（市政工程专业论文）自动喷水灭火系统若干问题的探讨.pdf

摘要 自动喷水灭火系统作为一种建筑消防设施，已经得到广泛应用，大量的工程 实践也已经证明了其灭火、控火的高效性，但由于一些历史原因及人们长期以来 对建筑消防的固有观念，使得它在建筑消防减灾中的主导地位尚未确立。并且， 各种相关规范虽给设计施工提供了可执行的依据，但规范本身还存在着一定的缺 陷，削弱了自动喷水灭火系统的灭火性能。 本文在分析研究国内外大量的相关数据及文献的基础上，结合工程实践经 验，从安全性，经济性、合理性的原则出发，强调了自动喷水灭火系统在建筑消 防中不可替代的地位。同时，对规范中的相关条文及工程实践中难以解决的问题， 提出了自己的观点，使之不断完善。其主要工作和结论如下： ( 1 ) 通过确凿有力的证据和数据说明了在功能复杂的多层建筑和高层建筑 中，传统的以消火栓系统、建筑防火分区、火灾自动报警灭火为主的灭火方式不 高效，更不经济。在建筑消防中应以自动喷水灭火系统为主，它具有很高的安全 性、合理性，更具经济性，应被普及推广。 ( 2 ) 总结了各种典型的自动喷水灭火系统的灭火机理及其优缺点，并对住 宅喷淋灭火系统的类型、给水方式、组成和设计参数进行了探讨。 ( 3 ) 对喷头的设置问题提出喷头的布置间距不能盲目地参照规范中给出的 数据，要具体问题具体分析，不同类型喷头和不同工作压力下的喷头布置间距要 通过计算来确定。同时，针对工程设计中最复杂、工作量最大的部分水力计 算，在规范的基础上，基于e x c e l 电子表格，提供了一套行之有效的设计计算方 法。 ( 4 ) 对自动喷水灭火系统设计规范中的几个问题提出疑问，给出了自 己的见解。 关键词：自动喷水灭火系统：投资估算；工作原理；喷头布置；水力计算 a b s t r a c t a sf i r e p r o t e c t i o n s e r v i c e sf o r b u i l d i n g ，t h es p r i n k l e rs y s t e m s h a v eb e e n e x t e n s i v e l yu s e d ，l o t so fe n g i n e e r i n gp r a c t i c e sh a v ea l s op r o v e dt h a tt h e s es y s t e m s h a v eh i 曲e f f i c i e n c yo nf i r e - e x t i n g u i s h i n ga n df i r e - c o n t r o l l i n g b u ts o m eh i s t o r i c a l r e a s o n sa n ds o m eo r i g i n a lc o n c e p t sa b o u tt h ef i r ep r o t e c t i o nf o rb u i l d i n gc a u s e dt h e g u i d i n gp l a c eo ft h es y s t e m s i nf i r e p r o t e c t i o nf o rb u i l d i n gn o tt o b ee s t a b l i s h e d m o r e o v e r , a l t h o u g ha l lr e l e v a n tc o d e so fd e s i g no ri n s t a l l a t i o np r o v i d e daf e a s i b l e a c c o r d i n g f o r d e s i g n a n di n s t a l l a t i o n ，b u tt h e s ec o d e sh a v es o m ef l a w sw h i c h d e c r e a s e dt h ef u n c t i o no f f i r ep r o t e c t i o no f t h es p r i n k l e rs y s t e m s o nt h eb a s i so fi n v e s t i g a t i o no nt h er e l a t e dd a t u ma n dl i t e r a t u r ea th o m ea n d a b r o a d ，c o m b i n i n ge n g i n e e r i n gp r a c t i c e s ，a c c o r d i n gt ot h ep r i n e i p a lo fs a f e t y , e c o n o m y a n dr e a s o n ，t h i sp a p e rp u te m p h a s i so nt h ed o m i n a t ep l a c eo fs p r i n k l e rs y s t e m si nf i r e p r o t e c t i o nf o rb u i l d i n g f u r t h e r m o r e ，i nt h el i g h to f