自動噴霧滅火系統(tǒng)在我國的應用與發(fā)展

自動噴霧滅火系統(tǒng)在我國的應用與發(fā)展

在很多滅火劑中，水是最便宜的，水是滅火器的滅火效果是方便的。滅火效果好，設備簡單。因此建筑消防給水系統(tǒng)一直是國內(nèi)外建筑消防滅火的主要設施。建筑消防給水系統(tǒng)主要有消火栓滅火系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)兩類。兩者相比,消火栓滅火系統(tǒng)設備簡單、投資省,是目前國內(nèi)主要的消防給水設施,其缺點是普通民眾無法使用,延誤了滅火時間。隨著改革開放的深入和我國國力的增強,自動噴水滅火系統(tǒng)已廣泛應用于工程建設中,可將火災損失減少到最低限度。一、自動噴霧干燥系統(tǒng)的開發(fā)和應用(一)在建筑及建筑物的應用方面,我國應建立自動噴墨自動滅火系統(tǒng)19世紀50年代,西方就有人在火災危險和人員不易到的地方,采用穿孔管滅火,每根穿孔管設一個閥門,將閥門設置在容易操作的專門房間內(nèi),以便控制各穿孔管噴水滅火。這可看作自動噴水滅火系統(tǒng)的雛形。經(jīng)過一百多年的發(fā)展,自動噴水滅火系統(tǒng)的技術已達到很高的水平,在噴頭、閥門、系統(tǒng)監(jiān)督、管網(wǎng)設計等方面進行的大量研制工作,使產(chǎn)品達到標準化、系列化、多樣化,產(chǎn)品質量越來越好,安全性大大提高。自動噴水滅火系統(tǒng)因其較高的滅火成功率在保護人身和財產(chǎn)安全方面得到廣泛應用,并取得明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。我國從20世紀30年代起,在上海等城市的少數(shù)建筑中,已應用從國外引進的自動噴水滅火系統(tǒng)。從20世紀50年代起至今,已有幾十年的設計、安裝、調試、管理等方面經(jīng)驗,目前在設計技術、配套產(chǎn)品國產(chǎn)化、控制技術自動化、程序化等方面都積累了相當豐富的經(jīng)驗。我國的《建筑設計防火規(guī)范》和《高層民用建筑設計防火規(guī)范》明確了自動噴水滅火系統(tǒng)的設置場所和部位,特別重視了在高層建筑、火災危險性較大的工業(yè)廠房等建筑物的應用。2002年4月頒布的《建筑設計防火規(guī)范》等四項國家標準局部修訂條文,特別強調了在地下建筑和歌舞、娛樂、放映、游藝等公共活動場所設置自動噴水滅火系統(tǒng)。2006年7月12日進一步規(guī)定了在地下、半地下或地上四層及四層以上或在建筑首層、二層和三層且任意一層建筑面積大于300m2的地上歌舞娛樂放映場所應設置自動噴水滅火系統(tǒng)。我國已有多起由自動噴水滅火系統(tǒng)有效阻止火災蔓延的案例。如沈陽市中興百貨商場、遼陽新世紀酒店等處,都是自動先開啟閉式噴頭來撲滅火災的。系統(tǒng)的給水方式明確了穩(wěn)高壓給水系統(tǒng),并采取了保證給水可靠的相關措施。對于自動噴水滅火系統(tǒng)消防泵的啟動控制,除了由單一的壓力開關控制外,還有兩組壓力開關控制方式。在每個報警閥組的給水最不利點,均設末端試水裝置,以利于系統(tǒng)的檢測,加強了系統(tǒng)平時的維護管理。(二)自動噴霧干燥系統(tǒng)技術的發(fā)展1.水滅火系統(tǒng)工藝的選擇應符合以下3個主要特點自動噴水滅火系統(tǒng)技術的優(yōu)越性,決定了它在水滅火系統(tǒng)中的地位。