惠瑜

摘 要：為了加強在大型建筑中的消防滅火能力，自動噴水滅火系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。所謂的自動滅火系統(tǒng)，是由灑水噴頭、報警閥組、水流報警裝置等組件，以及管道、供水設(shè)施組成，并能在發(fā)生火災(zāi)時噴水的自動滅火系統(tǒng)。本文就自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計若干問題進行了探討，詳細研究了有關(guān)自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計的若干問題，以期能為自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：自動噴水；滅火系統(tǒng)；設(shè)置說明；要點

引言

自動噴水滅火系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時，能自動打開噴水噴水并同時發(fā)出報警信號，能及時、有效地撲滅初期火災(zāi)。所以，自動噴水滅火系統(tǒng)在超高層建筑中極為重要。據(jù)統(tǒng)計，自動噴水滅火系統(tǒng)撲滅初期火災(zāi)的有效率在97%以上。查閱國內(nèi)外的相關(guān)規(guī)定發(fā)現(xiàn)，在超高層建筑中，自動噴水滅火系統(tǒng)幾乎是全方位要求設(shè)置，足以看出其重要性。

一、不同自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置說明

濕式自動噴水滅火系統(tǒng)使用時間最長、最廣泛，控火、滅火中使用頻率最高，目前國內(nèi)已安裝系統(tǒng)中70%以上用的是此系統(tǒng)。系統(tǒng)組成包括：閉式噴頭、管道系統(tǒng)、濕式報警閥和供水設(shè)備，閉式噴頭是火災(zāi)后高溫噴頭損壞，直接噴水。此系統(tǒng)在4℃至70℃的場所都可使用。

干式系統(tǒng)滅火效率不如濕式系統(tǒng)，造價較高，主要是為解決某些不適宜采用濕式系統(tǒng)的建筑物使用。干式系統(tǒng)由閉式噴頭、管網(wǎng)、干式報警閥、充氣設(shè)備、報警裝置和供水設(shè)備組成。火災(zāi)發(fā)生時，溫度上升，火源上方噴頭開啟，排出管網(wǎng)中的壓縮空氣，報警閥后管網(wǎng)壓力下降，干式報警閥開啟，水流向配水管網(wǎng)，進行滅火。噴頭需要向上安裝或使用下垂型噴頭。干式自動噴水滅火系統(tǒng)適用于環(huán)境溫度低于4℃和高于70℃的場所，如不采暖的地下停車場、機房、冷庫。

預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)充滿低壓壓縮空氣、氮氣或空管，火災(zāi)時，探測系統(tǒng)自動開啟預(yù)作用閥，使管道充水。要求火災(zāi)探測器先于噴頭起作用，應(yīng)保證閉式噴頭受熱開放時管道已充滿水。從火災(zāi)探測器動作并開啟預(yù)作用閥開始充水，到水流流到最遠噴頭的時間，應(yīng)不超過3min，水流在配水支管中的流速不應(yīng)大于2m/s，以此來確定預(yù)作用系統(tǒng)管網(wǎng)最長的保護距離。預(yù)作用系統(tǒng)同時具備干式噴水滅火系統(tǒng)和濕式噴水滅火系統(tǒng)的特點，克服了干式系統(tǒng)控火滅火率低、濕式系統(tǒng)產(chǎn)生水漬的缺陷，所以預(yù)作用系統(tǒng)使用場所范圍更廣。

重復(fù)啟閉預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)的功能優(yōu)于以前所有的自動噴水滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)滅火后能自動關(guān)閉，省水，火災(zāi)后可以在不關(guān)閉系統(tǒng)的狀態(tài)下替換噴頭。斷電時，能自動切換轉(zhuǎn)用備用電池操作，如果電池在恢復(fù)供電前用完，電磁閥開啟，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為濕式系統(tǒng)形式工作。此系統(tǒng)成本較高，一般只用在特殊場合。

