劉宇芳，姚　斌*，王文偉，舒　雅

(1.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥，230026; 2.合肥科大立安安全技術(shù)股份有限公司，合肥，230088; 3.四川法斯特消防安全性能評(píng)估有限公司，成都，610000)

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低壓細(xì)水霧控制高架倉(cāng)庫(kù)實(shí)體火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)研究

劉宇芳1，姚斌1*，王文偉2，舒雅3

(1.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥，230026; 2.合肥科大立安安全技術(shù)股份有限公司，合肥，230088; 3.四川法斯特消防安全性能評(píng)估有限公司，成都，610000)

摘要:高架倉(cāng)庫(kù)的建筑和儲(chǔ)存特點(diǎn)導(dǎo)致其火災(zāi)危險(xiǎn)性遠(yuǎn)大于普通倉(cāng)庫(kù)，因此高架倉(cāng)庫(kù)的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究日益受到重視。目前，高架倉(cāng)庫(kù)主要采用的是ESFR自動(dòng)滅火系統(tǒng)，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的應(yīng)用還較少。通過(guò)低壓細(xì)水霧滅高架倉(cāng)庫(kù)實(shí)體火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)，記錄噴頭工作壓力、實(shí)驗(yàn)點(diǎn)火時(shí)間、開始噴水時(shí)間、滅火時(shí)間及燃燒物的損失量，分析溫度、熱輻射強(qiáng)度以及噴頭流量數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:在限定的倉(cāng)庫(kù)高度以及貨架高度條件下，低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)能夠有效保護(hù)高架倉(cāng)庫(kù)，且較其它水噴淋滅火系統(tǒng)用水量少，造成貨物的水漬損失小。

關(guān)鍵詞:高架倉(cāng)庫(kù);低壓細(xì)水霧;滅火性能;實(shí)體火;標(biāo)準(zhǔn)燃燒物

0　引言

高架倉(cāng)庫(kù)又稱自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，是指貨架高度超過(guò)7 m且機(jī)械化操作或自動(dòng)化控制的貨架倉(cāng)庫(kù)，被廣泛用做工業(yè)、商業(yè)的物品倉(cāng)庫(kù)?，F(xiàn)有消防設(shè)計(jì)主要采用早期抑制快速響應(yīng)(ESFR)噴頭系統(tǒng)配套室內(nèi)消火栓對(duì)高架倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行保護(hù)，該滅火方式經(jīng)過(guò)美國(guó)FM Global實(shí)驗(yàn)室、天津消防研究所、四川消防研究所等消防科研單位的大量實(shí)驗(yàn)研究，滅火效果已得到證實(shí)［1，2］。GB 50084-2001《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］中規(guī)定了符合一定高度條件的倉(cāng)庫(kù)，當(dāng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，宜采用ESFR噴頭。但是ESFR噴頭存在兩個(gè)固有缺點(diǎn)，即用水量大和對(duì)儲(chǔ)存貨品造成的水漬損失大，這對(duì)水資源稀缺地區(qū)和所儲(chǔ)存貨物易受水漬影響的高架倉(cāng)庫(kù)是不利的。而細(xì)水霧滅火系統(tǒng)用水量小，滅火效率高，因此考慮在此類情況下使用細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于細(xì)水霧滅高架倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)的研究還較少，該類研究大多針對(duì)高壓細(xì)水霧以及煙草高架倉(cāng)庫(kù)，如羅［4］等人通過(guò)高壓細(xì)水霧在煙草庫(kù)房中以典型的堆放方式進(jìn)行實(shí)體火災(zāi)試驗(yàn)，驗(yàn)證高壓細(xì)水霧系統(tǒng)保護(hù)煙草庫(kù)房的有效性;叢［5］等人簡(jiǎn)要比較了超音速干粉、自動(dòng)噴水及高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在煙草高架庫(kù)中的應(yīng)用情況。國(guó)外針對(duì)高架倉(cāng)庫(kù)滅火系統(tǒng)的研究開展較早且現(xiàn)已有專門的標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)FM Global實(shí)驗(yàn)室早在上個(gè)世紀(jì)80年代就開始開展一系列ESFR噴頭滅高架倉(cāng)庫(kù)實(shí)體火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)研究，并于2006年將實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總形成了針對(duì)ESFR噴頭的合格標(biāo)準(zhǔn)［6］，且FM Global公司定義了倉(cāng)庫(kù)噴頭即為ESFR噴頭和大水滴灑水(LD)噴頭［7］;對(duì)于細(xì)水霧噴頭，國(guó)外較少將其應(yīng)用于高架倉(cāng)庫(kù)中，少數(shù)消防產(chǎn)品公司開發(fā)了針對(duì)高架倉(cāng)庫(kù)的細(xì)水霧噴頭，如德國(guó)的Umbra FSP開發(fā)的Ecolexis細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是專門針對(duì)高架倉(cāng)庫(kù)的滅火系統(tǒng)。