消火栓給水系統(tǒng)雖然在造價上相對較低,但它需要消防專業(yè)人員使用,且在撲滅火災的速度和滅火的效果上不如自動噴水滅火系統(tǒng)好。1999年全國共發(fā)生火災179955起,死2744人,傷4572人,直接財產(chǎn)損失14.3億元。其中,特大火災85起,與上年相比上升9%。主要表現(xiàn)在商場、賓館飯店、公共娛樂場所、易燃易爆物品生產(chǎn)、經(jīng)營單位的火災較突出。而城市公共消防設施和消防裝備建設嚴重滯后是造成特大火災的主要原因。因此,建議我國的水滅火系統(tǒng)逐步向以自救為主的自動噴水滅火系統(tǒng)過渡,輔以簡化的消火栓給水系統(tǒng)或消防軟管卷盤。強化、完善自動噴水滅火系統(tǒng)的設計,擴大其應用范圍。2.與消防措施的關系自動噴水滅火系統(tǒng)技術應配合以性能為基礎的消防設計的研究,探討自動噴水滅火系統(tǒng)與人員安全疏散(控火)和財產(chǎn)保護(滅火)的關系,加強計算機對火災模型、自動噴水滅火過程的模擬和計算,以作為火災安全學的技術依據(jù),進行有效的性能設計。系統(tǒng)技術的研究還涉及到它對火災煙氣蔓延的削減和控制。從定性分析轉化為定量分析。此外,綜合分析自動噴水滅火系統(tǒng)與其他消防措施之間的關系。如防火分區(qū)、防火分隔的處理,從宏觀上優(yōu)化、協(xié)調建筑物內(nèi)的消防配置。明確自動噴水滅火系統(tǒng)在消防中的作用,將從純粹的被動消防轉化為被動消防與主動消防的結合。特別是在無人值班的場所,設置自動噴水滅火系統(tǒng)比設置火災自動報警系統(tǒng)更有效?，F(xiàn)行修改的規(guī)范正在擴大自動噴水滅火系統(tǒng)的設置,正是說明了這一點。研究自動噴水滅火系統(tǒng)的機理,拓展它在水滅火系統(tǒng)中的其它功能,進一步發(fā)揮自動噴水滅火系統(tǒng)技術的作用。高壓細水霧滅火系統(tǒng)就是其中的一例。高壓細水霧滅火系統(tǒng)是一種平均水滴直徑一般為40μm～200μm的超細水霧作用的高壓滅火系統(tǒng),其作用原理主要是冷卻和稀釋作用。細水霧表面積大,能有效地吸收火災中的熱量;高密度的細水霧懸浮在空中,能降低火災現(xiàn)場氧的濃度。高壓細水霧是噴淋和氣體滅火劑的有效替代。其優(yōu)點主要表現(xiàn)在:高動能、小水滴的優(yōu)越性能,即用水量小、減少水漬損失;滅火過程中對人員、設備、財產(chǎn)和環(huán)境無危害;具有防止復燃的高冷卻性能;同時還具有獨特的煙霧削減功能,有利于人員的安全疏散。它是自動噴水滅火系統(tǒng)技術發(fā)展出的有效的系統(tǒng)方式之一。3.噴淋系統(tǒng)的專業(yè)化自動噴水滅火系統(tǒng)存在的問題將在發(fā)展中得到完善。同時,系統(tǒng)按需加強自身的可靠性。一方面表現(xiàn)在,通過噴水滅火機理的研究,針對不同火災場所的火災負荷、發(fā)展、蔓延過程,決定采用不同類型的噴水滅火方式。如大空間采用大水滴噴頭系統(tǒng),通訊機房和柴油發(fā)電機房采用高壓細水霧系統(tǒng),住宅設置專用的噴淋系統(tǒng)。系統(tǒng)向專業(yè)化方向發(fā)展。另一方面表現(xiàn)在,系統(tǒng)給水可靠性的增加。如系統(tǒng)的配水干管在報警閥組前成環(huán)狀管網(wǎng)布置,在水流指示器后的給水管道采用環(huán)狀、網(wǎng)狀布置,以加強系統(tǒng)給水的可靠度,體現(xiàn)自動噴水滅火系統(tǒng)在水滅火系統(tǒng)中的主導地位。4.