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自動滅火系統(tǒng)的選擇與應(yīng)用技術(shù)探討
自動滅火系統(tǒng)的選擇與應(yīng)用技術(shù)探討
李云浩 1， 黃曉家2,3， 張兆憲4
（1.北京市海淀區(qū)消防支隊，北京100094；2.中國中元國際工程公司，北京100089；3.南華大學(xué)，湖南衡陽400121；4.上海金盾消防設(shè)備**有限公司，上海201318）
摘要：我國規(guī)范對于自動滅火系統(tǒng)的選擇逐步放開．自動滅火系統(tǒng)的選擇和應(yīng)用已成為消防工程設(shè)計的重點。從規(guī)范出發(fā)．給出自動滅火系統(tǒng)的滅火機理、性能和適應(yīng)性以及系統(tǒng)選擇影響因子和選擇原則，為消防工程設(shè)計提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：自動滅火系統(tǒng)；滅火機理；選擇原則
中圖分類號：X924．4，TU89 文獻標(biāo)志碼：B
文章編號：1009—0029（2011）11一1026—04
GB 50045—95(1 995年版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》第7．6．7條規(guī)定自備發(fā)電機房應(yīng)采用氣體滅火系統(tǒng)，2001年版規(guī)定自備發(fā)電機房、燃油燃氣鍋爐房應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)．2005年版第7．6．6條規(guī)定自備發(fā)電機房、燃油燃氣鍋爐房宜設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。而且，GB50016—2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第8．5節(jié)自動滅火系統(tǒng)的設(shè)置場所在我國**引入了“應(yīng)設(shè)置……．宜采用……”的模式，如第8．5．1條“下列場所應(yīng)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)．除不宜用水保護或滅火者以及本規(guī)范另有規(guī)定者外，宜采用自動噴水滅火系統(tǒng)”；第8．5．4條“下列場所應(yīng)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，且宜采用水噴霧滅火系統(tǒng)”；第
為適應(yīng)新技術(shù)和設(shè)備的要求，規(guī)范的修訂給自動滅火系統(tǒng)的選擇提供了可能性，也給工程技術(shù)人員提供了項目**的可能性，在工程設(shè)計中可以根據(jù)防護目的和技術(shù)要求選擇合適的自動滅火系統(tǒng)。規(guī)范的修訂不僅一體現(xiàn)有效保護和**可靠性，也更加注重經(jīng)濟合理性。在工程中選擇自動滅火系統(tǒng)是重要的環(huán)節(jié)，其合理性對工程的消防**和造價有巨大的影響，應(yīng)給予充分的重視。
從滅火機理出發(fā)，根據(jù)不同滅火系統(tǒng)的滅火有效性、適應(yīng)性、可靠性以及**性、環(huán)境友好性、綠色生態(tài)性、經(jīng)濟合理性等方面給出自動滅火系統(tǒng)的選擇應(yīng)用原則。
1 自動滅火系統(tǒng)的性能與適用性
近10年來我國的消防規(guī)范逐步建立健全，為自動滅火系統(tǒng)的選擇應(yīng)用提供了技術(shù)法規(guī)依據(jù)．但在其具體
自動滅火系統(tǒng)的性能、適用性、火火機理、適用的火災(zāi)類型、火災(zāi)規(guī)模和使用場所的環(huán)境條件等基本條件。如表1所示。
水是冷卻滅火，自動噴水只能適應(yīng)A類火災(zāi)，當(dāng)噴頭噴水水滴更細時可變?yōu)樗畤婌F和細水霧系統(tǒng)，適用范圍更廣。水能撲救深位火災(zāi)。固定消防炮相當(dāng)于大的消火栓，通常是手動或遙控；自動跟蹤射流消防水炮接近于自動噴水滅火系統(tǒng)，與自動噴水滅火系統(tǒng)相比其保護面積有一定的伸縮，自動噴水是固定的，前者是機電一體化的自動設(shè)備，而自動噴水是機械自動，兩者可靠性不同。
