某公共建筑中高压细水雾灭火系统的设计.doc

某公共建筑中高压细水雾灭火系统的设计摘要：高压细水灭火系统是一种灭火效率高、耗水量少、绿色环保的新型灭火系统。在公共建筑特定场所消防方面，具有有效性、合理性、经济性等显著优点。以XX县房地产交易中心为例，针对该工程柴油发电机房及储油间、变配电室、直燃机房、档案室、计算机房等特殊场所的使用要求和功能特点，通过与水喷雾灭火系统及七氟丙烷气体灭火系统的比较，介绍了高压细水雾灭火系统的组成、工作原理、设计参数、计算公式、控制方式等,对高压细水雾灭火系统在以上场所中的消防设计应用进行了具体阐述。关键词：高压细水雾 水喷雾 七氟丙烷 档案室 开式系统High-pressure water mist fire extinguishing system in a public building designAbstract: high pressure thin water fire extinguishing system is a kind of fire extinguishing efficiency, less water consumption, green environmental protection new fire extinguishing system. Fire in public building specific places, has the validity and rationality, economy etc. XX county real estate trading center, for example, between a diesel generator room and storage for this project, substation, direct-fired machine rooms, archives, computer room and other places of special use requirement and function characteristics, with water spray extinguishing system and the comparison of seven fluorin propane gas fire extinguishing system, this paper introduces the high pressure water mist fire extinguishing system composition, working principle, design parameters, calculation formula, control mode, etc., of high pressure water mist fire extinguishing system in application of the fire control design of these places.Keywords: high pressure water mist water spray of seven fluorin propane The archives open system1.工程概况XX县房地产交易中心为一类综合楼，总建筑面积60964.68m，地上26层,地下2层。其中地下1层设有柴油发电机房及储油间、变配电室、直燃机房，地上1层设有计算机房，地上3、68层设有档案室消防水泵房设在本建筑地下2层。以上场所或是设有电气设备，或是设有不宜触水的重要档案，是公共建筑中消防保护的特殊场所。2.公共建筑特殊场所灭火系统比较2.1根据GB50045-95高层民用建筑设计防火规范，XX县房地产交易中心作为一类公共建筑，以上特殊场所需设置自动灭火系统或气体灭火系统，若以上场所的档案资料、电气设备采用自动喷水灭火系统进行保护，会造成很大的水渍损失，且对保护对象和环境的影响也比较大.目前工程中多采用水喷雾灭火系统或七氟丙烷（HFC-227ea）气体灭火系统保护以上场所。2.2 高压细水雾灭火系统概述及灭火机理系统概述：高压细水雾是指在不小于10MPa压力下，产生的雾滴直径DV0.99200m的水雾。它是建立在容积式泵的基础上，通常使用柱塞泵，系统压力最高可达100MPa200MPa。在这种特定的工作压力下，采用特殊的喷头将水流分解成细小水滴进行灭火。灭火机理：高压细水雾灭火系统的灭火原理主要是高效吸热冷却和快速排氧窒息。高压细水雾雾滴累积体积分布参数Dv0.9200m,具有巨大的比表面积,能被迅速汽化并吸收大量热量,冷却火焰表面温度,提高灭火效率。同时,细水雾雾滴在汽化过程中转换成水蒸气,体积可膨胀1700多倍,使得着火点附近的氧气和其他可燃气体被排斥稀释,从而难以维持燃烧而缺氧窒息。