t h er e l a t e dt e r m so fd e s i g nc o r d s a n dt h ed o u b t f u lp o i n t si np r a c t i c e ，t h ea u t h o rp u tf o r w a r dp e r s o n a lp r o p o s a l s t h e m a i nw o r k sa n dc o n c l u s i o n si nt h i sp a o e ra r ea sf e l l l o w s ： ( 1 ) b yt h ei r r e f u t a b l ed a t u ma n de v i d e n c e s t h ea u t h o ri l l u s t r a t e dt w oc o n c l u s i o n s b e l o w ：a sa 证a d i t i o n a lm a i nf i r e - p r o t e c t i o nm e a n st h a tc o m b i n et h es y s t e m sc o n c l u d e h y d r a n ts y s t e m ，a u t o m a t i cf i r ea l a r ms y s t e ma n db u i l d i n gs e p a r a t i n gs y s t e mf o rf i r e p r o t e c t i o n ，i t i sn o te f f i c i e n t ，l e ta l o n ee c o n o m i c ，s oi ts h o u l db ea b o l i s h e di n c o m p l i c a t e dm u l t i - l a y e rb u i l d i n ga n dh i g hb u i l d i n g n l es p r i n k l e rs y s t e m ss h o u l db e t h em a i nf i r e p r o t e c t i o nm e a n sf o rb u i l d i n g ；t h e ya r es a f e r , m o r ee c o n o m i c ，s oi t s h o u l d g e n e r a l i z e ( 2 ) t h ea u t h o rs u m m a r i z e d t h ew o r k i n gp r i n c i p l e ，t h em e r i ta n dt h ed e m e r i to fa f e wm a i nk i n d so fc l a s s i c a ls p r i n k l e rs y s t e m sa n dd i s c u s s e dt h es y s t e mt y p e s ，t h ew a y o fw a t e rs u p p l y , s y s t e mc o m p o n e n t sa n dd e s i g np a r a m e t e r so fd o m e s t i cs p r i n k l e r s y s t e m ( 3 ) t h ea u t h o rp u tf o r w a r dt h a tt h es e t t i n gs p a c eo fs p r i n k l e rc a n t r e f e rt od a t a p r o v i d e da c c o r d i n gt o t h ec o d eb l i n d l y t h ed i f f e r e n ts e t t i n gs p a c eu n d e rd i f f e r e n t p r e s s u r e o rt h ed i f f e r e n ts e t t i n gs p a c ew i t hd i f f e r e n tt y p es p r i n k l e r ss h o u l db ec a l c u l a t e d i na d d i t i o nt o ，as e to fe f f e c t u a ld e s i g nc o m p u t i n gt e c h n o l o g i e sb a s e do ne x c e l e l e c t r o n i cf o r ma r eo f f e r e d ( 4 ) w i mr e g a r dt os o m eq u e s t i o n so fc o d eo fd e s i g nf o rs p r i n k l e rs y s t e m s ，t h e a u t h o rp u tf o r w a r d p e r s o n a lp r o p o s a l s k e yw o r d s ：t h es p r i n k l