 (CMSA) 洒水喷头设计用于“控制”功能：润湿和冷却以防止火势蔓延。和大多数存储喷头一样，CMSA 喷头通常具有较大的 K 系数。但是，它们与 CMDA 洒水喷头有两个不同之处。

CMSA 喷头具有独特的喷头导流板，可产生不同的水滴尺寸和喷雾模式。这使得 CMSA 喷头适合“特殊应用”；换句话说，高挑战的存储占用。独特的导流板还要求洒水器携带不同的清单。

CMSA 洒水器不使用 CMDA 洒水器采用的设计理念。不涉及密度/面积曲线。相反，分析不同的变量来计算给定系统所需的流量和压力。

ESFR：早期抑制快速响应喷头

早期抑制快速响应 (ESFR) 喷水器在消防喷水器中独树一帜，提供灭火而不是火控。ESFR 洒水喷头的目标不是防止火势蔓延，直到消防员能够完全扑灭它。相反，它们旨在快速激活并直接攻击火灾。这个想法是，早期灭火需要更少的总水，减少火势蔓延，并最终降低自动喷水灭火系统的成本。

ESFR 洒水喷头具有较大的 K 系数，并具有设计独特的偏转器，旨在产生大的、高动量的液滴，在穿透火羽之前不会蒸发。ESFR 喷水器的另一个主要区别特征是快速响应元件，其设计比标准喷水器元件更快地运行。

您可以在我们之前的博客中阅读有关快速响应元素的更多信息。

比较存储喷头

比较标准商用、CMDA、CMSA 和 ESFR 洒水喷头的导流板。标准商用洒水器和 CMDA 洒水器几乎相同，除了 K 系数。联系 QRFS 询问有关存储消防喷淋头的信息。

机架内消防喷淋头

到目前为止，我们展示的所有存储洒水器都是天花板洒水器。但在某些情况下，测试已确定天花板洒水器——无论 K 系数或水压有多大——都无法提供足够的控制或抑制。极度易燃的商品、高高的天花板、高堆积的存储和水的障碍是常见的罪魁祸首。在这些情况下，机架内的消防喷淋头是必要的。

机架内洒水喷头的工作方式就像它们的名字所暗示的那样：洒水立管和支管安装有存储架，以使洒水喷头尽可能靠近潜在的火灾。当然，这样做会给仓库带来独特的基础设施挑战——当涉及管道时，货架会变得更加永久。但它解决了高度和障碍物带来的问题。

Little 将机架内的消防喷淋头与传统的消防喷淋头区分开来。然而，机架内的消防喷淋头通常安装有独特的配件，包括笼式防护罩和防水罩。笼式防护装置可保护洒水喷头免受重物和周围移动的机械的影响。防水罩可保护机架内洒水器免受其他洒水器的喷溅。来自天花板喷头（或另一个机架内喷头）的水可能会冷却其附近喷头的热敏元件，从而阻止它们按设计运行。

Viking 机架式洒水器

这款 Viking 机架式洒水喷头配有笼式防护装置，可保护其免受货物和机械的伤害。它还在螺纹上安装了一个防水罩，因此其他洒水器的喷水无法冷却其热敏元件。

存储喷水灭火系统的设计要求很复杂

如前所述，设计大多数商用自动喷水灭火系统依赖于密度/面积曲线来确定需要多少水流量和压力。选择曲线取决于建筑物的占用风险。但是，虽然 CMDA 存储喷水灭火系统使用密度/面积曲线，但 CMSA 和 ESFR 系统并非基于此概念。此外，存储喷水灭火系统的决策过程要复杂得多。

根据 FM Global 的广泛经验测试，存储喷水灭火系统的设计标准考虑了仓库中涉及的许多变量。NFPA 13 根据每个存储喷水灭火系统的情况引导用户完成决策树。

NFPA存储喷头决策表

NFPA 13 (22.2) 中的此表提供了如何选择 CMSA 自动喷水灭火系统标准的示例。专门用于托盘存储；用户识别适当的商品类别和其他变量。该表最终指定了最小喷水器工作压力。

要了解 NFPA 13 规则的来源，请查看由 FM Global 进行的 ESFR 洒水器测试：

存储消防喷淋头专为保护具有挑战性的环境而设计

同样，仓库和其他存储空间给消防喷淋设计者和工程师带来了独特的问题。高高的天花板、阻碍性的存储安排以及高度易燃、密集堆放的材料增加了火灾危险。

应对这些挑战需要额外的水流和压力，还需要特殊的洒水装置。CMDA、CMSA、ESFR 和机架内消防喷淋头都是为了在存储环境中提供防火保护而开发的。而且它们只能在 NFPA 13 的精确设计标准内正常工作。

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