在灭火过程中细水雾同时具有消烟和隔绝热辐射的作用,可阻止火灾扩散,有利于消防救援与人员疏散。2.3 系统比较2.3.1 水喷雾灭火系统水喷雾灭火系统是在0.35MPa的较高压力作用下，利用水喷雾喷头将水雾化为粒径0.30.8mm左右的雾滴，喷向保护对象，雾滴受热后快速蒸发，达到对保护对象的表面进行冷却、窒息作用，可有效扑灭类火灾、闪点高于60的液体火灾和电气火灾，但它阻隔辅射热能力较弱，且由于水喷雾水雾粒径为0.30.8mm，灭火时会导致档案、电器件等保护物潮湿、损坏等次生破坏；灭火时间相对较长，使用寿命期仅1015年。2.3.2 七氟丙烷气体灭火系统七氟丙烷气体灭火系统可以有效灭火，但灭火的不确定性因素较多；最大的问题在于空间密闭条件被破坏时的灭火失效概率较高，另外对于电气深位火灾，复燃的机率较高; 对小空间保护有优势，但对于大空间的档案室，一个防护区面积不宜大于800m2,且容积不宜大于3600 m2。保护区的门窗和墙壁均有耐压和密封要求，另外还有泄压要求，以防喷放压力大时造成保护现场爆炸；灭火的同时不能有效降低环境温度，高温会使未发生火灾的档案快速碳化破坏，不能消防烟气，烟气对档案造成严重腐蚀作用，不能防止火灾复燃，火灾复燃后系统不能重复启动；热态时产生的HF,有腐蚀性，对保护对象，特别是精密电子设备造成的损害几乎不可修复;气体在对人员喷放时，可造成人员窒息死亡，喷放前人员须撤离现场；灭火时仅能使用一次，储存气体的瓶组有时效，需定期更换气体，维护管理费用较高2.3.3高压细水雾灭火系统档案室、计算机房通常有管理人员出入，工程中应考虑的重点是如何做到火灾时既能灭火，又能最大限度地保护人员和设备资料的安全。水喷雾和七氟丙烷灭火系统在这方面有一定的局限性，而高压细水雾灭火系统可以达到这种要求具有以下优点：（1）高压细水雾灭火系统以水为灭火剂，在3.45MPa的高压力作用下，通过细水雾喷头将水雾化为粒径200m的雾滴，由于细水雾水滴更细小，水雾的比表面积更大，可迅速将燃烧物、火焰和烟笼罩，阻止辐射热引燃周围其它物品,具有高效冷却、快速窒息的特性;由于水雾粒径很小，遇火后迅速汽化，灭火后几乎无水渍，对环境、保护物、人员均无损坏和污染，是环保型灭火系统，特别适用于对水渍损失要求较高的档案室。（2）以水作为灭火介质，价格低廉，来源广泛，水罐常压储存，无泄漏问题，安全可靠；用水量少，储水设施较小，在相同灭火时间内，喷水量为水喷雾的10%20%。（3）可有效吸收和降低火灾烟气中的固体悬浮颗粒浓度，降低毒性烟粒对人体的损害；提高火灾时的能见度，无需预警，不需要人员疏散。（4）对防护分区面积、高度、容积均无要求，可采用分割喷头进行软分割，分区灵活，对强度及密封性等方面无要求。（5）细水雾对油类火灾火焰的抑制燃烧能力非常强，喷洒初期就能快速压制火焰，灭火时间短，降温作用强，火场周围的环境温度低，便于救灾人员接近。（6）定期更换水箱内的水即可，系统所用泵组、阀门、管道均采用不锈钢材质,寿命期60年；管道管径小，仅为1050mm,在备用状态下为常压，安装费用及维护成本相应低。综上，本工程以上特殊场所采用高压细水雾灭火系统进行设计。3.工程设计 3.1 保护方式及设计参数3.1.1 系统的分类和选择高压细水雾灭火系统根据保护对象的要求不同可分为开式系统和闭式系统，其中闭式系统可分为闭式湿式系统和闭式预作用系统。表1高压细水雾灭火系统分类系统名称系统特征系统应用范围开式系统平时系统管网内没有水，火灾发生时，火灾探测器发出火灾信号并反馈至消防控制中心，经确认后自动启动高压泵组及相应分区阀组开始喷雾灭火适用于常规建筑空间、大面积空或高大空间场所、局部场所等；尤其适用于特殊的低温、高温场所及火灾危险等级较高、要求快速灭火的场所闭式预作用系统预作用阀后管网内平时充的是气体或无气，发生火灾时，火灾探测器装置自动开启预作用阀和排气阀使管道内迅速充满水，待着火分区喷头玻璃破裂后，启动高压泵组，转换形成高压，系统喷雾灭火适用于环境温度低于4或高于70等场所闭式湿式系统平时系统管网内始充满低压力的水，一般压力小于0.6MPa，整个管网是一个封闭的管道系统，火灾发生时，闭式喷头的玻璃球受热爆裂，高压泵组自动启动，转换成高压开始喷雾；只有着火区域内(受热爆裂)的喷头喷雾，其它区域不喷雾适用于火灾水平蔓延速度慢、危险等级较低的场所本建筑物内柴油发电机房、直燃机房为可燃液体火灾，火灾蔓延速度快，档案室、计算机房、配电室等其余保护区为需要减少水渍和烟气损失且能高效灭火的场所，因此选用开式系统.3.1.2 保护对象本项目对柴油发电机房及储油间、变配电室、直燃机房、档案室、计算机房采用高压细水雾开式灭火系统进行保护，保护区域划分为27个保护分区，总保护面积4907m2。