雨淋系統(tǒng)屬于開式自動噴水滅火系統(tǒng)，其使用開式噴頭，火災(zāi)發(fā)生時，所有噴頭一起噴水滅火。其由火災(zāi)探測傳動控制系統(tǒng)、自動控制成組作用閥門系統(tǒng)、帶開式噴頭的自動噴水滅火系統(tǒng)組成，適用于劇院舞臺、攝影棚、演播室等。系統(tǒng)能快速的響應(yīng)，使用傳輸控制系統(tǒng)，打開系統(tǒng)的火災(zāi)探測。由于對火災(zāi)探測報警傳輸火控系統(tǒng)的時間比閉式噴頭開放時間較短，因而雨淋系統(tǒng)響應(yīng)時間比關(guān)閉自動噴水滅火系統(tǒng)更快，反應(yīng)速度更快，更有利于盡快滅火，滅火系統(tǒng)控制區(qū)能有大量的水。雨水系統(tǒng)采用開放式噴頭，起火時，自動噴水滅火系統(tǒng)一直在水源保護區(qū)，能有效地控制火勢，防止火災(zāi)，水對火蔓延初期有很大幫助迅速撲滅了大火。

二、消防自動噴水滅火系統(tǒng)常見設(shè)計問題

1、設(shè)計基本參數(shù)選擇不準(zhǔn)確

自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計中的兩項基本參數(shù)分別是系統(tǒng)作用面積和噴水強度，基本參數(shù)由場所危險性等級決定。但在設(shè)計中存在參數(shù)選擇不準(zhǔn)確的情況，比如將公共娛樂場所視為輕危險等級場所，由于危險等級不高，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)降低，系統(tǒng)迅速撲救初期火災(zāi)的能力不強，導(dǎo)致初期火災(zāi)進一步擴大和蔓延。

2、噴頭選型不當(dāng)

噴頭的選型、布置會對噴頭的動作與布水效果造成直接影響。很多時候，設(shè)計人員在選擇噴頭時未考慮到建筑的結(jié)構(gòu)特點，普遍采用普通型噴頭，這樣對自動噴水滅火系統(tǒng)的撲救效果影響很大。

3、系統(tǒng)給水量不足

給水量不足的情況主要有：①給水管網(wǎng)供水不足時未按要求設(shè)置消防水池；②采用臨時高壓給水系統(tǒng)時，未設(shè)置按10min室內(nèi)消防用水量計算容量的消防水箱；③在發(fā)生火災(zāi)時不能保證水源連續(xù)補水的情況下，未設(shè)置火災(zāi)連續(xù)時間供水量等，這些都會使系統(tǒng)因缺水和供水中斷而影響滅火成功率。

4、水泵設(shè)置不當(dāng)

水泵是自動噴水滅火系統(tǒng)的重要組成部分，只有合理設(shè)置水泵，才能保證整個系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定運行。目前，很多系統(tǒng)所設(shè)計、選擇的水泵在其揚程達到最大值后，流量卻無法同時滿足要求，或者是流量達到最大值后，其揚程無法同時滿足要求。一些設(shè)計人員沒有嚴格按照規(guī)范要求將穩(wěn)壓泵和供水泵設(shè)計為自罐式水泵，只要出現(xiàn)火災(zāi)，啟泵將延遲啟動，甚至不能啟動。

5、報警裝置與系統(tǒng)檢驗的問題

報警閥是自動噴水滅火系統(tǒng)中的重要組件之一，主要用于啟動系統(tǒng)、接通和切斷水源、啟動水力警鈴開關(guān)和壓力報警開關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)供水接自城市市政給水管道或其他給水管網(wǎng)時，由于管網(wǎng)壓力的波動，會造成誤噴和誤報警，這樣除了帶來不必要的麻煩和一些額外的損失外，還造成人們對系統(tǒng)的不信任感，妨礙系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。此外，系統(tǒng)是否保持準(zhǔn)工作狀態(tài)，應(yīng)能直觀和便于檢測。

