JP4432480B2

JP4432480B2 - 防火区画システム

Info

Publication number: JP4432480B2
Application number: JP2003410366A
Authority: JP
Inventors: 純一山口
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-12-09
Also published as: JP2005168645A

Description

本発明は、出火点を包囲するように散水して延焼防止する防止区画システムに関する。

延焼防止の観点から、一定の面積毎に防火区画を設けるように法規制が設けられている。この防火区画の形成には、耐火性能を有する防火壁や防火シャッターを設けて区画することが一般的であり、これら防火壁や防火シャッターには扉が設けられている。

ところが、かかる防火壁や防火シャッターでは、防火区画を通って避難する際に、扉の開閉等が不便であり、また、このような防火壁や防火シャッターにより区画された中では、避難者に精神的な圧迫を与えることもある。

そこで、図８に示すように、１つのフロア１１０といった建物内の広い空間（防火対象エリア）を防火区画ライン１１１で区画し、この防火区画ライン１１１に沿って散水ヘッド１１２を設けて、火災発生時には当該防火区画ライン１１１に沿った水幕１１３を形成することにより延焼防止を行う防火区画システムが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２−２４８１７９号公報

しかしながら、上記構成の防火区画システムでは、直線的に散水して水幕１１３を形成するため、多数の散水ヘッド１１２を同時に動作させなければならず、大空間に適用する場合は多量の水が必要となる問題があった。

また、防火区画の概念上、区画内での延焼を防止できないので、上記のように大空間に適用される水幕方式では、消失する領域が大きくなってしまう問題がある。

そこで、本発明は、少ない水量で効率的に延焼が防止できるようにした防火区画システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、防火対象エリアを平面的に区画して延焼防止領域をなし、この延焼防止領域ごとに対応する天井位置に設けた散水ヘッドと、火災の発生を監視する１または複数の火災感知器と、該火災感知器により火災の発生が感知された場合に、当該火災感知器から火災発生を示す火災信号及び火災を感知した前記火災感知器の位置を示す位置信号とを受信して、出火点を多重環状に包囲して散水するように前記散水ヘッドを選定して散水させる制御部とを備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、防火対象エリアを複数の延焼防止領域に区画し、それぞれの延焼防止領域の各接点（または交点）等に散水ヘッドを配置し、火災が発生した場合には、火災が発生した延焼防止領域に対応した散水ヘッドを選定し、出火点を包囲するように散水させるようにしたので、少ない水量で、火勢が大きくならない段階で効率的に延焼を防止できるようになる。その際、出火点を多重環状に包囲して散水するように散水ヘッドを選定するようにしたので、効率的に延焼防止することが可能になる。

延焼は出火点からの放射熱、熱気流からの対流熱により隣接した可燃物が着火して起きる。このため延焼防止には、（１）可燃物を出火点から離すこと、（２）散水等により可燃物の温度上昇を抑えること、（３）出火点と可燃物との間に水幕等を形成して、放射熱や対流熱を低減させることが考えられる。

しかし、（１）の可燃物を出火点から離す方法は、実用上徹底し難い問題がある。また、（２）の散水等により可燃物の温度上昇を抑える方法は、スプリンクラー等の概念をなすものであるが、スプリンクラーの場合には、ヒューズ等の感熱部の温度が所定温度以上になったときに動作するため、火の後追いをして延焼防止することができない。（３）水幕を形成して放射熱や対流熱を低減させる方法では、例えば１５００ｍ^２毎に区画を設定するように定められている場合には、このような大きな区画内で火勢が増した火熱による延焼を防止するために多量の水を供給できるようにしなければならない。

そこで、本発明では、（１）と（２）との方法にかかる概念の併用を行う。即ち、出火点に近い可燃物に対しては、（２）の概念による散水を行って延焼防止し、出火点に遠い可燃物に対しては、（１）の概念に従いその距離を利用して延焼を防止する。これにより、火勢が大きくならない段階での延焼を防止して、少ない水量で効率的に延焼防止する。

図１は、実施例１に係る防火区画システム１０の給水、制御系統を示す図である。また、図２は防火対象エリア１１を四角形の延焼防止領域Ｓ（図１において点線で囲まれた領域）と、隣接する延焼防止領域との接点に対応する天井面に散水ヘッド１２を配置した場合を示している。

なお、防火対象エリア１１が、延焼防止領域Ｓの整数倍で区画できない場合には、当該延焼防止領域Ｓより面積の小さい区画で調整することが好ましく、また防火対象エリア１１の天井に梁等の突起物が存在する場合には、延焼防止領域Ｓはこのような突起物を挟まないように設定することが好ましい。