e rs y s t e m ；i n v e s t i n ge s t i m a t e ；w o r k i n gp r i n c i p l e ；s p r i n k l e r s e t t i n g ；h y d r a u l i cc a l c u l a t i o n i i 武汉理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 问题的提出及研究的意义 1 1 1 问题的提出 现代建筑的基本发展动向是：向高处和地下发展，即在节约城市用地的同时， 将城市立体化了：向多用途、多功能、复合型方向发展，即在同一栋建筑的同楼 层复合各种社会服务功能；向大跨度、大容量的方向发展，即在同一建筑空间内可 容纳的人更多。上述任何一类建筑形式，都会对建筑防火带来全新的问题对现有技 术提出新的挑战。 建筑防火的根本目的在于：清除建筑物内的火灾隐患；最大限度地降低火灾发 生的概率：有效地保障人员在火灾中的安全，使人能在规定的时间内顺利地撤离受 灾空间：尽快地知晓火情和及时地由固定自动灭火设备扑灭火灾。 从理论上，可将建筑防火设计分为主动与被动两部分。主动防火设计的基本作 用是早期发现和扑灭火灾，它主要由下述设备构成：消火栓给水系统；火灾自动报 警系统；安全供电和安全疏散诱导系统；自动喷水灭火系统；防排烟系统。被动防 火系统设计是由以下内容构成的：内装修防火设计：结构及构件的防火设计；防火 门窗及防火卷帘等分隔设施；防火和防烟分区设计，各种水平和垂直孔洞的封堵。 我国目前主要采用主动灭火系统与被动防火系统相结合的办法，这主要体现在我国 目前建筑采用的以消火栓灭火系统为主的防火体系上，那就是消火栓灭火系统+ 火 灾自动报警系统+ 建筑防火分区系统。除部分低层建筑外，几乎所有建筑都设有消 火栓灭火系统。火灾自动报警系统也被喻为建筑消防的“哨兵”，其运用越来越广 泛，有自动喷水灭火系统的建筑，几乎都设有火灾自动报警系统。建筑防火分区系 统更是作为一种强制性规定，在建筑消防中占有重要地位。 总结目前我国己建和新建的建筑消防设施，除规范有关建筑材料耐火等级、安 全疏散和防排烟等的规定外，主要有以下几种组合： ( 1 ) 仅设消火栓灭火系统，应用于大多数多层建筑。优点是费用较低，但随 着人民生活水平的提高，现代建筑功能越来越复杂，装修标准不断提高，消火栓灭 火系统的灭火性能已不能满足要求。近年来，我国居住建筑的火灾荷载不断增大， 仅2 0 0 1 年，发生在城乡居民的火灾就有4 9 1 9 4 起( 占总数的2 2 7 9 ) ，造成1 4 6 5 武汉理工大学硕士学位论文 人死亡，1 4 5 7 人受伤，直接财产损失2 4 0 1 2 亿元，分别占全年总数的6 3 3 2 ， 3 9 1 1 ，1 7 2 7 【”。 ( 2 ) 消火栓灭火系统+ 建筑防火分区，应用于多层且单层面积较大的建筑。优 点是建筑防火分区在一定程度上阻止了火势的蔓延，为消防队员争取了可能灭火的 时间，但防火分区系统本身并不能灭火，有时还辅以防火水幕系统，增加了投资费 用，尽管如此，整个系统的灭火性能还是较低，防火墙、防火卷帘等还影响了建筑 物的使用功能。 ( 3 ) 消火栓灭火系统+ 火灾自动报警系统+ 建筑防火分区，就用于标准较高的 多层建筑和一些高层建筑。优点是提高了消火栓灭火系统的灭火性能，主要原因是 消防队员能较早地接到出击命令，火势也能在一定程度上被阻止，缺点是消防投资 费用高，且火灾自动报警系统容易发生误报警，防火墙、防火卷帘等也影响了建筑 的使用功能。 ( 4 ) 自动喷水灭火系统分别和( 1 ) 、( 2 ) 、( 3 ) 的组合，广泛应用于公共建筑 和高层、超高层建筑。优点是灭火手段多，给人以表面上的安全感，缺点是消防投 资费用太大，而灭火成功率却比单设自动喷水灭火系统的灭火成功率高不了几个百 分点，有点舍本逐末。 看来，我们应该寻求一种新的组合，寻找一种消防投资费用小，灭火成功率高 的组合。这种新的组合是以消火栓灭火系统为主导，还是以自动喷水灭火系统为主 导? 自动喷水灭火系统也有少数灭火不成功案例，是什么原因造成的? 我们应该从 哪些方面加以完善，才能进一步提高它的灭火性能? 这是我们面对新形势所亟待解 决的问题。 1 1 2 研究的意义 本文的研究，有助于改变长期以来人们对建筑消防的固有观念，确立自动喷水 灭火系统在建筑消防中的主体地位，从而提高建筑消防的安全性，也有助于减少国 家在建筑消防中的经济投入，可为国民经济和社会发展节省大量的人力、物力、财 力。同时，通过工程实践，探讨了系统的几个关键技术，提出更为经济合理的设计 方案，从而有利于自动喷水灭火技术的普及推广。 1 2 国内外研究的现状 国外自动喷水灭火系统已有一百多年的发展历史，在这长达一个多世纪的时间 武汉理工大学硕士学位论文 内，一些经济发达国家，从研究到应用，从局部应用到普遍推广使用，有过许许多 多成功和失败的教训。在总结经验的基础上，制定了本国的自动喷水灭火系统设计、 安装的规范和标准，而且还进行了一次又次的修订( 如英国的自动喷水灭火系 统安装规则，美国自动喷水灭火系统安装标准) 等。自动喷水灭火系统不但已 经在高层建筑、公共建筑、工业厂房和仓库中推广使用，而且发达国家已经在住宅 建筑中开始安装使用。