三、自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計中的要點

1、噴頭選型與合理布置

噴頭的合理選型和布置關(guān)系著自動噴水滅火系統(tǒng)能否正常發(fā)揮作用，根據(jù)建筑物的不同功能部位應(yīng)選擇不同溫度級的噴頭。如：一般寫字樓、公共用房、地下停車庫等宜選用68℃溫度級的噴頭；廚房等高溫場所宜采用93℃溫度級的噴頭；鍋爐房等高溫操作場所宜采用102℃溫度級噴頭。噴頭溫度級系指噴頭實際的間距作了規(guī)定限值，有設(shè)計者誤把此規(guī)定值當(dāng)作布置應(yīng)采用間距，不管被保護對象及建設(shè)平面尺寸和構(gòu)造要求如何，一律采用3.6m（中危險級）或4.2m（輕危險級）間距布置，結(jié)果出現(xiàn)噴頭貼梁、貼柱安裝，或者在不規(guī)則建筑平面上噴頭布置凌亂，配管縱橫交錯、雜亂無章等現(xiàn)象，影響建筑美觀及噴頭噴灑功能的發(fā)揮。例如高層建筑的地下車庫由于硬性采用3.6m的間距布置，造成不少噴頭無法按要求布置在停車位上方；再如大、中型商場的設(shè)計由于商場規(guī)模、銷售物品種類等時常變化，功能劃區(qū)時常變動，噴頭應(yīng)該結(jié)合建筑物的開間布局一塊塊布置，今后無論商場如何分隔，噴頭的布置都能滿足規(guī)范要求。

2、水力計算

水力計算將決定水的量和分布系統(tǒng)使用的消防用水，是系統(tǒng)的可靠性，合理，經(jīng)濟的重要設(shè)計內(nèi)容之間的關(guān)系。根據(jù)一般理解及部分實例分析，水力計算應(yīng)采用"矩形面積-逐點法"，火災(zāi)發(fā)生時，一般火源點呈輻射狀向四周蔓延，失火區(qū)上方的噴頭才開啟噴水。按照經(jīng)濟流速原則，配水干管和配水支管設(shè)計流速一般不宜超過3.5m/s，常用1.8-2.8m/s.這種做法能夠較好地滿足有關(guān)作用面積和噴水強度的規(guī)定，且配水管網(wǎng)水頭損失較小，消防水泵的揚程較小，噴頭出水不均勻性較小，消防貯水量可得到合理使用，是比較安全、經(jīng)濟、合理的。按照最不利點處水壓原則，水壓一般為0.1MPa，最小不小于0.05MPa.說對于某種類型的自動噴水滅火系統(tǒng)，按現(xiàn)行規(guī)范，一般為0.05MPa，地下車庫噴頭布置危險Ⅱ級，應(yīng)于停車位上方設(shè)置，受結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)限制和其它遮擋及其處理的影響，使其噴頭一般都得布置較密，宜取0.05MPa，滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。系統(tǒng)的設(shè)計流量，應(yīng)按最不利點處作面積內(nèi)噴頭同時噴水的總流量確定，水泵揚程或系統(tǒng)入口的供水壓力，規(guī)定濕式報警閥、水流指示器取值為0.02MPa。減壓的方法可以采用設(shè)置減壓閥、減壓孔板、節(jié)流管以及縮小有利工作面配水支管的管徑等方法增加沿途水頭員失達到減壓目的。

3、流量檢測措施的設(shè)置

濕式自動噴水滅火系統(tǒng)在動作滅火時，對系統(tǒng)的流量和壓力都有較嚴格的要求，一般在系統(tǒng)的設(shè)計計算時已做考慮。但常讓施工調(diào)試人員、公安消防部門監(jiān)督人員和使用單位管理人員感到頭痛棘手的是，如何檢測系統(tǒng)工作滅火時的實際流量、壓力，以及系統(tǒng)投入使用一定時期后如何對系統(tǒng)流量和壓力進行檢測。在許多濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計中，由于檢測手段僅用于平時系統(tǒng)的維護工作，到滅火時沒有太大的作用，而且，因為系統(tǒng)檢測流量的次數(shù)較少，同時專用流量計還帶來了系統(tǒng)阻力、工程造價和平時的維護管理工作量的增大等問題，所以往往不被設(shè)計者重視，忽略了安裝系統(tǒng)流量檢測裝置。但事實上，系統(tǒng)在滅火時是否能正常工作，平時的維護檢測工作是十分重要的。英國消防局委員會（FOC）在自動噴水滅火系統(tǒng)中所使用的方法是：編制出各種孔徑的孔板流量參數(shù)，由設(shè)計者根據(jù)其設(shè)計的系統(tǒng)滅火流量選擇孔板，并將其安裝在報警閥上的系統(tǒng)泄空試驗閥門的下端，孔板前后各裝一個壓力表，檢測時，打開系統(tǒng)泄空試驗閥門放水，觀察孔板前后二個壓力表的讀數(shù)。據(jù)此查表計算出報警閥后系統(tǒng)的流量和壓力值，再和設(shè)計值對比。