また、延焼防止領域Ｓの形状は、所定の平面形を構成すれば、４角形に限らず、３角形、５角形、さらには任意形状の多角形ないしはアトランダムな形状であってもよい。

散水ヘッド１２は、給水主配管１５から分岐した枝管１６に接続され、各枝管１６には散水制御用のバルブ１７が設けられている。このバルブ１７は、制御部１８により開閉制御されるもので、例えば電磁弁等が適用可能である。

延焼防止領域Ｓの中心部分の天井面には、この延焼防止領域Ｓでの火災の発生を監視する火災感知器２０が設けられている。火災感知器２０は、熱により出火を感知する熱感知器、煙により出火を感知する煙感知器、光ファイバ感知器、赤外線式感知器等の公知のものが適用可能である。

制御部１８は、火災感知器２０から火災信号及び位置信号を受信し、火災信号により火災が発生したことを知る。そして、位置信号から火災が発生した延焼防止領域Ｓを判断し、当該延焼防止領域Ｓを取り巻く散水ヘッド１２を選定して、その散水ヘッド１２から散水を開始すべく該当するバルブ１７を開く。

この制御例を、図３に従い説明する。火災感知器２０は火災の発生を感知すると火災信号及び位置信号を制御部１８に送信する（Ｓ１，Ｓ２）。制御部１８は、位置信号から火災発生した延焼防止領域Ｓを判断して、散水を行う散水ヘッド１２を選定して、そのバルブ１７を開く（Ｓ３，Ｓ４）。

なお、動作させる散水ヘッド１２の選定は、例えば図２において、防火対象エリア１１が横方向Ｉ，II，III，IV，Ｖ，…、縦方向１，２，３，…のように座標化されているような場合に、点Ｘで出火した位置信号として（II，２）の情報を受け取ると（II±１，２±１）、即ち（I，１），（I，３），（III，１），（III，３）の位置を判断して決める方法が例示できる。

この場合は、出火点を包囲するように散水ヘッド１２が１環状（一巻き状）に散水することになるが、本発明では、出火点を多環状に包囲するように散水するものとする。多環状に散水することで、より効率的な延焼防止が可能になる。

各火災感知器２０が火災を感知した場合に動作させる散水ヘッド１２をテーブル化して制御部１８に予め設けておき、位置信号に基づきこのテーブルを検索して、該当する散水ヘッド１２を動作させるようにしてもよい。

また、火災感知器２０が火災の発生を感知した場合に、図３で示す点線手順に従い火災信号及び位置信号を制御部１８のみならず図示しない防災センターにも送信するようにしてもよい。

防災センターでは、火災信号により監視員に火災が発生したことを報知し、バルブ１７の手動操作等の個別操作を行うか否かの判断を待ち（Ｓ５，Ｓ６）、個別操作する場合には操作するバルブ１７を制御部１８に指示する（Ｓ７）。制御部１８はこの信号を受けて該当するバルブ１７を開く。なお、監視員に火災が発生したことを報知する際に、位置信号に基づき防火対象エリア１１のマップを表示し、その中に出火点を併せて表示するならば、監視員は容易に状況把握することが可能になって迅速、かつ、適切な対応を行うことができるようになる。

このような個別操作は、例えば以下のような場合に特に大きな効果を奏する。防火区画システムの設計時には、防火対象エリア１１の使用状況を詳細に想定することが困難なため、可燃物の一般的な載置状況を想定してシステム設計を行う。従って、一時的に大量の可燃物が置かれるような状況が発生し、かかる場所から出火した場合には、十分な延焼防止が出来なくなる場合がある。

そこで、大量の可燃物が置かれるような場合、火勢が大きくなり易い物が置かれる場合、発火点の低い物が置かれる場合等の防火区画システムの設計時に想定していない態様で防火対象エリア１１が一時的に使用された場合には、予め防災センターの監視員にその旨を連絡しておき、該当する防火対象エリア１１で火災が発生した場合には、制御部１８によるルーチン的な散水制御に加え、個別に散水ヘッド１２の制御が行えるようにすることで、延焼を確実に防止することが可能になる。このような個別的な散水制御として、上述した出火点を多環状に包囲して散水する方法が例示できる。

ところで、このような散水ヘッド１２からの散水量及びその設置間隔（延焼防止領域Ｓを形成する多角形の１辺の長さに相当）は、以下の考察に基づき設定する。先ず、散水量について説明する。防火区画が、図４に示すように、７［ｍ］×７［ｍ］＝４９［ｍ^２］毎に設定されているとする。