且在建筑防火设计中推广应用自动喷水灭火系统，获得了巨 大的社会与经济效益。美国德克萨斯州佩雷楼市在1 9 8 2 年就已率先确立了自动喷 水灭火系统在建筑消防中的主导地位，这一举措使该市获益不少，仅1 9 9 7 1 9 9 8 年度就节约了2 5 2 万英镑，并使火灾损失减少到最低1 2 1 。 在我国，自动喷水灭火系统的应用也已有7 0 多年。早在1 9 2 6 年，上海的毛纺 厂就开始安装自动喷水灭火系统。从8 0 年代初开始，我国对自动喷水灭火系统的产 品进行规模生产，并大量在工程项目中运用。通过这些年来的系统研究，我国已建 立了自动喷水灭火系统的产品质量标准，成立了产品质量检测中心，编制了设计施 工验收规范和安装图集。 在技术规范和标准的制定方面，我国先后发布了自动喷水灭火系统设计规 范、自动喷水灭火系统旌工与验收规范、自动喷水灭火系统：洒水喷头的性能要 求和试验方法等规范和室内自动喷水灭火设施安装标准图集。这大大提高了 自动喷水灭火系统的技术含量，也有利于消防的管理。 在自动喷水灭火系统的理论上，我国开展了喷头热敏性能的量化和喷头灭火效 能影响的评价研究。喷头的热敏性能通过响应时间指数( r t i ) 来反映。r t i 越低，喷 头开放也就越快，其灭火效果也相对较好。喷头的灭火效能与所需喷水密度( r d d ) 和喷头实际送达的喷水密度( a d d ) 有关。当喷头空间的热损失较小时，喷水穿过火 焰上羽卷流送达的密度就相对提高。同时，自动喷水灭火系统技术除了控制火灾的 目的外，还提出了早期灭火的新概念u j 。 在喷头技术上，现已有标准喷头、快速响应喷头( i m 5 0 ( m s ) o5 ) 、大水滴喷头 ( e s ) 、快速响应早期灭火喷头s f r ) 、扩展覆盖边墙型喷头、启闭式喷头等。在系 统方式上，除了常规的湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统和水幕系统外， 还出现了重复启闭预作用系统、自动喷水一泡沫联用灭火系统。在系统的给水方式中， 明确了稳高压给水系统，并采取了保证给水可靠的相关措施。对于自动喷水灭火系 统消防泵的启动控制，除了由单的压力开关控制外，还有两组压力开关控制方式。 水力报警阀的功能在系统中也得到进一步明确。在每个报警阀组的给水最不利处， 武汉理工大学硕士学位论文 均设末端试水装置，以利于系统的检测，加强了系统平时的维护管理。 在自动喷水灭火系统发展的同时，在目前的技术应用中还存在一定的问题，如 系统应用的场所和设置部位还不够广泛，自动喷水灭火系统适用于自救场所，它不 仅具有控火的功能，还具备灭火的功能。灭火系统的设计应重视以人为本的原则， 大力推广使用自动喷水灭火系统的设置，故在很多建筑内部都可设置自动喷水灭火 系统，如高级住宅、工业厂房、公共活动场所、医院疗养院及老年少儿残疾人活动 场所等；系统的设计和系统的维护有待加强，在系统的设计中，突出表现在喷头的 布置不够规范。自动喷水灭火系统的闭式喷头既是洒水灭火的元件，也是探测火灾 的感温元件。合理选择和布置喷头，直接影响到扑灭初期火灾的效果。此外，系统 的管道布置远没有消火栓给水系统的可靠性高，消防水源的保障也需提高。另外， 我国的有关规范是参考了国外的设计标准，有些地方并不符合我国国情，在设计、 施工、维护、管理方面，都还存在着许多缺陷，影响了系统灭火性能的发挥，需加 以探讨研究。 1 3 本文研究的目的和研究内容 1 3 1 本文研究的目的 本文的研究有两个基本目的，一是用充分的数据及论述说明以自动喷水灭火系 统为主的组合相对于其它消防系统的组合具有无可比拟的优越性，理应成为整个建 筑主动消防系统的核心和基本点；二是因为任何事物都有自身的局限性：自动喷水 灭火系统也一样。我们只有在技术上不断进步，严格设计、施工、维护管理等环节， 才能使自动喷水灭火系统发挥出它应有的优越性能，所以，本文总结了大量的设计、 施工经验，对现行规范中的一些疑难问题进行了探讨，使广大工程设计人员充分了 解其工作原理，掌握规律，从而在实践中完善这一系统。 1 3 2 本文研究的主要内容 ( 1 ) 阐明了我国目前治理火灾的主要措施，通过对比的方法，说明自动喷水 灭火系统更具有可靠的安全度。再者，借鉴了有关消防投资的估算经验，对湿式自 动喷水灭火系统和火灾自动报警系统进行了投资估算。 ( 2 ) 列举了各种典型的自动喷水灭火系统的工作原理及优、缺点，对报警阀 的设置作了一定的探讨。并对住宅自动喷水灭火系统进行了总结和探讨。 ( 3 ) 针对目前规范和设计两方面存在的问题，提出自己的看法。 武汉理工大学硕士学位论文 2 自动喷水灭火系统的主导性 2 1 火灾的发生及灭火的基本方法 火灾是时间上或空间上失去控制并造成灾害的燃烧，而燃烧的发生和发展必须 具备四个必要条件“1 ：可燃物、氧化物、温度和链式反应。发生火灾后，如果将维 持燃烧所必须具备的条件之一破坏，燃烧就不能继续进行。 灭火就是火灾发生后，破坏燃烧条件，使燃烧反应终止的过程，其基本方法有 冷却、窒息、隔离和化学抑制。 ( 1 ) 冷却灭火。可燃物一旦达到着火点，即会燃烧或持续燃烧。将可燃物的 温度降到一定温度以下，燃烧就会停止。用水扑灭般固体物质的火灾，主要是通 过冷却作用来实现的，水具有较大的热容量和很高的气化潜热，冷却性能很好。