地下车库湿式自动喷水泡沫联用灭火系统的设计.doc

地下车库湿式自动喷水一泡沫联用灭火系统的设计 摘要：本文介绍了自动喷水一泡沫联用系统的工作原理及主要设计参数、设备型号的选取，分析了预作用湿式自动喷水一泡沫系统的特点。最后对该技术应用现状及发展趋势进行了展望。This paper introduces the automatic sprinkler foam combined with the main design parameters and the working principle of the system,analyzes the characteristics of per wet automatic fire-extinguishing_foam system。Finally,theapplication of the technology present situation and found that the trend is prosepected。关键词：泡沫喷淋系统 比例混合器 泡沫罐 地下车库 设计Foam spray system The ratio of mixer The foam tank Underground garage Design作者：苏丹单位：青岛市民用建筑设计院有限公司引言：随着民用建筑领域向超限高、大体积、多功能方向的发展，其地下车库的火灾危险等级逐渐提高，许多车库规模达到I类汽车库标准。根据汽车库、修车库、停车场设计防火规范GB 50067-97 7.3.1 规定，建议优先采用自动喷水一泡沫联用灭火系统这样一种比传统自动喷水灭火系统更为高级的系统。该系统的设计与传统用于油罐等含油类区域的泡沫灭火系统有一定区别。具体体现在：(1)该系统平时喷淋管网中充满的是水，只是在发生火灾时，在8L/S的流量下，2min内实现水一泡沫的转换，用泡沫进行灭火10min；而一般泡沫喷淋系统则可以设计成干式或湿式系统(2)一般泡沫喷淋系统比例混合器一般置于泡沫储罐机房内或采用泡沫泵加压供给泡沫液；而该联合系统的比例混合器一般延伸到管网的中心，利用比例混合器造成的负压抽吸完成水与泡沫的混合，以增大其服务半径减少泡沫罐设置数量。1系统的工作原理该系统主要由泡沫罐、比例混合器、湿式报警阀等组成，不同厂家产品其控制方式可能有些差异，但基本原理相同。目前工程上较常用的系统形式如图1。其工作原理为：当闭式喷头的玻璃球因火灾而爆破后，管网中的水流向该喷头，此时湿式报警阀打开，同时一部分水经延时器驱动水力警铃报警，安装于支管上的水流指示器将水流信号传输到控制器，延时器计时至延时期满后，启动加压开启阀，释放泡沫储罐内处于受压状态的泡沫灭火剂，泡沫灭火剂经管道流向比例混合器，并在比例混合器内与压力水按一定的比例混合形成混合泡沫液流向喷头实施灭火。图12系统的设计要点21设计参数的选取一般来讲，地下车库为中危险II级，系统的基本设计参数按照表l进行选取。对于该系统，泡沫灭火剂成分及混合浓度的选择对其灭火效果有着较大影响。目前应用于地下车库的泡沫喷淋系统的泡沫灭火剂一般为水成膜泡沫灭火剂AFFF(Aqueous Fi Im Forming Foam)。该灭火剂有6、3轻水型泡沫灭火剂(AFFF)和6、3轻水酒精型水成膜泡沫灭火剂(AFFFATC)。普通AFFF对于非水溶性和极性的液体火灾有较好的效果，其主要的灭火机理为窒息效果；然而其对极性溶剂火灾如醇、醚等的灭火效果有限，这是因为极性溶剂能很快吸收泡沫中的水份，破坏其有效覆盖表面；而AFFFATC由于其含有极易析出的高分子物质，在极性溶剂将泡沫液中的水分吸收同时析出的高分子物质在极性溶剂表面形成凝聚性聚合层，从而阻止极性溶剂对泡沫的进一步破坏。当存放配用无铅汽油燃料汽车时，美国3M公司推荐采用6AFFFATC。因此，灭火剂种类及浓度的选择主要取决于实际火灾的种类。在设计中选择较高的混合浓度，仅增加了泡沫罐的设计容积，适当增加了系统的造价；但是灭火效果却得到了显著提高。表1自动喷水一泡沫联用系统的设计参数选取参数地下停车库泡沫混合液供给强度(Lminm2)8供给时间min10喷头灭火要求的最低工作压力MPa0.1系统的作用面积m2465系统设计流量(Lmin)3720注：设计流量的确定应考虑机械停车位的型式与布置。2.1.1对于一般单层车库来讲，设计流量计算步骤如下：(1)根据传统自喷方式计算最不利处作用面积465内的自喷流量，得出入口处的压力P。