国家规范《自动喷水灭火系统设计规范》修订情况简介 5页

国家规范《自动喷水灭火系统设计规范》修订情况简介何以申(天津消防科学研究所，天津300381)摘要介绍了国家规范《自动喷水灭火系统设计规范》修订情况。主要包括了系统的技术特点，如湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统、水幕系统、水喷雾灭火系统；规范涉及到的新技术，如NFPA一13等发达国家和地区的相关标准内容、自动喷水一泡沫联用灭火系统等新型系统、新型洒水喷头、新组件新材料；规范修订要点，如按设计内容和步骤设置章节、调整设置场所危险等级的划分、对应危险等级调整设计基本参数、系统合理选型与配置等。关键词国家规范《自动喷水灭火系统设计规范》修订技术特点1系统的技术特点规范中的规定，力求引导设计遵循系统基本原理和技术特点，使系统发挥自动扑救初期火灾的作用。1．1湿式系统湿式系统自动扑救初期火灾的技术特点：(1)自动跟踪火源——在起火点附近随机开放首先受热的喷头。(2)自动启动系统——开放一只喷头后自动启动系统。喷头的开放将驱动水流指示器和湿式报警阀及压力开关与水力警铃报警，并启动喷淋消防泵，完成对系统的启动。即便最不利喷头的工作压力为o．05MPa，也能满足开放一只喷头后启动系统的要求。(3)控制系统的喷水面积——如果第一批开放的喷头成功控火，即可停止继续开放喷头。当首批开放的喷头不能有效控灭火时，将继续开放喷头，直至控制或扑灭火灾。如果保护场所的使用功能发生变化或设计施工维护不当，出现闭式喷头滞后动作，或闭式喷头“沉积”、溅水盘变形等造成布水状态被破坏，或喷头洒水严重受阻以及供水不足等异常现象，将导致系统延迟启动或投入的灭火水量不足，使首批开放的喷头不能有效控灭火时，将引发喷头继续开放，直至控制或扑灭火灾。因此，系统的喷水面积，是由开放的喷头控制的。而系统开放的喷头数，则由开放喷头的控火效果决定，二者相辅相成，互相制约。作用面积是系统有效喷水的极限范围，如果喷水面积达到作用面积后仍不能控制火势，系统将失去作用。综上所述，遭遇火灾时湿式系统应表现出下列技术性能：(1)闭式喷头易于接触火灾热气流；(2)一只喷头开放后立即报警并启动供水泵；(3)开放的喷头按设计规定的喷水强度持续喷水；(4)开放喷头的洒水均匀分布并不受阻挡；(5)火场中开放的喷头应在规范规定的作用面积范围内喷水，并成功灭火或有效控制火势。自动喷水灭火系统一般以消防水池作水源，通过消防泵向系统供水，条件允许时也可采取市政管网和消防泵直接串联加压供水的方式。无论采取哪种供水方式，均应满足最不利部位的灭火用水量和水压。高位消防水箱和气压给水设备具有为系统稳压和供给灭火初期用水量的双重作用。当系统的供水泵因动力或机械故障不能正常投入运行时，高位消防水箱作为辅助供水设施，应能为首批开放的喷头扑救初期火灾，提供维持10min喷水的用水量，为控制初期火灾和为消防队增援灭火争取时间。值得说明的是：按现行规范设计，单独设置稳压泵，仅能为系统稳压而不能提供灭火初期的用水量。消防水箱的增压设施，450L容量仅能在紧急情况下向3只喷头供给不足2min水量。水泵接合器是消防车向系统供水的工具。给水排水V01．33增刊2007157\n闭式喷头是启动系统和洒水灭火的关键组件。其巧妙的结构，使其具有以下三大功能：定温探测器、温控阀、布水器。系统应在正常的启动和喷水过程中顺利地实现控灭火目的，系统的灭火效能，是一定的建筑空间条件下，设置的喷淋系统与特定火灾相互作用的结果。