另外，現(xiàn)有的國(guó)家規(guī)范也較少觸及到細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在高架倉(cāng)庫(kù)中應(yīng)用的問(wèn)題，一些地方規(guī)范涉及到此問(wèn)題其規(guī)定也是零散不成系統(tǒng)的，如福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》［8］中僅在表3.2.3內(nèi)規(guī)定了細(xì)水霧如何在煙草高架庫(kù)內(nèi)應(yīng)用，且這些規(guī)定局限于閉式滅火系統(tǒng)。低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)與高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，使用更安全。前人沒(méi)做過(guò)低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)應(yīng)用于高架倉(cāng)庫(kù)的實(shí)驗(yàn)研究。本文借鑒美國(guó)FM Global實(shí)驗(yàn)室以及天津消防研究所開展的高架倉(cāng)庫(kù)實(shí)體火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)條件，采用低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證其應(yīng)用于該類場(chǎng)所的可行性并進(jìn)一步得出具體的設(shè)計(jì)參數(shù)。

1　實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1實(shí)驗(yàn)裝置與測(cè)量方法

本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖1所示，綜合應(yīng)用平臺(tái)的尺寸為12 m(長(zhǎng))×10 m(寬)×10 m(高)，吊頂可升降，升降范圍為3 m～10 m，本次實(shí)驗(yàn)吊頂升至9 m處。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體采用鋼架結(jié)構(gòu)，墻面材料為1.2 mm 厚304不銹鋼面板。

圖1　綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Fig.1 Integrated experiment platform

綜合應(yīng)用平臺(tái)中放置1組高架庫(kù)雙排貨架，如圖4所示，其長(zhǎng)為5.1 m，寬為2.8 m，高為8.0 m，共有5層。

燃料采用標(biāo)準(zhǔn)塑料試驗(yàn)品，滿足GB5135.9-2006《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)第9部分早期抑制快速響應(yīng)(ESFR)噴頭》7.29.1條a款要求［9］，標(biāo)準(zhǔn)塑料試驗(yàn)品采用瓦垅紙箱，紙箱中放置5層聚丙乙烯塑料杯，每層按5×5排列共放置25個(gè)塑料杯，層與層之間采用厚為4 mm的紙板進(jìn)行隔離，每個(gè)紙箱中塑料杯總重為3.67 kg，紙箱與隔離板質(zhì)量為2.72 kg。8個(gè)紙箱一組，按2×2×2進(jìn)行疊放，每層貨架放置2.5組，兩排貨架均放置，放置層數(shù)為2層～4層。

點(diǎn)火器為浸有0.11 L汽油的纖維棉棒，直徑為7.6 cm，長(zhǎng)為7.6 cm。并將纖維棉棒用聚丙乙烯袋包裹。將4個(gè)纖維棉棒放置在最底層實(shí)驗(yàn)貨品的一角下。

實(shí)驗(yàn)采用丹麥VID FireKill公司產(chǎn)的固定式低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，該套系統(tǒng)由水源、供水設(shè)備、管道、閥組、過(guò)濾器和霧化噴頭等組成。貨架內(nèi)安裝BM-1-28噴頭共50個(gè)，該噴頭K=2.8。貨架外側(cè)采用2V-SC型N管(如圖2所示)，管道上有5組噴頭，每組噴頭2個(gè)，兩個(gè)噴頭之間的夾角為90°，每組間隔0.5 m，共4根管道，分別設(shè)置在貨架第二層和第四層貨架兩側(cè)上方;貨架內(nèi)側(cè)采用I-SC型N管(如圖3所示)，每根管道上每隔0.5 m設(shè)置一個(gè)噴頭，噴頭朝向地面并與地面呈90°，共兩根管道，分別設(shè)置在貨架第二層和第四層貨架內(nèi)測(cè)上方。設(shè)計(jì)噴頭最低工作壓力1 MPa，總流量為664.1 L/min。主管道使用DN100鍍鋅管，支管道使用DN25不銹鋼管，連接方式為螺紋和軟管。

