高压细水雾灭火系统在工程中的应用探讨.doc

高压细水雾灭火系统在工程中的应用探讨摘要：本文通过高压细水雾自动灭火系统及高压细水雾消火栓系统这两种高压细水雾灭火系统的工程实例，探讨了高压细水雾灭火系统的优缺点，提出了针对高压细水雾灭火系统存在问题的一些建议。关键词：高压细水雾 高压细水雾自动灭火系统 高压细水雾消火栓Features high-pressure water mist extinguishing system and its application in practical engineeringAbstract: By engineering example high pressure water mist fire extinguishing systems and high-pressure water mist fire hydrant system, these two high-pressure water mist extinguishing system, discusses the advantages and disadvantages of high-pressure water mist extinguishing system, proposed for high-pressure water mist extinguishing system some suggestions problems.Keywords: High pressure water mist High pressure water mist fire suppression systems High-pressure water mist fire hydrant system高压细水雾灭火系统适用于扑救A类、B类、C类和E类火灾。由于它独特的灭火机理，其使用基本不受场所的限制1。尤其是对高危险场合的局部保护和对密闭空间的保护特别有效2。本文通过高压细水雾灭火系统在工程中的应用讨论总结了高压细水雾灭火系统的优点及现存问题。1高压细水雾原理、应用方式和场所1.1高压细水雾灭火系统原理 高压细水雾原理：高压细水雾利用水微粒在气化后的比表面积增大的原理，通过吸收火场温度，二次气化，产生体积急剧膨胀的水蒸汽，一方面冷却燃烧反应，另一方面窒息燃烧反应来达到双重物理灭火的效果3。1.2高压细水雾灭火系统的应用方式和场所高压细水雾灭火系统的具有多种不同的应用方式对应各种火灾危险，其应用方式及适用场所见表13。表1高压细水雾系统的应用方式和场所应用方式适用场所高压细水雾自动灭火系统开式系统：火灾危险性大，蔓延速度较快的场所，如高大空间、大面积物流库房、工业厂房等场所闭式系统：环境温度不低于4摄氏度，不高于70摄氏度，且火灾蔓延速度相对较慢等场所高压细水雾消火栓系统多层、高层工业与民用建筑高压细水雾防火分隔系统需要设置防火墙、防火门、防火卷帘或其他防火分隔的场所高压细水雾泡沫灭火系统在油库、石油液化气、危险化学品库房、隧道、飞机停放和维修区等重要保护场所高压细水雾消防炮系统在石油液化气、液化天然气、高大空间、油库，以及甲乙丙类液体等场所 另外，在编纂的高压细水雾消火栓系统设计、施工及验收规范中明确指出在以下场所中应设置高压细水雾消火栓系统：1、国家级、省级文物保护单位的重点砖木或木结构的古建筑、保护文化遗址（存）的建筑；2、建筑高度超过100m的建筑、单层建筑面积超过5000m2或总建筑面积大于15000 m2的商业建筑。在商场、市场消防安全管理规范4（DB41/T626-2010）中规定，在超大型商场专职消防队员每10人至少配备2套高压细水雾灭火装置。2结合工程介绍高压细水雾系统的设计过程和思考高压细水雾灭火系统的应用方式有很多，本文选用最常用的两种高压细水雾自动灭火系统及高压细水雾消火栓系统来阐述在实际工程设计中的思考。2.1典型的地下车库内变配电室和锅炉房等（千鸿广场）千鸿广场项目位于河南省开封市，占地面积7055.71平方米，总建筑面积82601.80平方米，该建筑地下两层，主楼地上为15层，裙房4层。地下一、二层为地下停车库和设备机房；裙房为商业用房和酒店办公用房及为其服务的附属用房；主楼有南北两个塔楼，分别为酒店用房和办公用房。该建筑为耐火等级一级的一类高层公共建筑。本项目采用高压细水雾灭火系统保护的区域有：地下一层的锅炉房、调压间，变配电室，弱电间、柴油发电机房、隔油间；地下二层的制冷机房等。