4、管網(wǎng)布置

配水支管及靠近末端的配水管，其管段的沿程損失一般會比較大，管徑值差一號，沿程損失值會大大增加?，F(xiàn)行“規(guī)范”中8.0.7條及表8.0.7，本意是告訴設(shè)計人員這是各管徑管道所能接的噴頭數(shù)量的極限值，但這一點條文說明里也未加以明確，給設(shè)計人員一種錯覺：只要按這個表的管徑設(shè)置噴頭和管道就可以了。在實際工作中，由于設(shè)計市場競爭的嚴峻，設(shè)計周期普遍不足的情況下，部分設(shè)計人員走“捷徑”，直接按表選用管徑。筆者曾按該表管徑經(jīng)過計算，結(jié)果表明，配水支管、配水管的沿程損失很大，往往到該層立管時，水壓已上升到0.4MPa左右。其主要負面影響有三個：一是在一個保護區(qū)域內(nèi)各處噴頭處壓力差值較大，使得實際噴水量差距較大，噴水強度極不均勻；二是由于末端噴頭是按標(biāo)準(zhǔn)流量設(shè)計的，前端噴頭水量均大于該數(shù)值，且差距較大，消防水箱里貯存的一小時自動噴水系統(tǒng)用水量遠遠保證不了一小時系統(tǒng)出水要求，大約在30～40min鐘即使用完，這對系統(tǒng)滅火要求極為不利；三是由于沿程損失過大，系統(tǒng)水泵揚程需要增大，如果沒經(jīng)過詳細計算，所選擇的水泵可能無法滿足系統(tǒng)壓力要求，使系統(tǒng)實際噴水量和水壓均達不到“規(guī)范”要求。故，筆者對“規(guī)范”中該條規(guī)定持保留態(tài)度，設(shè)計人員在實際設(shè)計工作中還是應(yīng)該進行水力計算以確定合理的管徑值。

此外，應(yīng)重視系統(tǒng)豎向壓力的均衡問題對噴水均勻性的影響。由于水泵提供的壓力是不變的，樓層自然高差形成豎向的系統(tǒng)壓力差，除頂層外其它各層均存在剩余壓力。這種剩余壓力造成建筑下部各層的噴頭流量過大，不利于噴水均勻性布置原則。可見，豎向壓力均衡是自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計中必須解決問題。

解決這一問題可采用減壓閥、減壓孔板、節(jié)流管以及適當(dāng)縮小下部各層配水支管的管徑等辦法，以增加沿程及局部損失等方法，達到減少壓力、調(diào)節(jié)平衡的目的。配水管設(shè)置減壓閥、減壓孔板或節(jié)流管的方法由于計算簡單、圖紙工作量小，比較常見?？s小配水支管的管徑的方法則更有利于減少管道投資、便于施工，不失為一種經(jīng)濟適用的辦法，但需要設(shè)計人員進行精心計算，加大設(shè)計工作量。

5、過濾器的設(shè)置

銹渣及其它雜物除對噴頭噴水產(chǎn)生影響外，還可能產(chǎn)生兩種后果，一是堵塞濕式自動報警閥座圈環(huán)形槽接警鈴的管孔，使系統(tǒng)動作時，水不能經(jīng)環(huán)形槽流向水力警鈴和壓力開關(guān)，造成水力警鈴無法發(fā)出鈴聲報警，壓力開關(guān)無法啟動發(fā)出電信號，進而無法啟動自噴泵、無法向消防控制中心報警；二是雜物卡在濕式自動報警閥座圈環(huán)形槽內(nèi)，使閥瓣無法關(guān)閉，系統(tǒng)內(nèi)的水不斷經(jīng)報警環(huán)形槽流向水力警鈴和壓力開關(guān)，造成系統(tǒng)誤動作。所以，除了在管材、管件方面采取相應(yīng)措施以減小銹渣對噴頭的影響外，還應(yīng)在下列部位設(shè)置過濾器，以保證系統(tǒng)的正常運行。1）在屋頂消防水箱接至自動噴水滅火系統(tǒng)的出水管上設(shè)置過濾器，以防止消防水箱內(nèi)的雜物進入系統(tǒng)。2）在自動噴水滅火系統(tǒng)主泵、穩(wěn)壓泵吸水管上設(shè)置過濾器，以防止消防貯水池內(nèi)的雜物進入系統(tǒng)。