3.1.3 设计参数（1）档案室持续喷雾时间30min，其余场所20min; （2）开式系统作用面积按同时喷放喷头数目计算; （3）最不利点喷头工作压力为10MPa; （4）喷雾强度不小于0.80L/min.m2; （5）系统管网水力计算采用威廉公式。3.2 系统组成高压细水雾开式灭火系统由高压细水雾泵组、补水增压泵、不锈钢水箱、开式区域控制阀组、细水雾开式喷头、供水系统和不锈钢管道、阀门等组成。3.3 主要设备选型3.3.1 喷头选型根据保护对象火灾危险性和空间尺寸选择喷头：选用K1=1.20(柴油发电机房及储油间)，K2=0.65(直燃机房),K3=0.55(档案室、计算机房)的开式喷头。喷头安装间距不大于3m，不小于2m，距墙不大于1.5m。分割喷头间距在1.25-2.0m之间。3.3.2 流量计算系统的设计流量按下式计算：其中，k安全系数，取1.10；K喷头的流量系数；P喷头的工作压力,10MPa，计算结果见表2.表2各功能场所系统设计流量序号设置场所流量系数单个喷头流量(L/min)防护区喷头数(个)安全系数流量(L/min)1档案室K3=0.555.5431.102602柴油机房K1=1.2012101.101323变配电室K3=0.656.5281.102004直燃机房K2=0.656.5361.102575计算机室K3=0.555.5271.10194档案室、柴油机房及储油间、档案室、变配电室、直燃机房及计算机房最大防护区的高压细水雾灭火系统布置平面图详见图1图5。图1档案室高压细水雾平面布置图图2柴油发电机房高压细水雾平面图图3变配电室高压细水雾平面布置图图4直燃机房高压细水雾平面布置图图5计算机房高压细水雾平面布置图3.3.3 泵组选型开式系统流量按照最大防护区内同时动作喷头的流量和进行计算。本系统最大流量防护区共有38只喷头,取K3=0.55, 系统工作压力按最不利点喷头工作压力10MPa计算。系统的设计流量Q=260L/min，选用Q=70L/min,H=16MPa,N=18.5KW规格的高压泵5套(4用1备)。3.3.4水箱容积高压细水雾灭火系统的设计储水量c=Qs.t系统设计流量s=260L/min,持续喷雾时间取档案馆t=30min，则c=7.8m3系统设8t不锈钢水箱一套，含有高低位报警、自动补水、放空装置，水箱直接连接生活用水管道或消防管网。高压细水雾系统补水压力不低于0.2MPa，不高于0.6MPa。为保证正常、连续供水设置补水增压装置两套（一用一备） Q=350L/min，H=20m,N=4kW，由液位变送器控制补水电磁阀的启闭实现对水箱自动补水。3.3.5 本工程高压细水雾灭火系统原理示意图图6高压细水雾灭火系统原理示意图4.系统工作原理及控制方式4.1 开式系统工作原理见图7。图7开式系统工作原理图4.2 开式系统控制方式高压细水雾开式灭火系统，可同自动报警系统联动，有手动和自动两种控制方式。自动控制为当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报警主机，经确认后，报警主机给泵组控制柜和对应开式区域控制阀组发送启动信号，该区域分区阀打开，补水泵和高压泵自动启动，对区域实施细水雾灭火。手动控制为当人员确认发生火灾后，通过手动操作启动细水雾灭火系统,对于设有手动报警按钮的场所，直接按对应防火分区的报警按钮启动；对没有手动报警按钮场所，可手动开启分区控制阀箱内的控制阀，然后再去泵房控制柜上手动顺启动补水泵和各高压泵细水雾泵组，对该区域实施喷雾灭火。5.设计心得 面对档案室、变配电室等需消防保护的特殊场所，采用气体灭火、水喷雾、高压细水雾中的哪种灭火系统是设计过程中常常困惑我们的一个问题，结合本工程实例，从以下几个方面总结一下自己的设计心得：5.1人员、环境安全性高压细水雾以水为灭火剂，高动能小水滴，对环境、保护对象均无损害和污染，可适用于有人的场所；能净化烟雾和废气，提高能见度，减小烟粒对人体的伤害，有利于人员安全疏散和消防队员的灭火救援工作。七氟丙烷在灭火过程中分解出的氢氟酸虽为弱酸，但对保护对象的金属表面会产生腐蚀，灭火中人员应撤离现场，灭火后需及时清理现场若灭火时间和设计浓度控制不当，HF将对环境产生危害。5.2灭火后损失高压细水雾灭火系统在本程所保护的对象中，变配电室、柴油发电机房、计算机房等的电气设备属重点设备，这些场所会经常由于系统超负荷或电器短路而潜伏着较大的火灾隐患，一旦发生火灾，往往会给社会造成灾难性损失；电气绝缘材料的燃烧会产生大量的酸性烟雾和炭颗粒，这些烟尘散落在物体表面上，其极强的腐蚀性不但会对电路板和数据载体造成危害，还可导致电路进一步短路，以致系统瘫痪。档案室中存有大量的纸质档案图书、较多的磁性介质、各类胶片和照片，一旦燃烧很快会形成大火，当采用水作为灭火介质时，水对绝大部分档案的损害是比较大的，所以必须考虑高压细水雾灭火产生的水渍对档案的损害情况基于细水雾总的喷水量很小，绝大部分雾滴能快速蒸发，高压细水