其影响因素，来自以下三个方面：(1)火灾的燃烧特性；(2)建筑物的空间条件；以上两个因素，是决定上升至顶板或吊顶处烟气流量和温度的因素，将影响烟气流与喷头热敏元件进行热交换时的速度和温度等，以及喷水穿越热气流区域后实际送达燃烧表面的冷却灭火水量，因此将影响喷头动作时间和灭火的难易程度，是判断设置场所火灾危险性和影响系统灭火效能的重要条件。(3)第三个影响因素来自系统自身，即系统的选型与设计参数。系统的选型与设计参数，应满足给定建筑在其内部可燃物被点燃而发生火灾时系统迅速启动并顺利控灭火的需求。闭式喷头的选型和安装的位置和间距将影响喷头的开放时间，设计确定的喷水强度、最大喷水面积和持续喷水时间将影响控灭火效果。影响喷头开放时间的因素有火灾放热速率特性与保护场所的空间条件，闭式喷头的动作温度与热敏性能。喷头的动作开放，是启动系统喷水灭火的前提条件。采用闭式喷头的系统，是人为无法启动的全自动操作系统，喷头不动作，系统将无法启动。现行的洒水喷头产品标准，表述闭式喷头动作性能的指标，仅有闭式喷头动作开放的温度，即“公称动作温度”。不同生产厂家出品，具有相同公称动作温度的闭式喷头，往往因为热敏元件的质量、热容、形状或表面积不同，而表现出不同的热敏性能，因此受热时的温升速度不同，达到公称动作温度的时间不同。所以，当将动作温度相同，而热敏元件不尽相同的闭式喷头置于相同的热环境中时，其开放时间表现为有快有慢。闭式喷头的热敏性能，用参数“响应时间指数”(ResponseTimeIndex～RTI)表示。规范与设计，应力求在“按火灾特点和建筑的空间条件，合理设计喷淋系统”方面有所进步。158给水排水Voi．33增刊2007国际上已经建立了以火灾模型化、闭式喷头热敏性能及传热学等理论为基础，预测喷头开放时间的方法，并成为性能化防火设计技术的重要组成部分，为科学合理地设计喷淋系统提供了新的技术手段。1．2干式系统干式系统因在戒备状态下报警阀后配水管道中充满有压气体而得名。环境温度低于4℃、或高于70℃的场所，不适合采用湿式系统，可采用干式系统。干式系统的启动原理和湿式系统很相似，只是将传输喷头开放信号的介质，由有压水改为有压气体。该系统的组成，与湿式系统的不同之处，在于采用干式报警阀组和配置保持管道内气压的补气装置。干式报警阀组中不再配置湿式报警阀，而是配置加速器和干式报警阀。管道的补气装置(多数为空气压缩机)由监测管道内气压的压力开关控制(不应采用电接点压力表)，维持管道内的气压在设定的压力范围内。干式系统虽然解决了湿式系统存在不适应高、低温场所的问题，但由于戒备状态时配水管道内没有水，喷头动作、系统启动时必须经过管道排气充水过程，因此必然出现滞后喷水现象。从喷头开放至喷水的时间间隔内，火灾继续蔓延，对系统控灭火带来不利影响，所以干式系统对设计质量的要求较高。1．3预作用系统预作用系统由火灾自动报警系统启动，戒备状态时，报警阀后配水管道不充水，因此可消除误喷和管道漏水现象，并在低温或高温环境中使用，可在不允许误喷和管道漏水的场所替代湿式系统，或在低温或高温场所替代干式系统。与前两种系统的不同之处，此类系统采用配置雨淋阀的预作用报警阀组，并配套设置火灾自动报警系统，由火灾自动报警系统探火报警和联动雨淋报警阀与供水泵。预作用系统利用火灾探测器的灵敏性优于闭式喷头的特点，在闭式喷头尚未动作时由火灾自动报警系统提前启动雨淋报警阀与供水泵，当闭式喷头动作时已经提前完成报警阀后管道的排气充水过程，因此可消除干式系统喷头开放后延迟喷水的弊端。