当规范达到极限时,FM 8-9 表 17B 和工程分析打开了一扇门——而如今的 ESFR 喷淋系统已经准备好迈入这扇门。
仓库的高度不断攀升。受地价上涨和电商物流持续增长的需求驱动,现代配送中心的存储高度通常超过 13 米(43 英尺),而容纳这些仓库的建筑物,其屋顶高度往往超过 14 米(45 英尺)。对于大多数消防行业而言,这个高度已成瓶颈。美国喷淋系统设计的主要规范标准 NFPA 13 并未涵盖约 13.7 米(45 英尺)以上高度的仅天花板喷淋保护。对于仅依据 NFPA 13 进行设计的消防人员来说,传统的解决方案是安装货架内喷淋系统:即在货架结构内部安装额外的自动喷水灭火系统,但这会增加成本和复杂性。
但还有另一条途径。FM Global 的《财产损失预防数据表 8-9》(被全球保险和风险工程师广泛使用)通过表 17B 涵盖了高层建筑。在受规范性法规约束的地区,启用表 17B 的机制是基于性能的设计 (PBD)。本文将解释这条途径的运作方式、其重要性以及目前可用于实现该途径的产品。
规范性上限及其存在的原因
像NFPA 13这样的规范之所以有效,是因为它们清晰、一致且易于执行。设计师遵循规则,检查员核对项目要求,没有任何歧义。但这种规范也带来了一定的灵活性。规范是围绕最常见的场景制定的。当项目超出这些场景时——例如特殊的几何形状、新的危险或极高的建筑高度——规范要么直接禁止采用该方法,要么保持沉默。
根据NFPA 13标准,仅采用ESFR(紧急喷淋系统)保护的建筑物,其天花板高度限制为13.7米(45英尺),这并非随意设定,而是反映了制定该标准时已有的火灾测试数据。较高的天花板高度允许火柱在自动喷水灭火系统启动前积聚更多能量。令人担忧的是,在非常高的堆垛式仓库中,单层天花板喷淋系统可能无法及时有效地喷洒足够的水来扑灭火灾。
相比之下,FM 8-9 始终与大规模防火测试项目保持同步,这些测试项目所涵盖的高度远超 NFPA 13 目前的标准。表 17B 提供了仅采用吊顶式 ESFR 防护措施的已批准设计标准,适用于吊顶高度不超过 15.2 米(50 英尺)、吊顶高度不超过 16.8 米(55 英尺)的存储设施——无需安装货架喷淋系统。对于任何符合条件的设施而言,这都是一项显著的竞争优势。
什么是基于性能的设计?
基于性能的设计是一种工程方法,它提出的问题与规范性设计不同。它不问“这个系统是否符合规则?”,而是问:“与标准要求相比,这个系统是否达到了同等或更高的消防安全水平?”
NFPA 13 和《国际建筑规范》(IBC) 都明确允许基于性能的设计 (PBD)。NFPA 13 第 1.4 节允许在设计方案有工程分析支持并经主管机构 (AHJ) 批准的情况下,采用替代强制性要求的方案。IBC 也包含类似的条款——通常被称为“替代材料和方法”条款——允许在能够证明等效性的情况下,采用符合规范的替代方案。
实际上,这意味着消防工程师可以向主管部门提交一份书面文件,证明 FM 8-9 表 17B(经 FM Approvals 自身的大规模防火测试项目验证)在该特定项目中提供的保护水平与 NFPA 13 规范要求相当或更高。这并非权宜之计,而是一种经过工程验证的替代方案,有数据支持,并需经主管部门批准。
FM 8-9 表 17B:它实际允许的内容
FM 8-9 表 17B 规定了仅对 I 至 IV 类商品和纸盒包装的未发泡塑料进行天花板 ESFR 防护的设计标准。使其适用于高层仓库的关键参数包括:
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最大存储高度:15.2 米(50 英尺)——远远超过 NFPA 13 规定的限制。
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最大天花板高度:16.8 米(55 英尺)。
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当仅天花板喷淋系数和压力标准满足要求时,无需在机架内安装喷淋器。
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适用于 K-28.0 (400 公制) 和 K-33.6 (480 公制) ESFR 喷头。
最后一点至关重要。获批产品并非纸上谈兵,而是目前已上市销售、经过检验的成熟产品。
性能背后的产品
目前有三家制造商提供符合FM认证的ESFR下垂式自动喷水灭火系统,适用于17B表的应用。这三款产品在按照数据表安装后,均满足FM 8-9存储保护要求。
可靠的自动喷灌器——型号 N28T6 和 N28T3(K-28.0 / 400 公制)
Reliable 的 N28T6 (SIN R603) 和 N28T3 (SIN R604) 是经 FM 认证的快速响应型储罐喷淋器,其 K 系数为 28.0(400 公制)。根据 FM 数据表 8-9,它们获准用于层高不超过 16.8 米(55 英尺)的储罐,最高储罐高度可达 15.2 米(50 英尺)。两款型号均采用坚固的镍合金熔断式工作元件,并配备 1 英寸 NPT 或 ISO7 R-1 螺纹连接,最大工作压力为 12 巴(175 磅/平方英寸)。N28T3 还拥有 cULus 特定应用认证,适用于机架式储罐,其最小横向烟道空间仅为 75 毫米(3 英寸)。Reliable 还为这两款型号发布了环境产品声明 (EPD)——这对于可持续建筑项目而言是一项日益重要的认证。