圖2　 2V-SC型N管Fig.2 2V-SC type of N tube

圖3　 I-SC型N管Fig.3 I-SC type of N tube

實(shí)驗(yàn)采用的測(cè)量?jī)x器有K型熱電偶、輻射熱流計(jì)、壓力變送器以及圖像型火災(zāi)探測(cè)器。共布置14 只K型熱電偶，其中吊頂上7只，即T8～T14布置位置滿足GB5135.9-2006《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)第9部分早期抑制快速響應(yīng)(ESFR)噴頭》7.29.6條a款及b款要求，吊頂下安裝角鋼一根，角鋼尺寸5.08 cm×5.08 cm，厚度為6.4 mm，長(zhǎng)度為1.22 m，角鋼一平面與吊頂平面直接接觸，5只熱電偶電焊在角鋼表面上，間距15.2 cm，其中中間的熱電偶位于角鋼的中央并處于點(diǎn)火器正上方，測(cè)量吊頂氣體溫度的熱電偶布置在吊頂下方16.5 cm和40.6 cm各一只;其余7只，即T1～T7安裝在貨架內(nèi)，用于測(cè)量貨架內(nèi)溫度變化。此外，本實(shí)驗(yàn)在距貨架3.5 m處設(shè)置一個(gè)輻射熱流計(jì)，用于測(cè)量火災(zāi)對(duì)周圍環(huán)境的熱輻射影響;在各根管道上設(shè)置壓力變送器(量程0 MPa～25 MPa，精度不低于1.6級(jí))，用于檢測(cè)各支管壓力;在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)設(shè)置一臺(tái)圖像型火災(zāi)探測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)火焰的蔓延。

圖4　實(shí)驗(yàn)貨架三視圖Fig.4 Three views of the experimental storage rack

1.2實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)記錄噴頭工作壓力、實(shí)驗(yàn)點(diǎn)火時(shí)間、開始噴水時(shí)間、滅火時(shí)間及燃燒物的損失量。溫度及熱輻射等數(shù)據(jù)由采集模塊采集記錄。

在點(diǎn)火器被點(diǎn)燃的同時(shí)，開始計(jì)時(shí)，為了準(zhǔn)確驗(yàn)證低壓細(xì)水霧在高架倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)中的適用性，因此保守設(shè)定當(dāng)圖像型火災(zāi)探測(cè)器在貨架第四層頂板處探測(cè)到火焰時(shí)，啟動(dòng)低壓細(xì)水霧噴頭對(duì)貨架進(jìn)行滅火。噴頭持續(xù)噴灑15 min，如果15 min內(nèi)火被完全撲滅，則記錄實(shí)際滅火時(shí)間;如果15 min內(nèi)火未被完全撲滅，則用備用的自動(dòng)射流裝置或者細(xì)水霧噴槍對(duì)貨架進(jìn)行滅火。

全實(shí)驗(yàn)在相同初始條件下重復(fù)三次，分別記為實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二以及實(shí)驗(yàn)三，將三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，排除實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偶然性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可信度。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程顯示:從點(diǎn)火開始，20 s～30 s后，火焰將蔓延至貨架第二層頂部; 50 s～70 s后，火焰將蔓延至貨架第三層頂部; 60 s～80 s后，火焰將到達(dá)貨架第四層頂部，此時(shí)開啟所有低壓細(xì)水霧噴頭進(jìn)行滅火; 90 s～100 s后，貨架第二層火熄滅，貨架火災(zāi)得到控制; 15 min后，停止供水，停水時(shí)僅在貨架第三層和第四層殘余零星火焰。三次實(shí)驗(yàn)具體時(shí)間節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)如表1所示。

圖5　實(shí)驗(yàn)一過(guò)程Fig.5 The process of experiment 1

表1　三次實(shí)驗(yàn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)Table 1 Time points of three experiments