この場合に、１の散水ヘッド１２から１３．３［ｋｇ／秒］の水を散水し、その防護半径（１の散水ヘッド１２で水が散水される円形領域の半径）を２．４７［ｍ］とすると、単位時間あたり、単位面積に散水される水量αは、
α＝１３．３［ｋｇ／秒］／（２．４７［ｍ］×２．４７［ｍ］×３．１４）
＝０．０７０［ｋｇ／ｍ^２／秒］
となる。

水の蒸発潜熱を２，２５６［ｋＪ／ｋｇ］とすると、先の水が蒸発に伴う潜熱量βは、
β＝０．０７０［ｋｇ／ｍ^２／秒］×２，２５６［ｋＪ／ｋｇ］
＝１５７［ｋＷ／ｍ^２］
となる。

延焼する可燃物への最大熱流束γ（火炎に直接曝された時の熱流速）は、図５に示すように、γ＝約８０［ｋＷ／ｍ^２］であるので、β＞γが成り立ち可燃物への延焼が防止できるようになる。

従って、１の散水ヘッド１２から１３．３［ｋｇ／秒］の水を散水し、その防護半径を２．４７［ｍ］とすることにより熱流束による延焼を防止できることが分かる。また、１の散水ヘッド１２からの散水量を、７．５［ｋｇ／秒］にしてもβ＞γが成り立つので、可燃物への延焼を防止でき、従来スプリンクラーで用いられている水量（１３．３［ｋｇ／秒］）より水量を大幅に減らすことが可能となる。

一方、散水ヘッド１２の設置間隔を３．５［ｍ］とすると、図５から可燃物に入射する放射熱流束δはδ＝４．３［ｋＷ／ｍ^２］であり、可燃物の限界放射熱流束εはε＝１０［ｋＷ／ｍ^２］であるため、δ＜εが成り立ち可燃物への延焼を防止できる。

また、可燃物の着火温度ζをζ＝２６０［℃］とすると、図５から散水の行われない可燃物（出火点から３．５ｍ以上離れた位置にある可燃物）近傍の熱気流最高温度ηはη＝１５７［℃］であるので、ζ＞ηが成り立ち可燃物への延焼を防止できる。

以上説明したように、出火点を包囲するように散水するため、少ない水量で、かつ、火勢が小さい段階で、効率的に延焼防止ができるようになる。

次に、実施例２にかかる発明を説明する。これまでの説明では、火災感知器２０は、延焼防止領域Ｓ毎に散水ヘッド１２と別に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、散水ヘッドと一体型としてもよい。そして、火災が感知されると、その火災感知器を取り巻く散水ヘッドから散水する。

このような構成にすることにより、散水ヘッドと火災感知器とを一度の取り付けることができるため、取り付け工数の減少による施工費用の低減が図れるメリットがある。

図６はかかる場合の防火区画システム１０の給水、制御系統を示す図である。また、図７は防火対象エリア１１を四角形の延焼防止領域Ｓ（図７において点線で囲まれた領域）に区画し、その頂点及び中心に対応する天井面に火災感知器が内蔵された散水ヘッド２１を配置した場合を示している。

そして、制御部１８は、点Ｘで出火し位置信号として（II，２）の情報を受け取ると（II，２±１）、（II±１，２）、（II＋１，２±１）及び（II−１，２±１）、即ち（I，１），（I，２），（I，３），（II，１），（II，２），（II，３），（III，１），（III，２），（III，３）の位置、及び、それらを包囲する位置を動作させる散水ヘッド２１として選定して散水する。

これにより出火点を多環状に包囲するように散水でき、少ない水量で、かつ、火勢が小さい段階で、効率的に延焼防止ができるようになる。

実施例１の防火区画システムの給水、制御系統を示す図である。散水ヘッド及び火災感知器の取り付け位置を例示する図である。散水制御手順を示すフローチャートである。散水ヘッドの水量及びその設置間隔を例示した図である。出火点からの距離に対する可燃物の放射熱流束及び熱気流温度を示す図である。実施例２の防火区画システムの給水、制御系統を示す図である。散水ヘッド及び火災感知器の取り付け位置を例示する図である。従来の技術の説明に適用される図である。

符号の説明

Ｓ延焼防止領域
１０防火区画システム
１１防火対象エリア
１５給水主配管
１６枝管
１７バルブ
１８制御部
２０火災感知器
２１散水ヘッド

Claims

防火対象エリアを平面的に区画して延焼防止領域をなし、この延焼防止領域ごとに対応する天井位置に設けた散水ヘッドと、
火災の発生を監視する火災感知器と、
該火災感知器により火災の発生が感知された場合に、当該火災感知器から火災発生を示す火災信号及び火災を感知した前記火災感知器の位置を示す位置信号とを受信して、出火点を多重環状に包囲して散水するように前記散水ヘッドを選定して散水させる制御部とを備えることを特徴とする防火区画システム。