(2)规范规定泡沫自喷是计算最有利水力条件处作用面积内各喷头节点的流量。(3)根据传统自喷计算方式框取最有利水力条件处作用面积465内的喷头，将步骤1得到的压力P进行反算，可得到自喷系统流量：单层停车位:90100L/s 双层立体停车位 :120L/s （天花板90100L/s，下层车位2030L/s ）喷头选择：下层车位K115喷头（边墙型），天花板K80喷头。确定了泡沫灭火剂的浓度及成分后，需要明确系统的形式。目前实际当中主要有两种做法：一种是参照标准图集04S206-40将泡沫罐分散布置于管网的中心，保证比例混合器后喷淋管网满足8Ls流量下水到泡沫液的转换时间不大于2min。该种布置形式泡沫罐设置数量较多，占用建筑面积较大，管理困难，但系统可靠性较高。另一种更为普遍的形式为泡沫罐集中设置于报警阀间，而比例混合器分散设置于喷淋管网的中心，这种布置方式节省了泡沫罐的设置数量、所需机房面积较小，缺点是由于设置了长距离泡沫液输送管，可靠性相对降低。随着国内各厂家比例混合器性能的提高，泡沫罐集中布置、比例混合器分散布置于管网中心的布置方式得到了有效的推广应用。该种布置方式需保证泡沫罐到比例混合器的泡沫管应预先充满泡沫液，2min时间大体为:泡沫混合液以8L/s从比例混合器流至系统最不利喷头的时间。泡沫灭火系统设计规范GB50151-2010 7.1.5规定：当泡沫液管线长度超过15m时，泡沫液应充满其管线。22设备型号的选取2.2.1泡沫罐的选择泡沫灭火系统设计规范GB50151-2010 7.1.3规定：泡沫水喷淋系统泡沫混合液与水的连续供给时间应不应小于10min 。(1)假定自喷流量120L/s，混合比3%。 (2)计算：泡沫混合液量： WL=120L/s10min60=72000L泡沫液量：Wp=WL3%=2160L泡沫液储罐： V=1.15Wp=1.152160L=2484L(3)选择1500L的泡沫罐三个，两用一备。(4)还应考虑泡沫罐到比例混合器的泡沫管预充的泡沫液体积，但合理控制泡沫罐到比例混合器的泡沫管的长度，这部分泡沫液体积可以很少。2.2.2泡沫管管径：（不锈钢管）(1)系统管道输送介质的流速应符合下列规定：泡沫液流速不宜大于5m/s。(2)流量8 L/s，水力计算按清水计算，DN50的不锈钢管，速度2.926m/s。DN40的不锈钢管，速度7.054 m/s。(3)所以泡沫管管径选择DN50。2.2.3比例混合器的选择(1)泡沫灭火系统设计规范GB50151-2010 7.3.6规定：系统输送的泡沫混合液应在8 L/s至最大设计流量范围内符合本规范的规定混合比。(2)比如：系统流量90L/s时，选择的比例混合器必须在8 L/s90L/s满足3%的混合比。23预作用湿式自动喷水一泡沫系统的工作原理与湿式自动喷水一泡沫系统不同，泡沫灭火系统设计规范GB50151-2010 7.3.10规定：预作用湿式自动喷水一泡沫系统的管道充水时间不宜大于1分钟。所以，预作用湿式自动喷水一泡沫系统在满足设计流量下，管道充水时间不大于1分钟的时间就可以，只要计算报警阀后整个管网的容积满足要求就可以。2.3.1假定自喷流量120L/s。报警阀后管网的容积： V=120L/s 1min60 =7200L2.3.2假定自喷流量120L/s，混合比3%。泡沫混合液量： WL=120L/s10min60=72000L泡沫液量：Wp=WL3%=2160L需要充满整个管网的容积的泡沫液量：Wy=7200L 3% =216L2.3.3泡沫液储罐： V=1.15（Wp+Wy）=1.15（2160L+216L）=2732L2.3.4选择1500L的泡沫罐三个，两用一备。（和湿式一样）24实际应用中存在的问题及该技术的展望目前民用建筑领域涉及的自动喷水一泡沫喷淋系统设计一般多依赖于专业厂家，给排水设计人员对该系统缺乏深入的理论计算分析，泡沫比例混合器的水头损失一般为610m，因此考虑到水流指示器前的管道压力不超过0.4MPa，所以比例混合器前进水压力最多需要0.5MPa左右，而一般生产厂家标识产品的压力要达0.6-1.2MPa，有些设计者更是认为压力越高越安全则缺乏理论依据，而且进水压力过大反而需要在比例混合器后设置减压孔板减压以满足规范要求。自动喷水泡沫喷淋系统作为一种复合的新型灭火技术，在我国的实验研究还很薄弱。从而限制了该系统的优化及推广应用。比例