在自動墨水滅火系統(tǒng)參保過程中,需要取得相應的保費以降低總成本為導向的支出保險業(yè)介入消防領域是市場經(jīng)濟下的消防監(jiān)督社會化。這有利于發(fā)揮保險公司對消防安全和經(jīng)濟發(fā)展的杠桿作用。在國外,安裝了自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑物可以在保險費方面取得一定的折扣。如美國,每100美元資產(chǎn)平均保險費為0.3美元,在設置自動噴水滅火系統(tǒng)等技術措施后,可降為0.03美元。保險費的降低,可在一段時間后抵消自動噴水滅火系統(tǒng)安裝的支出。保險業(yè)在自動噴水滅火系統(tǒng)中的作用還在于促進系統(tǒng)技術的研究、加強系統(tǒng)技術的應用、強化自動噴水滅火系統(tǒng)的檢測與日常維護,深人系統(tǒng)的經(jīng)濟性研究,以降低消防風險,達到降低保險公司的理賠風險的目的。引入保險業(yè)參與消防,可形成政府、業(yè)主和保險互相促進、互惠互利、相互制約的新型消防發(fā)展模式。二、自動消防滅火系統(tǒng)的分類、原理和結構(一)噴墨財產(chǎn)系統(tǒng)自動噴水滅火系統(tǒng),按噴頭的開閉形式,分為閉式自動噴水滅火系統(tǒng)和開式自動噴水滅火系統(tǒng)兩大類。前者包括濕式、干式、干濕式、預作用系統(tǒng)、重復啟閉預作用系統(tǒng)等,后者包括雨淋噴水滅火系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、細水霧滅火技術等。目前我國普遍使用濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預作用系統(tǒng)以及雨淋系統(tǒng)和水幕系統(tǒng)。1.現(xiàn)有的自動排放滅火系統(tǒng)(1)濕式自動噴水滅火系統(tǒng)。該滅火系統(tǒng)由閉式灑水噴頭、水流指示器、濕式報警閥組以及管道和供水設施等組成,其管道內(nèi)始終充滿水并保持一定的壓力,是世界上使用時間最長、應用最廣泛、控火滅火率最高的一種閉式自動噴水滅火系統(tǒng)。與其他自動噴水滅火系統(tǒng)相比較,結構相對簡單,處于警戒狀態(tài)時,由消防水箱或穩(wěn)壓泵、氣壓給水設備等穩(wěn)壓設施維持管道內(nèi)充水的壓力。發(fā)生火災時,由閉式噴頭探測火災,水流指示器報告起火區(qū)域,報警閥組或穩(wěn)壓泵的壓力開關輸出啟動供水泵信號,完成系統(tǒng)的啟動。系統(tǒng)啟動后,由供水泵向開放的噴頭供水,開放的噴頭將供水按不低于設計規(guī)定的噴水強度均勻噴灑,實施滅火。由于經(jīng)常低于4℃的場所有使管內(nèi)充水冰凍的危險,而高于70℃的場所管內(nèi)充水汽化的加劇有破壞管道的危險,所以濕式系統(tǒng)適合在溫度不低于4℃,不高于70℃的環(huán)境中使用(不能用水撲救的場所除外)。(2)干式、干濕式自動噴水滅火系統(tǒng)。干式滅火系統(tǒng)是除濕式系統(tǒng)以外使用歷史最長的一種閉式自動噴水滅火系統(tǒng),干濕式自動噴水滅火系統(tǒng)是在干式系統(tǒng)的基礎上,為了克服干式系統(tǒng)控火滅火率較低的缺點而產(chǎn)生的。在冬季,系統(tǒng)管網(wǎng)中充以有壓氣體,系統(tǒng)為干式系統(tǒng)。在溫暖季節(jié),管網(wǎng)中充以壓力水,系統(tǒng)為濕式系統(tǒng)。為便于在濕式系統(tǒng)改為干式系統(tǒng)時放空管道積水,干濕式系統(tǒng)應采用直立型噴頭或干式下垂型噴頭。