可见对于不宜用水喷淋保护的区域，涉及到B类、C类、E类等各类型火灾，设计人员均采用了高压细水雾灭火系统保护，有效的减少了该建筑中涉及到的消防灭火系统的种类，提高了项目后期使用中管理和运行的效率。由于各保护区域的建筑面积较小，火灾危险性大，蔓延速度较快，故均采用了开式高压细水雾自动灭火系统。所有保护区域根据建筑分割及保护难度等共划分为9个防护分区，总保护面积834平方米，详见表2。其中，地下二层的制冷机房面积较大，采用了分区应用的方式，整个制冷机房划分为两个防护分区，中间设置了两排（8个）公用的分隔喷头，这样无论哪个防护区喷雾，公用的分隔喷头都喷放，起到分区之间覆盖和防护隔断作用。这样既降低了投资成本，又减小了喷放时造成的水渍损失。该系统布置详图1。系统参数及选型见表2。根据开式系统设计流量的计算方式，全空间应用系统的设计流量应为其中最大一个防护区内喷头的流量之和；而分区应用系统的工作方式是任一防护分区喷放时与其相邻的防护分区之间的公用的分隔喷头均同时喷放，所以分区应用系统的设计流量应为动作防护分区和相应分隔喷头之和的最大值。本项目各防护分区中既采用了全空间应用系统，也采用了分区应用系统。其中，采用全空间应用系统的防护分区6和采用分区应用系统的防护分区3内均布置有24只喷头，采用流量系数K1为0.7的开式喷头，系统工作压力按最不利点喷头工作压力10MPa计算，持续喷雾时间采用t=20min，喷雾强度不小于0.80L/minm2，最不利点喷头工作压力10MPa，考虑安全系数k为1.05，高压细水雾自动灭火系统的设计流量计算公式如下：1、 高压细水雾喷头的流量应按下式计算：q=K10P式中 q喷头的设计流量（L/min）； K喷头的流量系数； P喷头的工作压力（MPa）。2、 系统的计算流量应按下式计算：Qj=i=1nqi式中 Qj系统的计算流量（L/min）； n系统启动后同时喷雾的水雾喷头的数量； qi喷头的实际流量（L/min），应按喷头的实际工作压力Pi（MPa）计算。（高压细水雾系统喷头的实际工作压力与设计压力差值对高压系统来说非常小，可按照设计压力计算）3、 系统的设计流量应按下式计算：Qs=kQj式中 Qs系统的设计流量（L/min）； k安全系数，应取1.051.10。4、 高压细水雾灭火系统的设计储水量应符合下列规定：Wc=Qst式中 Wc储水量（L）； Qs系统的设计流量（L/min）； t持续喷雾时间（min）。由以上公式计算可得：q=K10P=0.71010=7L/minQs=kQj=ki=1nqi=1.05247=177L/minWc=Qst=17720=3540L综上所述该系统设计储水量采用4立方米。系统高压泵组选用4台（3用1备），单泵流量70L/min，扬程16MPa，功率18.5kW。表2分区划分及详细参数表楼层分区编号保护场所面积(m2)喷头数量共用喷头流量系数喷雾强度分区阀口径应用方式地下二层4.0m第1分区控制室386K1=0.70.99DN20全空间应用第2分区制冷机房1541681.09DN25分区应用第3分区154151.05DN25分区应用地下一层4.8m第4分区锅炉房8711K2=1.01.09DN25全空间应用第5分区调压间263K1=0.71.24DN20全空间应用第6分区变配电室162241.04DN25全空间应用第7分区弱电间4060.83DN20全空间应用第8分区变配电室101120.91DN20全空间应用第9分区柴油发电机房7210K2=1.00.91DN20全空间应用共计共9个分区834111系统组成和控制：该项目高压细水雾开式灭火系统由高压泵组、补水增压装置、不锈钢水箱、开式分区控制阀、细水雾开式喷头、供水系统和不锈钢管道、阀门等组成。高压泵组由主泵、安全溢流阀、阀件、机架等组成。泵组主要部件材质为不锈钢。泵组控制柜具有自动、手动两种控制方式，同自动报警系统联动控制，收到报警信号后控制泵组的启动并向控制中心反馈泵组运行信息。开式分区控制阀安装于每个防护分区的进水管处。具有手动和自动两种控制方式，受消防中心控制，向消防中心反馈信息。高压细水雾开式灭火系统，可同自动报警系统联动，有自动和手动两种控制方式。自动控制：某防护区域内发生火灾后，火灾探测器探测到火情并发信号给火灾报警控制器，经确认后，火灾报警控制器给泵组控制柜和对应分区控制阀发送启动信号，该区域分区阀打开，补水增压装置和高压泵组自动启动，对该区域实施喷雾灭火。