预作用系统有两种类型，一种是戒备状态时配水管道内保持一定气压，但管道内的有压气体不是用来启动系统的，而是用于监测管道的严密性，和便于寻找管道泄漏\n点的。另一种类型，是戒备状态时配水管道既不充水也不保持一定气压，维持空管的目的仅是为了防止误喷和漏水造成水渍损失或防止环境温度的影响。预作用系统的配水管道是否充有压气体，由设计确定。1．4雨淋系统雨淋系统采用开式洒水喷头，由雨淋阀控制喷水范围，由配套的火灾自动报警系统或传动管系统监测火灾和启动雨淋阀与供水泵。雨淋阀开启后，其阀后连接的所有开式洒水喷头同时喷水，因此雨淋系统适用于火灾的蔓延速度快，闭式系统喷头开放后喷水不能有效覆盖起火范围的高度危险场所，以及因净空超高，闭式喷头不能及时动作的场所。1．5水幕系统水幕系统不具备直接灭火的能力，而是利用密集喷洒所形成的水墙或水帘，或配合防火卷帘等分隔物，阻断烟气和火势的蔓延，因此属于防火系统。密集喷洒的水墙或水帘，自身即具有防火分隔作用；而配合防火卷帘等分隔物的水幕，则利用直接喷向分隔物的水的冷却作用，保持分隔物在火灾中的完整性和隔热性。水幕系统的组成，与雨淋系统相似。由开式喷头、供水管道、控制供水的阀门，以及供水设施等组成。水幕系统中控制供水的阀门，可以采用雨淋报警阀组，也可采用常规的手动操作启闭的阀门。采用雨淋报警阀组的水幕系统，须设配套的火灾自动报警系统或传动管系统，由报警系统或传动管系统监测火灾和启动雨淋阀与供水泵。与防火卷帘配套的加密布置的闭式喷头，起防护冷却水幕的作用。除湿式系统外的其他自动喷水灭火系统，报警阀后管道均不充水，但报警阀前的管道仍充满压力水，因此均需设有稳压设施，稳压设施的设置与湿式系统相同。利用有压气体作为系统启动介质的干式系统、预作用系统，其管道内保持的气压值，应与阀前管道保持的水压值相匹配。取值应根据报警阀样本提供的技术指标确定。处于戒备状态的其他系统，遭遇火灾时除应具备与湿式系统相同的技术性能外，尚应达到下列技术要求：(1)火灾自动报警系统或传动管系统的性能稳定可靠。(2)干式系统有压充气管道的排气充水时间不应超过1rain。(3)预作用系统报警阀后管道的排气充水时间不应超过2min。(4)报警阀后管道充有压气体时，启停补气装置的气压值应便于控制，且不宜过小和过大。(5)预作用与雨淋系统的雨淋报警阀应能自动、手动和应急操作开启。(6)为尽量达到湿式系统的灭火效果，须限制管容和充水时间。同时，戒备状态的预作用系统必须处于自动启动状态。1．6水喷雾灭火系统水喷雾系统的组成和雨淋系统相似，仅采用的喷头不同，水喷雾系统采用水雾喷头。水雾喷头喷出粒径小于1rnrn的雾状水，可有效扑救固体火灾、闪点高于60℃的液体火灾和油浸式电气设备火灾。按灭火机理和保护对象分类，水喷雾系统是不同于自动喷水灭火系统的另一类固定式自动灭火系统。遭遇火灾时除应具备与雨淋系统相同的技术性能外，尚应达到下列技术要求：(1)应在响应时间内喷出水雾。(2)不论顶喷或立体喷雾，水雾均应在喷头有效射程内全面覆盖，直接喷射到达保护对象表面。2新技术(1)NFPA一13(1996年)最新版本等发达国家相关标准内容。(2)自动喷水一泡沫联用灭火系统等新型系统。两种分类方式：按“闭式与开式”和“喷洒顺序”划分。规定了先喷泡沫闭式系统自喷头开放至喷出泡沫的最大时间间隔、比例混合器应满足初期小流量要求等。与《泡沫规范》协调。(3)新型洒水喷头。快速响应喷头：规定了推荐使用的场所。快速响应早期灭火(ESFR)喷头：规定了使用场所和设计参数。其他大口径喷头(流量系数K一115和155)用于仓库的设计参数。(4)新组件新材料。