管道也應以一定坡度敷設,并應采取可能的放空管道積水的措施。(3)預作用自動噴水滅火系統(tǒng)。該滅火系統(tǒng)克服了干式噴水滅火系統(tǒng)控火滅火率低、濕式系統(tǒng)易產(chǎn)生水漬損失的缺陷,可以代替干式系統(tǒng)提高滅火速度,也可代替濕式系統(tǒng)用于管道和噴頭易于損壞而產(chǎn)生漏水、以致造成嚴重水漬的場所,還可用于對自動噴水滅火系統(tǒng)安全要求較高的建筑物中。(4)重復啟閉預作用系統(tǒng)。該滅火系統(tǒng)的特征可以概括為如下幾點:(1)當非火災時噴頭意外破裂,系統(tǒng)不會噴水。(2)發(fā)生火災時專用探測器可以控制系統(tǒng)排氣充水,必要時噴頭破裂及時滅火。(3)當火災撲滅環(huán)境溫度下降后專用探測器可以自動控制系統(tǒng)關閉,停止噴水,以減少火災損失。(4)當火災死灰復燃時,系統(tǒng)可以再次啟動滅火。其適用場所為必須在滅火后及時停止噴水的場所。(5)自動噴水—泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)。該滅火系統(tǒng)中配置可供給泡沫混合液的設備組成,既可噴水又可噴泡沫的固定滅火系統(tǒng)。2.區(qū)域外系統(tǒng)(1)雨淋系統(tǒng)。該滅火系統(tǒng)所使用的噴頭為開式噴頭,火災發(fā)生時,系統(tǒng)保護區(qū)上方的所有噴頭一起噴水滅火,形似下雨降水。雨淋系統(tǒng)通常由三部分組成:(1)火災探測傳動控制系統(tǒng);(2)自動控制雨淋報警閥系統(tǒng);(3)具有開式噴頭的自動噴水滅火系統(tǒng)。由于采用火災探測傳動裝置來控制系統(tǒng)的開啟,從火災發(fā)生到火災探測裝置動作開啟雨淋系統(tǒng)滅火的時間比閉式系統(tǒng)噴頭開啟的時間短。如果采用充水式雨淋系統(tǒng),其反應速度更快,更有利于快速出水滅火。雨淋系統(tǒng)滅火控制面積大,用水量大。由于開式噴頭向系統(tǒng)保護區(qū)域上同時噴水,能有效地控制住火災,防止火災蔓延。(2)水幕系統(tǒng)。該滅火系統(tǒng)由水幕噴頭、管網(wǎng)、雨淋閥(或者手動快開閥)、供水設備和探測報警裝置等組成。水幕系統(tǒng)不能直接用來撲滅火災,只用作防火隔斷或進行局部降溫。在高層建筑中一般用于保護門、窗或其他孔洞等。(3)水噴霧滅火系統(tǒng)。該滅火系統(tǒng)在組成上與雨淋系統(tǒng)相似,所不同的是該系統(tǒng)使用的是一種噴霧噴頭,這種噴頭有螺旋狀葉片,當有一定壓力的水通過噴頭時,葉片旋轉,在離心力作用下,同時產(chǎn)生機械撞擊作用和機械強化作用,使水形成霧狀噴向被保護部位。此外,在自動噴水滅火系統(tǒng)中還運用到細水霧滅火技術,是利用水霧噴頭在一定水壓下將水流分解成細小水霧滴進行滅火或防護冷卻的一種固定式滅火技術,該技術是在自動噴水滅火技術的基礎上發(fā)展起來的,具有無環(huán)境污染(不會損耗臭氧層或產(chǎn)生溫室效應)、滅火迅速、耗水量低、對防護對象破壞性小的特點,在噴水滅火系統(tǒng)中占有重要的地位,已被看作是鹵代烷系列滅火劑的主要替代品。(二)壓力開關在報警閥的上下管道內(nèi)經(jīng)常充滿壓力水,在火災發(fā)生時,由于火場環(huán)境溫度的升高,閉式噴頭玻璃球內(nèi)液體膨脹,玻璃球炸裂,噴頭打開噴水,即開始滅火(見圖1)。管網(wǎng)中的水由靜止變?yōu)榱鲃?