從三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果可知:低壓細(xì)水霧噴頭啟動(dòng)后，貨架火的火勢(shì)明顯減小，約30 s后，貨架第二層火熄滅，整個(gè)貨架火的火勢(shì)得到控制。如圖6所示，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，低壓細(xì)水霧噴頭啟動(dòng)后，由于細(xì)水霧的窒息作用，空氣中氧含量減少，造成試驗(yàn)品不完全燃燒，導(dǎo)致產(chǎn)生大量煙氣，煙氣迅速積累，使實(shí)驗(yàn)間能見度迅速減小。如圖7所示，實(shí)驗(yàn)中，在細(xì)水霧的沖擊作用下，貨架內(nèi)火焰被壓制，呈現(xiàn)出火焰朝下的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，觀察貨架發(fā)現(xiàn)，僅點(diǎn)火源垂直方向的紙箱被燒毀，其余紙箱保存完好，火焰沒(méi)有向水平方向蔓延，紙箱完好情況如圖8所示，被火焰燒毀和水漬損毀的紙箱占所有紙箱的30%。

圖6　煙氣產(chǎn)生示意圖Fig.6 Smoke produced in the experiment

2.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

2.2.1溫度參數(shù)

三次實(shí)驗(yàn)熱電偶測(cè)得溫度變化如圖9所示，三次實(shí)驗(yàn)溫度曲線變化的總體趨勢(shì)一致，不同實(shí)驗(yàn)中同一熱電偶所測(cè)溫度相差較大是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中細(xì)水霧濺到熱電偶上使其溫度下降所致。

圖7　火焰被細(xì)水霧壓制示意圖Fig.7 The flame under the suppression of water mist

圖8　滅火后的貨架示意圖Fig.8　 The storage rack after the fire

下面以實(shí)驗(yàn)一為例，詳細(xì)分析溫度的變化規(guī)律:如圖9(a)～圖9(b)所示，從點(diǎn)火開始，貨架內(nèi)與吊頂上溫度不斷上升，其中吊頂上的溫度上升速率大于貨架內(nèi)的，溫度上升速率且吊頂上溫度達(dá)到的最大值大于貨架內(nèi)相應(yīng)的值，這主要是因?yàn)槭軣煔饷芏鹊挠绊?，高溫?zé)煔獠粩嗌仙恋蹴?，并在吊頂上形成高溫?zé)煔鈱?。低壓?xì)水霧施加后，貨架內(nèi)溫度迅速下降，而吊頂上溫度在細(xì)水霧施加后短時(shí)間內(nèi)仍繼續(xù)上升，約10 s后溫度迅速降低，這主要是因?yàn)榈蛪杭?xì)水霧噴頭布置在貨架內(nèi)且噴射方向向下，細(xì)水霧噴頭啟動(dòng)瞬間貨架內(nèi)火焰得到明顯抑制而吊頂處沒(méi)有受到細(xì)水霧的直接影響。貨架內(nèi)和吊頂上溫度下降后，保持在較低溫度，其中貨架內(nèi)溫度下降后出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，然后再歸于平緩，這是因?yàn)榧?xì)水霧作用后拉升吹熄火焰，使得火場(chǎng)劇烈擾動(dòng)。

圖9　三次實(shí)驗(yàn)熱電偶所測(cè)溫度曲線圖Fig.9 The temperatures in the storage rack

2.2.2熱輻射強(qiáng)度參數(shù)

三次實(shí)驗(yàn)輻射熱流計(jì)測(cè)得的熱輻射強(qiáng)度曲線如圖10所示，從圖10中可以看出，三次實(shí)驗(yàn)重復(fù)性較好，曲線趨勢(shì)一致。細(xì)水霧施加瞬間，熱輻射強(qiáng)度迅速減弱，但需要較長(zhǎng)時(shí)間作用，細(xì)水霧才能使熱輻射強(qiáng)度降低并穩(wěn)定于較低值。三次實(shí)驗(yàn)輻射熱流計(jì)測(cè)得的最大值為1.3 kW/m2。

圖10　三次實(shí)驗(yàn)距貨架3.5 m處熱輻射強(qiáng)度曲線Fig.10 Heat radiation 3.5 m away from the shelf in the three experiments