6、安全閥的設(shè)置位置

由于一方面自動噴水滅火系統(tǒng)主泵流量大、揚程高；另一方面，根據(jù)資料顯示，系統(tǒng)開啟5個噴頭時滅火率達95%以上，可見在大多數(shù)情況下，噴頭開啟數(shù)量較少，系統(tǒng)出水量遠未達到系統(tǒng)設(shè)計最大供水量，從而造成系統(tǒng)壓力過大、系統(tǒng)破壞的現(xiàn)象。所以在一般設(shè)計時都采用一些防超壓的措施。在各類防超壓的措施中，設(shè)置安全閥是較簡單、宜行的一種。但一般安全閥的設(shè)置位置則不被設(shè)計人員重視，多設(shè)在報警閥前的供水總管上，其實這樣并不見得妥當(dāng)。因為報警閥閥瓣具有止回功能，當(dāng)系統(tǒng)超壓時，即使設(shè)在報警前的安全閥動作放水泄壓，也不能使報警閥后管道泄壓。這時如果系統(tǒng)是處于滅火狀態(tài)，報警閥后管道壓力在噴頭出水的情況下會逐漸減?。蝗绻到y(tǒng)因為誤動作啟動主泵造成超壓，則有可能因泄壓不及時造成破壞。所以，安全閥的設(shè)置位置宜在每個報警閥后管道系統(tǒng)設(shè)置。

7、屋面消防水箱的設(shè)置

屋面消防水箱的作用有兩方面：一是利用位差為自動噴水滅火系統(tǒng)提供準(zhǔn)工作狀態(tài)下所需要的水壓，使管道內(nèi)的充水保持一定的壓力；二是儲備自動噴水滅火系統(tǒng)啟動初期用水，在自噴泵出現(xiàn)故障的緊急情況下應(yīng)急供水，確保噴頭開放后立即噴水，控制初期火災(zāi)和為外援滅火爭取時間。在輕危險級和中危險級場所，自動噴水滅火系統(tǒng)利用屋頂消防水箱的水量，一般情況下能有效撲滅或控制初期火災(zāi)。

關(guān)于商住樓屋面消防水箱的儲水量，《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50084-2001）第10.3.1條規(guī)定，儲水量應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。也就是說，當(dāng)消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)合用屋面消防水箱時，只要按照《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定確定屋面消防水箱的容積即可，不必另外增加自噴系統(tǒng)的初期用水量。

8、水錘等沖擊現(xiàn)象的消除

水錘等沖擊現(xiàn)象對管道將產(chǎn)生作用力，造成管道晃動，經(jīng)常作用的結(jié)果往往可能造成系統(tǒng)損壞。消除這種影響可采用以下做法：

1）在報警閥后到立管之間的管道上適當(dāng)設(shè)置可曲撓橡膠接頭或耐壓金屬軟管，以減少水錘等沖擊振動的傳播；

2）按《建筑給水排水設(shè)計手冊》和國標(biāo)圖集“自動噴水與水噴霧滅火設(shè)施安裝”（04S206）、“室內(nèi)管道支架及吊架”（03S402）中要求的部位和方式設(shè)置防晃動支架；

3）對于泵房主泵出水管等受水沖擊較大的部位，可適當(dāng)設(shè)置專用固定支架。并在二個固定支架間的直管段上設(shè)置可曲撓像膠接頭或耐壓金屬軟管。做法可參照國標(biāo)圖集“室內(nèi)熱力管道支架圖”（R402）；

4）主泵出水總管上可設(shè)置緩閉式止回閥。如果建筑很高，還可以考慮采用水錘消除器等設(shè)施來緩解水錘等沖擊現(xiàn)象的影響。

結(jié)語

總之，隨著我國新的《建筑防護設(shè)計規(guī)范》的實施，消防自動噴水滅火系統(tǒng)得到了更加廣泛的運用，在減少火災(zāi)危害、保護人們生命財產(chǎn)安全、維護社會和諧穩(wěn)定等方面有著重要意義。因此，作為技術(shù)設(shè)計人員，要充分了解目前消防自動噴水滅火系統(tǒng)的缺陷，不斷改進設(shè)計思路，確保真正發(fā)揮消防自動噴水滅火系統(tǒng)的作用。

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