水流指示器被流動的水感應后動作把水流信號轉變?yōu)殚_關量報警信號,送入控制器,在報警控制器上指示某一區(qū)域已在噴水。噴頭持續(xù)噴水造成報警閥上部水壓低于下部水壓,這種壓力差達到一定值時,原來處于關閉狀態(tài)的閥片自動開啟,壓力水通過報警閥流向噴水系統(tǒng)的干管和配水管,同時通過專用細管進入延時器,經(jīng)延時確認,進入水力警鈴和壓力開關,發(fā)出聲音報警信號,同時壓力開關動作,將壓力下降的信號變?yōu)殚_關量報警信號,送入報警控制器。每個樓層有一個水流指示器,每個水流指示器有一個輸入模塊,當輸入模塊接收到水流指示器的動作信號后,通過總線信號輸送到報警控制器;壓力開關的動作信號也通過輸入模塊輸送到報警控制器。兩路信號通過主機邏輯編程,指令相應輸出模塊啟動噴淋泵加壓,使管網(wǎng)持續(xù)保持一定的壓力,啟泵電信號通過輸入模塊回饋到報警控制器并有顯示。(三)該系統(tǒng)的主要組件和功能由聯(lián)動型火災報警控制器、手動緊急啟?？刂票P、水流指示器、壓力開關、報警閥、延時器、噴頭、管路、供水設施等組成。1.lh-400控制器聯(lián)動型火災報警控制器是一種能為探測器供電、接收、顯示和傳遞火災報警信號,并能對自動消防裝置發(fā)出控制信號的裝置。本文所述系統(tǒng)選用陸和公司的LH-160控制器,它是由地址編碼兩總線火災探測報警與智能消防聯(lián)動控制系統(tǒng)構成的控制器,包括主控板、驅動板、通信板和多功能板。采用多CPU工作,最大限度地保障了控制器的穩(wěn)定運行,并加快了控制器的處理速度。設置在一層警衛(wèi)室。2.噴淋泵、消防泵啟動及停止用于手動控制重要聯(lián)動設備的啟動或停止。當火災事故發(fā)生后,根據(jù)實際需要,手動操作控制盤上的按鈕,將現(xiàn)場的噴淋泵、消防泵啟動或停止,并能顯示其啟動以及停止狀態(tài)。設置在一層警衛(wèi)室,緊靠報警控制器。3.玻璃球噴泉自動噴水滅火系統(tǒng)的噴頭擔負著探測火災、啟動系統(tǒng)和噴水滅火的任務,是系統(tǒng)的關鍵組件之一。根據(jù)結構和用途的不同有多種形式,常用的為玻璃球灑水噴頭,由噴水口、玻璃球、框架、濺水盤、密封墊組成。玻璃球是一個內(nèi)裝定量紅色膨脹液體的熱敏感組件,也稱噴頭釋放機構,球內(nèi)有一個小的氣泡,正常狀態(tài)下玻璃球頂住噴頭的密封墊,當發(fā)生火災時,球內(nèi)的液體受熱膨脹、壓力升高,當壓力達到規(guī)定值時,玻璃球爆裂,密封墊失去支撐,壓力水噴出滅火。4.火災時是關閉狀態(tài)報警閥也是自動噴水滅火系統(tǒng)中的重要組件,平時始終處于關閉狀態(tài),只有火災時才打開。主要作用是接通和切斷水源、啟動系統(tǒng)、啟動水力警鈴和壓力開關報警。該裝置設置在展示廳地下室的消防泵房。5.采用自灌式離心是動力自灌系統(tǒng)最噴淋水泵是自動噴水滅火系統(tǒng)主要的供水設備,由主泵和備用泵兩組組成,采用的是自灌式離心泵,以滿足自動啟動的要求。消防水泵接合器是自動噴水滅火系統(tǒng)的臨時供水設備,共兩個,每個水泵接合器的流量為10L/s～15L/s,設置在展示廳方便消防車連接的位置。6.自動施工系統(tǒng)及水泵自動控制報警控制裝置在自動噴水滅火系統(tǒng)中擔負著探測火情、發(fā)出警報、啟動系統(tǒng)和對系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)控的作用,主要由水流指示器、壓力開關、水力警鈴、延時器和火警按鈕組成。其中水流指示器安裝在展示廳每層的配水干管上,共3個。