下面以實(shí)驗(yàn)一為例，詳細(xì)分析距貨架3.5 m處熱輻射強(qiáng)度曲線:如圖11所示，從點(diǎn)火開始，熱輻射強(qiáng)度開始上升，細(xì)水霧施加瞬間，熱輻射強(qiáng)度迅速降低，一方面是因?yàn)榧?xì)水霧施加后有效地抑制了燃燒反應(yīng)，另一方面是由于細(xì)水霧以及蒸汽對(duì)輻射的衰減作用。熱輻射強(qiáng)度瞬間下降后繼續(xù)波動(dòng)，并出現(xiàn)驟升現(xiàn)象，這主要是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)平臺(tái)通風(fēng)量較小，煙氣和溫度容易聚集，使得細(xì)水霧抑制火焰向四周輻射傳熱的效果減弱［10］。在細(xì)水霧作用較長(zhǎng)時(shí)間后，熱輻射強(qiáng)度波動(dòng)下降并穩(wěn)定于較低值。

根據(jù)GB5135.9-2006《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)第9部分早期抑制快速響應(yīng)(ESFR)噴頭》7.29.6條c款的要求，應(yīng)測(cè)量距試驗(yàn)貨架1.22 m，距地面高度為貨架高度一半處的熱輻射強(qiáng)度，以確定火是否會(huì)向走道躍遷而蔓延至相鄰貨架。

礦石的自然類型為片巖型石墨礦，主要含礦巖石類型是含石墨斜長(zhǎng)角閃片巖，其次為含石墨大理巖。區(qū)內(nèi)石墨片徑均大于0.001mm，礦石的工業(yè)類型為晶質(zhì)石墨礦。

而由視角系數(shù)的積分公式［11］可知，兩個(gè)表面之間的輻射換熱與距離的平方成反比:

因此在得知距貨架3.5 m處的熱輻射強(qiáng)度的情況下，可以通過(guò)計(jì)算得出距貨架1.22 m處的熱輻射強(qiáng)度。距貨架1.22 m處的熱輻射強(qiáng)度變化曲線如圖12所示。

圖11　實(shí)驗(yàn)一距貨架3.5 m處熱輻射強(qiáng)度曲線Fig.11 Heat radiation 3.5 m away from the shelf in experiment 1

圖12　三次實(shí)驗(yàn)距貨架1.22 m處熱輻射強(qiáng)度曲線Fig.12 Heat radiation 1.22 m away from the shelf in the three experiments

來(lái)自NFPA實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［12］顯示: (1)對(duì)易燃物如新聞?dòng)眉?，其輻射熱通量不得超過(guò)10 kW/m2; (2)對(duì)一般材料如裝演家具，其輻射熱通量不得超過(guò)20 kW/m2; (3)對(duì)難燃材料如厚度超過(guò)25 mm的木料，其輻射熱通量不得超過(guò)40 kW/m2。

通過(guò)圖12可以得知，三次實(shí)驗(yàn)距貨架1.22 m處的熱輻射強(qiáng)度最大值分別為8.6 kW/m2、10.2 kW/m2以及10.6 kW/m2，均小于20 kW/m2，因此，對(duì)于儲(chǔ)存一般材料和難燃材料的高架倉(cāng)庫(kù)，低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可以保證其發(fā)生貨架火災(zāi)時(shí)，火不會(huì)在相鄰貨架間蔓延。但實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三距貨架1.22 m處的熱輻射強(qiáng)度最大值均略大于10 kW/m2，因此，對(duì)于儲(chǔ)存易燃物的高架倉(cāng)庫(kù)，低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)能否阻止火災(zāi)在其貨架之間蔓延，應(yīng)通過(guò)對(duì)低壓細(xì)水霧噴頭的工作壓力、啟動(dòng)時(shí)間以及布置位置等問(wèn)題做優(yōu)化調(diào)整來(lái)進(jìn)一步研究。

2.2.3噴頭流量參數(shù)

根據(jù)GB 5135-1993《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)灑水噴頭的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》［13］規(guī)定，灑水噴頭的流量特性系數(shù)K的計(jì)算公式:

式中: Q為流量，L/min; P為壓力，MPa。

本實(shí)驗(yàn)采用的低壓細(xì)水霧噴頭K=2.8，每個(gè)噴頭的工作壓力為1 MPa，通過(guò)對(duì)管道流量計(jì)算得出，50個(gè)低壓細(xì)水霧噴頭的總流量為443 L/min。天津消防研究所采用ESFR噴頭進(jìn)行了高架倉(cāng)庫(kù)實(shí)體火災(zāi)實(shí)驗(yàn)［14］，其實(shí)驗(yàn)中采用的貨架、燃燒物以及點(diǎn)火器均與本實(shí)驗(yàn)的相同，通過(guò)對(duì)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算可以得出ESFR自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的總流量為1512 L/min。同時(shí)，通過(guò)對(duì)本實(shí)驗(yàn)以及天津消防研究所的實(shí)驗(yàn)中貨架內(nèi)熱電偶測(cè)得的溫度曲線圖進(jìn)行對(duì)比分析可以得出，低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)和ESFR自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)滅高架倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)的滅火時(shí)間是基本相同的。

滅火時(shí)間基本相同，低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的總流量為443 L/min，ESFR自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的總流量為1512 L/min，因此低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)滅高架倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)所需的水量不到ESFR自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的30%。

3　結(jié)論與展望

通過(guò)對(duì)低壓細(xì)水霧控制高架倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)的三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行分析研究，得出結(jié)論如下:

(1)施加低壓細(xì)水霧后，約20 s內(nèi)貨架火災(zāi)火勢(shì)得到控制，貨架內(nèi)和吊頂上溫度迅速下降并穩(wěn)定于較低值，說(shuō)明在限定的倉(cāng)庫(kù)高度以及貨架高度條件下，低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)能夠快速有效保護(hù)高架倉(cāng)庫(kù)。

(2)細(xì)水霧施加后熱輻射強(qiáng)度迅速減弱，有效阻隔了熱輻射，雖然出現(xiàn)驟升現(xiàn)象，但熱輻射強(qiáng)度最大值低于20 kW/m2，因此對(duì)于儲(chǔ)存一般材料和難燃材料的高架倉(cāng)庫(kù)，低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可以保證其發(fā)生貨架火災(zāi)時(shí)，火不會(huì)在相鄰貨架間蔓延。

(3)低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)控制高架倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)所需的水量不到ESFR自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的30%，用水量相對(duì)較少，且細(xì)水霧對(duì)貨品造成的水漬損失小，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后損毀紙箱占所有紙箱的30%，因此采用低壓細(xì)水霧系統(tǒng)滅火可以減少用水量并降低高架倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)的貨物損失量，減小財(cái)產(chǎn)損失。

3.2展望

對(duì)于儲(chǔ)存易燃物的高架倉(cāng)庫(kù)，低壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)能否阻止火災(zāi)在其貨架之間蔓延，應(yīng)通過(guò)對(duì)低壓細(xì)水霧噴頭的工作壓力、啟動(dòng)時(shí)間以及布置位置等問(wèn)題做優(yōu)化調(diào)整來(lái)進(jìn)一步研究。

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Experimental study on low-pressure water mist for protection of high-rack storage

LIU Yufang1，YAO Bin1，WANG Wenwei2，SHU Ya3
(1.State Key Laboratory of Fire Science，University of Science and Technology of China，Hefei 230026，China;
2.Hefei Kdlian Safety Technology Co.，Ltd，Hefei 230088，China;
3.Sichuan Fast Fire Safety Assessment Co.，Ltd，Chengdu 610000，China)

Abstract:Due to special structure traits and storage characteristics，high-rack storage involves higher fire risk compared to ordinary warehouse.Currently，ESFR sprinkler is the primary choice for high-rack storage while water mist is rarely considered.By conducting experiment of low pressure water mist for extinguishing high-rack storage fire，the working pressure of sprinkler，ignition time，spray start time，flame extinction time and the quantity of goods burned were recorded，and the temperature，heat radiation and sprinkler discharge rate were analyzed.The results illustrate that low pressure water mist protects high-rack storage very well under the situation of the limited height of storage and shelf with less water consumption and less water damage compared to other sprinkler systems.

Keyword: High-rack storage; Low-pressure water mist system; Extinguishment characteristic; Practical fire; Standard combustion material

通訊作者:姚斌，E-mail: binyao@ustc.edu.cn

作者簡(jiǎn)介:劉宇芳(1989-)，女，湖南人，工學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)閺氖孪拦こ谭矫娴难芯俊?/p>

收稿日期:2015-04-03;修改日期: 2015-05-13

DOI:10.3969/j.issn.1004-5309.2015.03.04

文章編號(hào):1004-5309(2015) -00142-09

中圖分類號(hào):TU998.1; X923; X932

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A