末端试水装置：规定了组给水排水V01．33增刊20@7159\n成、出水口流量系数、孔口出流方式及设置要求。沟槽式管道连接件(卡箍)等。3规范修订要点本规范此次全面修订，以现行规范为基础，参考发达国家的相关规范，结合现行规范颁布执行以来我国科研成果与设计实践经验，经过多次会议与书面征求意见，六次易稿，于1998年底通过审查会。在1999年4月完成报批稿初稿后，再次在北京召开各部委设计院专家座谈会，后于1999年9月完成报批稿。本规范此次全面修订，以前述理论为指导，吸收国内外全部成熟的新技术，强调合理的系统选型和配置，注重系统的整体性能。(1)按设计内容和步骤设置章节。(2)调整设置场所危险等级的划分。由3级4类(轻1中1严重2)，调整为3级5类(轻1中2严重2)，并增加仓库级(3级)。(3)对应危险等级调整设计基本参数。对轻、中及严重危险等级，以吒陕速启动系统，大强度小作用面积喷水控灭火”先进设计思路，参照NFPA_一13标准中“喷水强度一作用面积曲线”中的喷水强度与作用面积极限值，在充分留有余地的基础上，按新划分的危险等级调整了设计基本参数。对于仓库，则按室内净高和货品高度的不同，分别提出了设计参数，以及当采用货架内喷头时的设计参数。由现行规范的4组参数增加至13组参数，其中民用建筑和厂房5组，仓库8组。对系统设置场所危险等级和设计基本参数的修订，扩大了设计人员的选择余地。喷头开放时间是影响系统效能的重要参数，除喷头选型外，采取限制同一配水支管上喷头间距、相邻配水支管间距和喷头溅水盘与顶板距离的方法控制。强调一点：现行规范规定的设计参数，中危级系统的作用面积是200mz。NI=PA_13标准的规定：中危级系统采用与我国规范相同设计喷水强度时，作用面积为139m2。二者相差40％以上。为实现与国际接轨，本次修订调整为160m2。规范科学合理性的提高，必须以严谨的设计与之相对应，否则将适得其反。(4)系统的合理选型与配置。山系统的选型160给水排水voL33增刊2007提出了对系统整体性能的要求，增加了同一建筑同时采用多种系统、可局部设置系统、预作用系统可替代干式系统，ESFR系统、自动喷水一泡沫联用系统的选用等规定。采取限制态度，不推荐采用大跨度的防火分隔水幕。b．喷头的选型与布置喷头布置是设计中的重要内容，实际工程中的问题较多，主要表现在以下方面：吊顶下布置普通型喷头、盲目采用扩展覆盖喷头、敞开式吊顶埋设喷头、对集热板的演绎等。本次修订针对上述问题做出具体规定。对各类系统及水幕的喷头选型、宜采用快速喷头的场所，提出了具体的规定，更为详细具体地提出了各种系统的喷头选型及喷头布置的规定。主要内容包括：闭式喷头的最大安装高度(保护屋顶结构不受限制)、喷头最大水平间距、一只喷头的最大保护面积、喷头长方形布置时长边的边长、喷头溅水盘与顶板距离、扩展覆盖边墙型喷头的布置、通敞式吊顶的喷头布置、连通不设喷头场所开口处喷头、货架内喷头的布置、集热板的设置等。C．报警阀组对大位差喷头的控制d．末端试水装置e．排气泄水排污阀(口)f．闭式系统不充水管道快速排气阀(5)水力计算。水力计算将决定系统投入灭火的水量及对灭火水量的分配，是关系系统可靠性、合理性和经济性的一项重要设计内容。在制订现行规范的20世纪80年代初期，鉴于当时我国处于开始推广自动喷水灭火系统时期，基础薄弱、经验不足，对轻中危险级系统提出了采用“估算法”计算系统设计流量的规定。为与国际接轨和科学严谨地设计系统，调整为应按“逐点法”计算。(6)供水。供水的矛盾主要在动力源的可靠性，矛盾的暴露表现在水系统，但涉及面较宽。