壓力開關、水力警鈴、延時器均在地下室的消防泵房?；鹁粹o安裝在每層東西兩側樓梯旁、一層大廳顯著位置及地下室。(1)水流指示器。水流指示器是一種可將水流動的信號轉換為電信號的裝置。其作用是當發(fā)生火災噴頭開啟噴水或者管道發(fā)生泄漏故障時,水流就會流過裝有水流指示器的管道,水流指示器即將水流信號轉換為電信號送至報警控制器,顯示噴頭噴水的區(qū)域,起輔助電動報警的作用。(2)壓力開關。壓力開關是自動噴水滅火系統(tǒng)中重要的水壓傳感繼電器,與水力警鈴統(tǒng)稱為水力報警器。壓力開關安裝在延時器的上部。當系統(tǒng)開啟噴水滅火時,在5s～90s內(nèi),管網(wǎng)內(nèi)水壓下降到一定值時,壓力開關動作可將管內(nèi)水壓的變化轉化為電信號,并配合水流指示器一起實現(xiàn)對噴淋水泵的自動控制。(3)水力警鈴。水力警鈴是利用水流的沖擊力發(fā)出聲響的報警裝置,安裝在延時器之后。當管網(wǎng)內(nèi)的水不斷流動,延時器充滿水后,水流就會向水力警鈴和壓力開關流動,這時在水流的沖擊下,水力警鈴就發(fā)出報警。(4)延時器。延時器的作用是防止誤報警。當報警閥因壓力波動瞬間開啟時,水首先進入延時器,此時由于進入延時器的水量很少,會很快通過延時器底部的泄水孔排出,不會進入水力警鈴,從而起到防止誤報警的作用。當發(fā)生火災,噴頭不間斷噴水,報警閥會完全開啟,水流就會連續(xù)不斷地通過報警閥進入延時器,并在30s～60s充滿延時器,一方面流向水力警鈴沖擊水力警鈴,發(fā)出響亮鈴聲報警。同時,啟動壓力開關,發(fā)出開關電信號,向控制中心報警。三、自動噴霧干燥系統(tǒng)的優(yōu)勢(一)技術可行性1.噴射的主要參數(shù)自動噴水滅火系統(tǒng)靠噴頭噴水滅火。噴頭集火情探測和噴水滅火于一身,著火點產(chǎn)生的熱量使其上方的噴頭感溫元件(玻璃球或易熔金屬)啟動,噴頭立即噴水滅火。其控火保證率可達95%以上。2.消防控制系統(tǒng)系統(tǒng)噴頭噴水滅火的同時,水流指示器向消防控制中心報警,并顯示著火地點。報警閥的壓力開關也向消防控制中心報警并啟動消防水泵,水力瞥鈴同時發(fā)出報警聲音,可使消防控制中心通過喇叭及時疏散人員。因此自動噴水滅火系統(tǒng)兼有報警和滅火的雙重功能。3.有效分工，有效消防只要自動噴水滅火系統(tǒng)(含火災自動報警)還能正常運轉,噴頭的自動動作也會將火災控制在一定區(qū)域內(nèi),至少起到了建筑防火分割的作用。4.自動跟蹤火災自動噴水滅火系統(tǒng)的自動化滅火方式,可把大量人工從這個危險的行業(yè)中解放出來,并且自動跟蹤火勢,形成對火勢的包圍分隔,充分利用消防原理中的時間因素,快速反應實施滅火,把火災消滅在萌芽狀態(tài),這是其他系統(tǒng)無法比擬的。(二)火災的有效性1.自動排放滅火系統(tǒng)的優(yōu)越性消火栓是我國目前最基本的滅火設施,原理是人工開啟水槍,通過噴水而達到滅火的目的。在多數(shù)情況下,人們看到起火后常以報警為主要措施。從接到火警到消防隊到現(xiàn)場(含準備)至少需要10min,往往失去了滅火的最佳時機。外加滅火過程的人工化,極易造成對消防隊員的傷害。其控火保證率最高為86%。自動噴水滅火系統(tǒng)則具有相當?shù)膬?yōu)越性;噴水滅火自動化,不需要人工滅火;噴水滅火的時間早,火災損失小;控火保證率高達95%以上。2.自動噴灑燃燒面積自動噴水滅火系統(tǒng)阻隔火勢蔓延的效率大大高于建筑防火分區(qū)系統(tǒng)。一旦火災發(fā)生