手动控制：人员已经确认发生火灾后，而该区域的灭火系统还没有自动启动或者自动功能失灵，可通过手动操作启动细水雾灭火系图1高压细水雾系统布置图图2高压细水雾开式灭火系统工作原理图统；对于设有手动报警按钮的场所，若人员确认发生火灾，可直接按动对应防火分区的报警按钮启动；对于没有手动报警按钮或者手动报警按钮失灵的场所，可手动开启分区控制阀内的控制阀，然后再去泵组控制柜上手动顺序启动补水增压装置和各高压泵组，对区域实施喷雾灭火。其中对于没有手动报警按钮或手动报警按钮失灵情况下的操作，也称为高压细水雾自动灭火系统的第三种启动方式机械应急操作。然而此种方式的操作需要相关人员从操作火场附近的分区控制阀，到行走至高压细水雾泵房操作泵组，如果建筑所涉及的防护区较多，面积大，在建筑中的横向竖向的分布广时，无疑对相关人员应急操作的及时性带来极大挑战，甚至有可能错过灭火的最佳时机。因而，有必要对高压细水雾系统的系统容量和防护区分布，针对消防人员的实地操作的可行性，进行适当的限制和规定。高压细水雾开式灭火系统工作原理见图2。2.2高压细水雾系统消火栓系统等的应用（中国移动濮阳分公司）对于高压细水雾消火栓系统的运用，设计人员在工作中也做了积极的尝试。中国移动河南公司濮阳分公司生产指挥调度楼项目为地上12层办公，地下1层车库及设备用房，总建筑面积19996.2平方米，建筑高度为53.75米的一类高层办公楼。鉴于该建筑使用功能的重要性，通信机房、精密仪器设备房对水渍损害、对热辐射和烟气比较敏感的特点，设计人员在做好普通水消防系统的情况下，积极稳妥的增设了高压细水雾消火栓系统，以保证重要设备失火时能尽快灭火、除烟降尘且减少次生损失。根据与相关设备厂家的沟通，以及对正在编纂的高压细水雾消火栓系统设计、施工及验收规范的了解，高压细水雾消火栓系统分为干式高压细水雾消火栓系统和湿式高压细水雾消火栓系统，并且高压细水雾消火栓系统宜独立设置。由于传统灭火系统的完善，该项目采用的干式高压细水雾消火栓系统只是起到辅助、补充的作用，便于扑灭重要设备及其内部的阴燃火等，所以高压细水雾消火栓系统采用了与高压细水雾自动灭火系统共用水箱、泵组和管道的做法。高压细水雾开式灭火系统及消火栓系统工作原理见图3。另外通过设备厂家大量相关工程的设计使用经验，独立设置的湿式高压细水雾消火栓系统采用了与传统消火栓系统相同的工作和控制原理。传统消火栓系统工作原理见图4。高压细水雾消火栓系统使用水枪出口压力不小于10MPa，消火栓枪有效射程不小于10米，规格为20L/min，同时使用水枪数量3支，高压细水雾消火栓用水量不小于60L/min，延续时间为2小时。高压细水雾消火栓的布置，根据2014年2月1日实施的高压细水雾灭火系统设计、施工及验收规范DBJ41/T074-2013和编纂中的高压细水雾消火栓系统设计、施工及验收规范的有关规定，也明显参照了常规室内消火栓系统的布置，应做到保证每个防火分区同层有两支高压细水雾消火栓同时喷雾至任何部位，其间距由计算确定，且高层建筑不应大于40m，多层建筑及高层建筑裙房不应大于50m。然而与传统消火栓系统相比，高压细水雾消火栓出口不存在充实水柱的概念，相关规范等也并未给出明确的布置间距的设计计算方法，笔者结合相关设备厂家的高压细水雾消火栓箱配置，软管长度标准配置为40m，而且根据其远程喷头和近程喷头可自由转换的特点，保守的采用了40m的布置间距。类似这样的问题，我们在计算高压细水雾消火栓用水量时也同样遇到，也仅采用了规范给定的消火栓用水量，适当考虑了1.05的流量安全系数。另外，与传统消火栓系统不同的是，高压细水雾消火栓不需专门设置试验消火栓，仅在调试时在最不利处的高压细水雾消火栓进行喷放测试，试验压力不小于设计的工作压力即可。图3高压细水雾开式灭火系统及消火栓系统工作原理图 图4传统消火栓系统工作原理图由该项目高压细水雾消火栓的设计过程，我们不难看到，高压细水雾消火栓系统在国内尚处于发展起步阶段，相关消防设计规范对其规定较少，其设计计算还涉及到企业开发的相关产品的限制和约束。作为一种具有诸多优势的新型灭火方式，在建筑消防领域正得到日益广泛的应用。相关部门应能够从产品生产到系统的规划设计、施工安装、现场检测、竣工验收等各个环节进一步的加以规范和明确，确保高压细水雾消火栓系统不断合理完善，健康发展。并且伴随其占地