相关规范有“按建筑分类分别采用一级供电或二级供电加柴油机”，“临时高压给水系统应设消防水箱”等规定。我国现行消防技术规范对消防水箱的规定，存在顶层、远端等不利部位压力不够的问题。使消防水箱对这些不利部位不能发挥应有的作用，而按《高规》规定设置的增压设施，由于水量偏小同样未能妥善解决这个问题，\n三氟甲烷气体灭火系统设计探讨路景志1唐晓亮2(1南京飞龙特种消防设备制造有限公司，南京210001，2江苏省公安消防总队，南京210036)摘要论述了三氟甲烷(HFC一223)气体灭火系统设计中灭火剂用量计算，管网压力损失计算及喷头型号的选择方法。关键词三氟甲烷气体灭火系统设计计算0前言三氟甲烷气体灭火系统是以三氟甲烷为灭火剂的自动灭火系统。三氟甲烷(HFC一223)是一种无色无味的气体，是洁净的气态化学灭火剂。它不含溴元素和氯元素，对大气中的臭氧层无破坏作用(即oDP—o)，是哈龙产品优秀的替代物之一。试验证明，三氟甲烷气体灭火系统可以用来扑灭固体表面火灾、可燃液体火灾、可燃气体火灾和电气火灾。三氟甲烷不导电，绝缘性好，特别是用来扑灭通讯机房、电气设备、磁带和资料等保护区的火灾更为有利。三氟甲烷气体是新型、高效、低毒灭火剂，NOAEL>50，远超过其灭火浓度，是哈龙替代品中最安全的灭火剂，可以用在有人工作的场所。三氟甲烷灭火剂是液态储存，气态释放，储瓶间占用空间少，工程造价低，是惰性气体灭火系统(如IG541)不能比拟的。三氟甲烷蒸气压力高，不需要氮气加压可自行喷放，该气体密度小，可适用于楼层很高和管网很大的工程，这是七氟丙烷灭火系统不能相比的。自动喷水灭火系统用于扑救初期火灾，在喷头动作的时间段，火势将以每秒几千瓦至十几千瓦的速率增长，此时开放喷头如不能按规定强度连续喷水，系统效能将显著降低，甚至给火灾进入迅猛燃烧阶段以可乘之机，其结果将导致灭火的难度增大或使灭火超出系统的控灭火能力。为保证喷头开放后连续喷水，并保证对不利部位火灾的及时有效扑救，此次规范的修订，对高度不超过24m，且设置轻中危险级系统的建筑，增加了应按首批开放喷头设置气压给水设备的规定。对高层建筑中消防车供水压力范围之外的分三氟甲烷不含固体粉尘油渍和腐蚀性胶状物，灭火后现场没有残留物，不会造成对设备的污染或腐蚀，是气溶胶灭火系统(如EBM、SDE等)难以做到的。此外，三氯甲烷灭火系统使用温度范围广，环境温度为一20℃--,50"C，在我国北方广大寒冷地区使用，更能发挥其优越性。总之，三氟甲烷灭火系统具有优良的综合性能，它使用方便、经济、合理，是哈龙替代品中最优者之一。1三氟甲烷的灭火原理及物理性能三氟甲烷灭火剂是一种化学灭火剂，它能在火焰的高温中分解产生活性游离基，这些游离基参与物质燃烧过程中的化学反应，清除维持燃烧所必须的活性游离基0H、H等，并生成稳定的分子，如HO、CO以及活性较低的游离基R等，从而对燃烧反应起抑制作用，并使燃烧过程中的连锁反应链中断而灭火。也就是说，这类灭火剂对物质燃烧的化学反应历程实际上起着负催化剂的作用。灭火作用主要是化学作用过程，其有关参数见表1。区，如不设水泵接合器，等于放弃了一种外援供水手段。为了解决这一薄弱环节，结合各地在设计和战训中积极探索的经验，提出“应设水泵接合器、并采取为其供水增压的措施”的规定。两个及以上报警阀湿式系统阀前设环状供水管道的规定，同样是保证供水可靠性的措施。分区多个雨淋阀控制喷水区域的系统。2000年6月发表于《全国建筑给水排水委员会水消防分会第一届学术年会论文集》给水排水VoL33增刊2007161