自 动喷水灭火系统以水为灭火剂，工程投资少、操作方便、灭火效果好、管理费用低、 且冷却性能好，是冷却法灭火的主要灭火措施。 ( 2 ) 窒息灭火。可燃物的燃烧是氧化作用，需要在最低氧浓度以上才能进行， 低于最低氧浓度，燃烧不能进行，火灾即被扑灭。 ( 3 ) 隔离灭火。在燃烧的四要素中，可燃物是燃烧的主要因素。将可燃物与 其他方面( 氧气、火焰) 隔离，就可以中止燃烧、扑灭火灾。 ( 4 ) 化学抑制灭火。由于物质燃烧是通过链式反应进行，如果有效地抑制自 由基的产生，或降低火焰中的自由基浓度，即可使燃烧中止。 2 2 建筑“消”与“防”的基本原理 建筑消防在我国又被分成两部分：“消”与“防”，并且要以“防”为主，以“消” 为辅，现又提倡以“消”为主，“消”“防”结合”1 。“防”是不让燃烧发生，“消” 是燃烧一旦发生，就把它尽早灭掉，使之不致成灾或把灾害降低到最小。也有观点 认为把及早灭掉燃烧使之不致成灾划归为“防”的范围。根据上述“消”与“防” 的概念，建筑防火的主要内容有： ( 1 ) 破坏可燃物条件，建筑内尽量少用甚至不用可燃材料，或把可燃材料表面涂 防火涂料，变为不燃或难燃材料； ( 2 ) 破坏温度条件，如限制人们用火或小心用火； 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 设置安全疏散通道，便于发生火灾时人员疏散； ( 4 ) 做好防爆措施，以免厂房等主体结构遭到破坏及重大人员伤亡； ( 5 ) 对管道井等拔烟火的通道进行垂直分隔，阻止火势蔓延。 建筑消火的主要内容有： ( 1 ) 破坏温度条件，用水冷却灭火。这是国内最为广泛的灭火手段，比如室内 自动喷水灭火系统灭火，消防队员用消火栓灭火； ( 2 ) 破坏氧化荆条件，窒息灭火。灭火剂如c o ：、n ：、水蒸气等； ( 3 ) 破坏气、液体燃烧条件，隔离灭火； ( 4 ) 破坏链式反应条件，化学控制灭火。 建筑物内人们赖以生活的物品及环境材料不可能没有可燃物；人们的生活、 行为习惯个性及可犯错误的天性决定了人们不可能整齐划一地全部执行小心用火 的指令并且没有失误；建筑物内的电线也不可能不会产生打火。因此，要把建筑物 内的失火完全“防”住，使之不发生是不可能的，我们的防火工作所能达到的结果， 只能是尽量减少失火，降低失火率。 既然建筑物内的失火不可避免，那么依靠消防灭火手段中止失火燃烧。就是 我们征服火灾的唯一办法了。消防的目标是征服火灾，如果能找到这样一种灭火系 统建筑物内一旦失火，该系统就能保证把失火在成灾之前灭掉，那么我们就达 到了征服火灾的目标。 2 3 目前我国建筑消防减灾的关键设施 ( 1 ) 消火栓灭火系统 该系统在我国被称为最基本的灭火设备，在每一个高层建筑及大多数多层建筑 中都设有“1 。消火栓灭火系统灭火需要有两个基本要素：一是消火栓设备，二是消 火栓的使用者消防队员，二者缺一不可。灭火时，赶到火场的消防队员从墙上 消火栓箱内取下水枪及水龙带，在距火焰l o m 的范围内用水枪喷水灭火，与火势展 开面对面的搏杀。在正常情况下，消防队员开始用水枪灭火是在失火后约1 5 m i n 左 右。期间：现场人员发现火情，4 m i n ：向消防队报警，2 5 m i n ；消防队警车出动， i m i n ；到达现场，5 m i n ；使用消火栓喷水灭火，2 5 m i n 。火灾案例分析表明：以 上五个环节环环相扣，消防队必须在1 5 m i n 内到达火场出水灭火，才能有效防止火 势蔓延。如哪一个环节拖延了时间，使消防队不能在1 5 m i n 内喷水灭火，则失火将 武汉理工大学硕士学位论文 可能蔓延成灾，救火归于失败。 假设( 只是假设，并未有统计数据支持) ，每个环节的保证率都高达9 5 ，则实 现有效出水的总保证率为0 9 5 5 = 7 7 ，火灾案例告诉我们，消火栓灭火系统控火、 灭火的范围及效果除受上述时间因素影响外，还取决于其它因素，如：消火栓水柱 到达火源的难易程度，建筑物内有无其它防火设施，可燃物数量的多寡，火势蔓延 的快慢，持水枪人员的素质等，比如1 9 8 0 年，美国拉斯维加斯市米高梅大饭店( 2 0 层2 0 0 0 个床位) 的底层游乐场，由于吊顶内电气线路超负荷运转，开始是阴燃，约 3 、4 个小时后火焰冒出吊顶外，长1 4 0 多米的大厅在1 5 m i n 内成为片火海。当时 在场的数千人四处奔跑。事后州消防局长感叹地说：这样的蔓延速度，即使当时有 几百名消防队员在场，也是无能为力的。据介绍该建筑在设计时，大厅的上下楼层 均装有自动喷水灭火系统，只有游乐大厅未装。设计人员的理由是该厅全天2 4 小 时不断人，如发生火灾能及时扑救。结果火灾未能及时扑救，造成了超过1 亿美元 的火灾损失”3 。 ( 2 ) 防火分区系统 防火分区系统的设置在我国几乎和消火栓灭火系统一样普遍，它是采用相关耐 火性能的建筑物件或防火分隔物，将建筑物人为划分的能在一定时间内防止火灾向 同一建筑物的其它部分蔓延的局部空间，该系统主要由防火墙、板、防火门、防火 卷帘等及相应的火灾探测装置构成。探测装置探测到火情后，防火门及防火卷帘等 自动关闭，把火势封闭在一局部空间内，阻止其蔓延，以有利于消防扑救。 防火分区系统本身并不能灭火，必须有其它灭火系统配合才能把火灭掉，否则 火势会把该区内可燃物燃尽，或破坏防火分隔物，向其它部分蔓延。 ( 3 ) 火灾自动报警系统脚 它是由触发器件，火灾报警装置以及具有其它辅助功能的装置组成的火灾报警 系统。它是人们为了早期发现、通报火灾，并及时采取有效措施控制和扑灭火灾而 设置在建筑物中或其它场所的一种自动火灾报警设施。控制中心报警系统是功能最 复杂的火灾自动报警系统。火灾探测器通过烟感、温感等探测到火情后，该系统便 发出火灾报警、应急照明广播、消防控制联动系统等指令，以便人们采取安全疏散、 灭火救灾等措施。 可以看出火灾自动报警系统本身并不能灭火，它是通知并配合人到现场去救 火，它必须有其它的灭火系统与之联动才能实现灭火，否则火势将蔓延下去。 ( 4 ) 自动喷水灭火系统” 武汉理工大学硕士学位论文 自动喷水灭火系统靠喷头喷水灭火。喷头集火情探测与喷水灭火于身，失火 点燃烧产生的热量使其上方的喷头感温元件( 玻璃球或易熔合金) 启动，喷头喷水灭 火。同时系统中的水流指示器向消防控制中心报警，并显示出失火地点。报警阀的 压力开关也向消防控制中心报警并启动消防水泵，水力警铃也同时发出声音报警。 在一般层高的民用建筑中，喷头感温元件的启动主要受两个因素的影响：火势 的大小( 确切地说应是燃烧散发热量的大小) 和喷头感温元件的熟敏性能。火势大， 元件启动就快，反之就慢。实验证明，正常情况下，喷头自动喷水灭火的启动时间 只几分钟。 喷水灭火的喷头开启数量取决于火势的大小。可燃物量大，火势大，蔓延迅速， 开启的喷头数量就多，反之就少。喷头的启用数量及范围与火势范围自动吻合。由 此使火势得以被控制及扑灭在一局部范围内。其中5 7 的失火被扑灭在2 个喷头保 护的范围内；8 3 的失火被扑灭在8 个喷头保护的范围内；9 5 的失火被扑灭在 2 0 0 m 2 的范围内。 表2 1 自动喷水灭火系统灭火成功率 灭火成功率灭火不成功率累计数 场所 起数 起数 起数 学校 2 0 49 1 91 88 12 2 2o 3 公共建筑 2 5 99 5 61 24 42 7 10 3 6 办事处 4 0 39 7 11 22 94 1 50 6 住宅 9 4 39 5 64 34 49 8 61 3 公共集会场所 1 3 2 19 664 73 41 3 6 81 8 仓库 2 9 5 78 9 93 3 41 0 13 2 9 14 4 百货小卖市场 5 6 4 29 7 11 6 72 95 8 0 97 7 工厂6 0 3 8 39 5 62 1 5 63 46 2 5 3 98 3 ，0 其他 3 0 77 8 98 22 1 13 8 9o 5 1 合计 7 2 4 1 99 6 22 8 7 13 87 5 2 9 01 0 0 0 i 国外自动喷水灭火系统经过去i 0 0 多年的历史发展，灭火的平均保证率已高 达9 5 以上。以美国为例，见表2 1 ，早在技术远不如目前发达的1 9 2 5 年到1 9 6 4 年的3 9 年中，安装这一灭火系统的建筑物，共发生火灾7 5 2 9 0 次，灭火、控火成 功率达9 6 2 。其中工厂和其它建筑的灭火成功率较低，这与当时喷头技术的开发 武汉理工大学硕士学位论文 不够( e s f r 喷头未被大量使用) 以及对其它建筑火灾的重视程度不够有关。纽约的高 层建筑，从1 9 6 9 年到1 9 7 8 年的1 0 年中，安装自动喷水灭火系统的建筑物发生火 灾1 6 4 8 次，灭火成功率为高层办公楼9 8 4 ，其它高层建筑也达9 7 7 。又如澳 大利亚和新西兰，从1 8 8 6 年到1 9 6 8 年的几十年中，安装这一灭火系统的建筑物， 共发生火灾5 7 3 4 次，灭火成功率达9 9 8 。在有些国家和地区近几年安装这灭 火系统的，有的灭火成功率达1 0 0 。自动喷水灭火系统自1 9 世纪5 0 年代在西方 被发明应用以来，因其灭火成功率高，对生命和财产有更高的可靠性保护，已成为 最基础的消防设施，这也正是美国政府为什么规定其官员必须住在设有自动喷水灭 火系统宾馆的原因。我国在改革开放以前，因投资与一些固有观念的原因，自动喷 水灭火系统在工程中应用较少，随着改革开放的深入和我国国力的增强，自动喷水 灭火系统已逐渐应用于工程实践，对其应用有了更多更深入的了解，为保证自动喷 水灭火系统的可靠性，提高其灭火率，技术上也在不断地进步，但该系统的应用还 不够普及。 2 4 对几种消防系统的有效性分析 2 ，3 节讨论的四种消防系统，只有消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统能完成 灭火功能。其中，自动喷水灭火系统具有明显的优越性：喷水灭火自动化，不需人 工操作；喷水灭火的时间早，失火损失小；灭火的成功率高。以上几点，足以使它 有资格成为室内建筑消防的主要设施。此外，防火分区系统、火灾自动报警系统在 同各自配套的其它灭火系统相结合后所形成的防火体系，是否还更为有效呢? 2 4 1 防火分区系统的有效性 设置防火分区系统的主要依据如下：高层民用建筑设计防火规范 ( g b 5 0 0 4 5 9 5 ，以下简称高规) 条文说明称：“有的高层建筑规模大，空间大， 尤其是商业楼、展览楼用途广，可燃物量大，一旦起火，火势蔓延迅速，温度高， 烟气也会迅速扩散，必然造成重大的经济损失和人身伤亡。