可靠的自动喷灌器 — 型号 M336 (K-33.6 / 480 公制)
可靠的 M336 (SIN R610) 的 K 系数高达 33.6 (480 公制),即使在较低的设计压力或更高的供水量下,也能提供相同的储水保护性能,满足危险等级要求。该产品已获得 FM 认证和 CE 认证,是满足国际保险要求项目的理想之选。其显著特点是连接方式灵活:M336 提供 1-1/4 英寸 NPT 螺纹、ISO7 BSPT 螺纹和 1-1/4 英寸沟槽式 (AWWA C606) 三种连接方式。沟槽式连接方式可简化大型设施的安装,尤其适用于已采用沟槽式管道系统的场所。
泰科(江森自控)— 型号 ESFR-34(K-33.6 / 480 公制)
泰科ESFR-34型(SIN TY9286)是一款成熟的K-33.6(480公制)ESFR下垂式自动喷水灭火系统,已获得FM认证和CE认证。其技术数据表明确指出,该系统可在16.8米(55英尺)高的天花板下,保护15.2米(50英尺)高的存储设施,无需安装货架内喷淋头——这是Table 17B应用的典型案例。该系统采用1-1/4英寸NPT或ISO 7-R 1-1/4螺纹连接,额定压力为12.1巴(175磅/平方英寸)。泰科ESFR-34在FM保险承保的设施中拥有良好的口碑,并拥有遍布全球的成熟分销网络提供支持。
Viking Corporation — 型号 VK514 (K-28.0 / 404 公制)
Viking 的 VK514(SIN VK514)已获得 UL 认证,是一款特定应用 ESFR 喷头,并获得 FM 认证,是一款快速响应储水式喷头,同时还获得了 CE 认证。其 FM 认证涵盖表 17B 中的两种天花板高度场景:在 15.2 米(50 英尺)天花板下储水高度不超过 13.5 米(45 英尺)的场景,以及在 16.8 米(55 英尺)天花板下储水高度不超过 15.2 米(50 英尺)的场景——每种场景都有其独特的液压设计标准。VK514 采用 1 英寸 NPT 或 25 毫米 BSPT 螺纹接口,以及独特的碟形弹簧密封组件。Viking 还提供与 InstaSeal 兼容的 VK514 配置,适用于使用沟槽式出水接头的安装。
向主管机关陈述理由
一份成功的 PBD 表格 17B 申请提交通常包含以下要素:
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项目描述应清晰明确:建筑高度、存储高度、商品类别和存储布置。
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说明为什么规范路径(NFPA 13 带机架内喷淋器或 NFPA 13 仅天花板限制)不适合该项目。
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FM 8-9 表 17B 的副本及适用的设计标准,说明所提出的设计如何满足或超过这些标准。
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所选自动喷水灭火产品的 FM 认证文件。
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水力计算表明该系统符合表 17B 设计压力和流量标准。
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一份书面说明,引用适用的 NFPA 13 和 IBC 条款,以证明该替代方法的合法性。
强烈建议在提交申请前与当地主管部门 (AHJ) 举行会议。许多 AHJ 都乐于接受文件齐全的 PBD 申请,尤其是在备选方案获得 FM Approvals(一家全球认可的第三方测试机构)的支持时。
从更宏观的角度来看:这对行业为何至关重要
基于性能的设计并非漏洞,而是一门工程学科,拥有完善的方法论、经同行评审的防火测试数据,并日益被全球各地的消防监管机构所接受。将其应用于高层仓库防护,可创造显著的价值:业主无需承担货架喷淋系统的成本和复杂的运行维护;保险公司(通常是保安公司)可获得一套符合其自身认可标准的系统;而消防工程师则可交付一套既技术严谨又具有商业竞争力的解决方案。
仓储市场并未放缓。建筑物越来越高,商品种类越来越复杂,在货架结构内加装喷淋系统的成本给运营带来了沉重负担。消防行业拥有解决这一问题的工具——经FM认证的产品、标准框架和工程方法。
规范性标准永远是基础。但当基础存在瓶颈时,基于性能的设计就如同电梯一般,能够突破瓶颈。
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