“例如某医院大楼，每 层建筑面积2 7 0 0 m 2 ，没有设防火墙分隔，也无其它防火安全措施。三楼着火，把该 楼层全部烧毁，由于楼板是钢筋混凝土结构，火才未向下蔓延a 而某学校一座耐火 等级为三级的学生宿舍，占地面积为1 3 1 2 m 2 ，由于设有三道防火墙，防火墙挡住了 火势蔓延，使2 3 的房间没被烧毁。” 武汉理工大学硕士学位论文 分析设置防火分区的上述依据可知：在下列条件下，没有防火分区是不行的： ( 1 ) 在没有有效防火措施的条件下； ( 2 ) 空间大，可燃物量大，火势会迅速蔓延的条件下； ( 3 ) 在会令火势发展到足以通过楼板、隔墙的烧损处或门、窗洞口向其它空间蔓 延的条件下； ( 4 ) 在易发生大火，扑救困难的条件下。 以上情况，是在什么样的灭火方式下才会出现的呢? 我们首先想到消火栓灭火 方式，因为该系统在正常情况下约是在失火后的第1 5 分钟灭火，在前1 5 分钟内， 火势有可能蔓延很大，如条件( 2 ) ；如前述，1 5 分钟内做到水枪喷水灭火的保证率 很低，当不能按时喷水灭火，火灾将失控蔓延，如条件( 1 ) ( 4 ) 。虽然我国案例 分析得出消防队有效扑救、防止火势蔓延的必须条件是消防队员1 5 分钟内赶到火 场，但没诊断是充分条件，在( 1 ) 、( 2 ) 、( 4 ) 的条件下，没有防火分区，消火栓有 可能难以控制火势。可见，在消火栓灭火方式下，对( 1 ) ( 4 ) 的情况是需要设置 防火分区的，有了防火分区，消防队员扑救火灾就明显有利了。防火分区和消火栓 灭火系统结合而成的灭火体系，灭火效果将高于单独的消火栓灭火系统。 自动喷水灭火系统的灭火方式是失火点正上方及其周围的喷头感应到温度上 升到标定值后就自动喷水灭火。哪里有火，哪里就有温升，几分钟内喷头就自动喷 水灭火。燃烧快，温升就快，蔓延快、范围大、启动的喷头就多。不论( 1 ) ( 4 ) 哪一种情况，不论空间的面积多大，自动喷水灭火系统均可把火势阻隔在某一局部 范围内( 前已述及，保证率在9 5 以上) ，它远远小于建筑防火分区面积。可见，自 动喷水灭火系统阻隔火势蔓延的效率大大高于建筑防火分区系统的效率。给这种具 有高效隔火作用的灭火系统再辅以相对低效的防火分区是没有多大意义的。因此， 在设有自动喷水灭火系统时，设置防火分区意义不大，但并不是说墙、板等结构不 需要耐火材料。 2 4 2 火灾自动报警系统的有效性 前已述及，该系统本身并不灭火，而是发现火情并通知人们去现场灭火，现场 消防队员或使用消火栓，或使用手提式灭火器灭火，而对于消防队来说，自动报警 系统可以缩短“火情发现”环节的时间，使其能更快地赶到火场，赢得珍贵的时间。 可见，自动报警系统对于消火栓灭火系统是非常重要的，而对于自动喷水灭火系统 是没有作用的，喷头启动与其无关。同时，自动喷水灭火系统也无需探测器的帮助， 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 它有自身的探测元件。由此可见，自动报警系统是与消火栓灭火系统而不是与自动 喷水灭火系统组成灭火体系。这种体系会提高火情发现环节的保证率，但即使该保 证率提高到1 0 0 ，前述消火栓按时喷水灭火的保证率也只能提高到o 9 5 4 = 8 1 。 火灾自动报警系统有两个较大的缺陷，是自火灾探测器问世以来，由于能及 时报警且迅速通知，因此得到广泛使用，但存在的问题是“误报”太多。据英国消 防研究所通过某几个消防队对一些工矿企业所装设的火灾自动报警装置在1 9 6 8 年 中进行了共8 2 1 8 次报警中报警正确性的统计，共计确报4 8 9 次，其中对温感探测 器误报与确报的比例是1 1 1 ：1 ，而烟感探测器的比例是1 4 1 ：l 。又如南京金陵饭 店采用的是全套国外火灾报警装置，客房内安装的是中级灵敏度烟感探测器，从 1 9 8 3 年5 月试开业以来半年中烟感器的误报次数多达3 0 0 余次。分析误报的原因， 据英国消防研究所统计：由于环境条件造成的占2 5 9 ，机械和电器方面造成的占 4 6 1 。日本东京中心繁华区的“新日本饭店”就以火灾报警器误报多为理由关闭 了报警系统，使火灾蔓延造成了震撼世界的大惨案，伤亡人数多达近百人。二是火 灾自动报警系统的费用昂贵，对一般工程而言，其造价占工程总造价的8 左右， 而自动喷水灭火系统的造价相对低廉得多，国外一般占工程总造价的1 3 ”3 。 相反，自动喷水灭火系统的误喷率很小，即使误喷也不会产生严重的水渍污染， 正如建筑设计防火规范( g b j l 6 8 7 ，2 0 0 1 年版以下简称建规) 第8 7 1 条的 条文说明：“喷头是易熔金属或玻璃球控制的，这些喷头的生产，在技术上已过 关，除非用人工撞击它，或达到火灾温度后才能开启。因此，平时不会发生误喷。 我国3 0 年代建成的数十座设有闭式自动喷水灭火系统的经验就证明不会发生误喷 或误动作的。第二是喷出的水是锈水、会污染室内高级物品的担心也是不必要的。 因为在闭式自动喷水管道内的水，由于报警阀的分隔，管内水含氧量极微，因而管 内腐蚀极少，不致形成黄色的锈水。闭式自动喷水灭火系统的使用经验说明，管网 内的水是比较清洁的，即使由于特殊原因而漏些水，也不会严重地污染物品。 目前我国使用最普遍的是“防火分区系统+ 火灾自动报警系统+ 消火栓灭火系 统”的灭火体系，该体系的灭火保证率应比其中任何一个单独系统或两个系统组合 灭火的保证率要高，但仍然无法和自动喷水灭火系统相媲美，它们没有那么高( 9 5 ) 的灭火保证率记录。 综上所述，在应付火灾的诸项措施中存在着对控火、灭火比较有“特效”的系 统，那就是自动喷水灭火系统，它的自动化灭火方式，可把大量人工从这个危险的 行业中解脱出来，并且自动跟踪火势，形成对火势的包围分隔；它充分利用了消防 武汉理工大学硕士学位论文 原理中的时间因素，快速反应实施灭火，把火灾消灭在萌芽状态，为其它系统无法 比拟；它9 5 以上的灭火记录，体现了消防理论及原则与实践的完善统一。在工业 化国家，自动喷水灭火系统早已成了建筑物内主要的、基本的灭火系统。我国若把 减少人员伤亡及财产损失作为建筑消防减灾工作的最高宗旨，那么，自动喷水灭火 系统理应成为我国建筑消防设施的首选。况且，自动喷水灭火系统的造价只有每平 方米几十元，是我国的经济水平完全能够承受的。 2 5 必须扭转的做法与观念 欲使自动喷水灭火系统成为我国建筑消防设施的首选，需要我们付出艰巨的努 力。首先要克服我国消防工作中的一些不正确的观念及作法，这些观念和作法主要 表现如下： ( 1 ) 火灾自动报警系统比自动喷水灭火系统重要 这集中表现在前者的设置场所要多于后者，这从一些建审文献中可以做出比 较，也可从工程实例中更直观地体会。现实中，民用建筑设自动喷水灭火系统的场 所必有火灾自动报警系统；而大量的设有火灾自动报警系统的场所并末设有自动喷 水灭火系统。而国外特别是工业化国家，二者的设置往往相反0 3 。此外，前者的社 会地位似乎也高于后者，如前者被我国誉为保障人身和财产安全的“消防哨兵”， 并称誉为“智能化”。自动喷水灭火系统并未享有这些声誉，而实际上，它能自动 跟踪火势并自动实施灭火，它还能报出火警及火情地点，并给出开启消防泵指令。 若火灾自动报警系统的上述声誉成立，那么自动喷水灭火系统就可当之无愧为“超 智能化”的“消防排头兵”了。 ( 2 ) 建筑防火分隔比自动喷水灭火系统重要 这点集中体现在我国规范对设有自动喷水灭火系统的场所仍坚持较为严格的 防火分区设置。特别是在与工业化国家比较时，这点更显突出。比如在与国外合 作设计中，国外的建筑设计在经过我国的建审时，被要求增加大量的防火分隔“”， 又比如在国外的类似建筑几乎找不到防火墙及卷帘。我国的建筑防火分区设置要求 严而自动喷水设置要求松的反差表明了两种系统在我国的相对地位，实际上，自动 喷水灭火系统分隔火势蔓延的能力远大于防火分区系统。与自动喷水灭火系统相 比，建筑防火分区的效果是徽不足道的，因为无论是有无防火分隔，自动喷水灭火 系统都足以( 9 5 的保证率) 把火势控制在2 0 0 m 2 左右的范围之内。 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 消火栓灭火系统比自动喷水灭火系统重要 这集中体现在我国的设计规范上，如高规中的原则规定就是：与自动喷水 灭火系统相比，主要灭火系统采用消火栓灭火系统。强调以设置消火栓灭火系统作 为高层民用建筑最基本的灭火设备。规范中的消防灭火设计章节，几乎就是有关消 火栓设计的章节。消火栓灭火系统处在了比任何一种灭火系统都优越的地位。在规 范的强制下，我国的整个消防灭火体系均是围绕人工消火栓灭火为中心而配置及运 作的，消火栓灭火系统几乎成了消防灭火系统的代名词。甚至，有的以消防灭火系 统为起名的学术文章，也只有消火栓灭火系统的内容而已。 消火栓灭火系统在我国特别受重视，还表现在其严格的设计要求上：什么水平 成环、竖向成环、水箱设置高度、立管检修关闭根数等等，均比自动喷水灭火系统 的设计严格得多。实际上，灭火效率的高低，并不在于这类细枝末节，而在于灭火 的方式。人工持枪的效率将永远比不上快速反应自动化灭火的效率，更为重要的是， 消火栓灭火系统是经过严格训练的消防队员使用的，一般民众不可能有效使用，而 室内设有消火栓灭火系统的建筑物，其室外必有室外消火栓或消防车取水口，根据 消防队员的作业习惯，都是利用消防车直接从室外消火栓取水，在室外对着火部位 进行扑救。在无人员被困火场的情况下，消防队员不会也不必冒生命危险去取用室 内消火栓，即使有人员需要救援，也可以采用水带接龙方式将消防车加压的水龙送 入室内使用，这样，室内消火栓的设置意义便无法得到全面的体现。目前，在美国 的一些旅馆、饭店都设有自动喷水灭火系统，而不设消火栓灭火系统，在香港则更 是无论何种建筑物、何种装修标准( 不能用水保护的场所除外) 一律装设自动喷水灭 火系统乱0 1 。 ( 4 ) 消火栓灭火系统比自动喷水灭火系统经济、省钱 我国几乎很少有人怀疑这个论断，连高规上都写得明明白白的，并把此论 断作为我国在两种系统之间做出选择的唯一依据“1 。然丽，稍加分析不难发现，这 个论断是不正确的。前已述及，自动喷水灭火系统无须火灾自动报警系统或防火分 区系统的帮助，它能独立地、高效地完成喷水灭火任务。而消火栓灭火系统需要防 火分区及火灾自动报警系统的配合。才能更有效地扑灭火灾( 实际上其效率仍不能 与自动喷水灭火系统同日而语) ，另外，它还需要为数不少的消防队员。姑且不论 昂贵的人工费用，仅火灾自动报警系统一项，其造价就高于自动喷水灭火系统。所 谓消火栓灭