盡管氣體滅火系統(tǒng)適用于撲救各類火災(zāi)。但除二氧化碳能撲救表面和深位火災(zāi)外，其他僅能撲滅表面火災(zāi)。氣體滅火系統(tǒng)主要機理是化學(xué)和窒息．也存在七氟丙烷物理冷卻+化學(xué)滅火的鹵代烷替代物滅火系統(tǒng)等。氣體滅火主要適用于表面火災(zāi)，盡快撲救火災(zāi)，及時恢復(fù)被保護場所的工作狀態(tài)，強調(diào)商業(yè)連續(xù)性和完整性。二氧化碳因能在物體表面形成凝結(jié)水而吸收二氧化碳形成碳酸腐蝕．且凝結(jié)水還可能造成短路，在要求快速恢復(fù)工作的使用高性能計算機、通信器材等場所不適用，當(dāng)然，水系滅火劑也不適用這種場所，只能采用其他氣體滅火系統(tǒng)。1301以及氯代烷替代物在滅火時能產(chǎn)生各種HF酸，對保護物有輕微的危害。
低倍泡沫主要用于撲滅B類液體火災(zāi)，也可用于A類火災(zāi)，高倍泡沫可用于A類火災(zāi)時設(shè)置圍擋。
干粉滅火系統(tǒng)和氣溶膠系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)基本一致，屬于化學(xué)滅火系統(tǒng)。干粉滅火系統(tǒng)是采用氮氣作動力的自動滅火系統(tǒng)。氣溶膠是采用燃燒做動力的自動滅火系統(tǒng)，兩者只是驅(qū)動系統(tǒng)不一樣，因為有一定的殘留物，所以在要求無污染的場所不宜采用。
火探管滅火系統(tǒng)近年在我國有所發(fā)展，美國早期主要用于撲滅汽車火災(zāi)．近年在我國推廣到建筑物內(nèi)，我國一些省市有地方標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用在起火原因明確的控制柜和空間狹小的地方．也可作為啟動裝置替代火災(zāi)探測系統(tǒng)等；另外火災(zāi)規(guī)模和類型對于火探管的滅火劑輸送有一定影響．對火災(zāi)探測的塑料軟管對于溫度的感測、軟管的破裂以及破裂孔的大小有一定的影響。
水系統(tǒng)的自動噴水火火速度較慢，氣體干粉等化學(xué)速度很快，泡沫滅火次之，有時考慮快速滅火可以幾種滅火系統(tǒng)相結(jié)合，當(dāng)火災(zāi)規(guī)模大或復(fù)燃的可能性大又要求快速滅火時應(yīng)采用氣體滅火+水冷卻或泡沫滅火+水冷卻。大功率A類火災(zāi)滅火應(yīng)采用自動噴水的水系滅火系統(tǒng)，其他各類大功率火災(zāi)都需要相應(yīng)的滅火劑滅火。水作為冷卻系統(tǒng)冷卻，能有效防止火災(zāi)進一步蔓延，這就是為什么B、C、D類火災(zāi)也需要水來冷卻。
2 選擇應(yīng)用影響因子與原則
各種滅火系統(tǒng)選擇的影響因子首先是滅火效率和性能，其次是財產(chǎn)、生命**、經(jīng)濟性、建筑物條件指標(biāo)，各種滅火系統(tǒng)的影響因子見表2.
2．1滅火效率和性能
滅火效率和性能根據(jù)滅火劑用量和滅火時間的長短確定，滅火效率從高到低依次為化學(xué)滅火的滅火的滅火劑（
2.2水漬損失或藥劑對保護物的危害
滅火劑在滅火時也可能產(chǎn)生次生災(zāi)害，如水系統(tǒng)的水漬損失、化學(xué)滅火的腐蝕、泡沫滅火劑和干粉滅火的污染。滅火對被保護物相對無損害的是惰性氣體IG541，二氧化碳能產(chǎn)生凝結(jié)水形成碳酸而腐蝕物品。當(dāng)被保護物要求損失*小、水漬損失*小、滅火劑對物品無污染時應(yīng)考慮氣體滅火系統(tǒng)，通常這些場所存在貴重物品或必須盡快恢復(fù)使用。
2.3建筑條件
不同滅火系統(tǒng)由于其本身的性能而適用于不同建筑和保護區(qū)，為保證滅火效率，應(yīng)選在適當(dāng)滅火系統(tǒng)。
自動噴水滅火系統(tǒng)通常用于建筑物的整體保護；氣體、氣溶膠、干粉、泡沫、水噴霧等主要用于建筑物的局部保護；水噴霧可用于構(gòu)筑物整體保護；火探管僅用于保護局部的控制柜等；細水霧可用于整體保和局部保護。
自動噴水滅火系統(tǒng)的作用面積根據(jù)火災(zāi)案例和滅火保護率確定，大量統(tǒng)計表明自動噴水滅火系統(tǒng)滅火成功率在95%—98%之間，各國認定的系統(tǒng)作用面積幾乎一致；ESFR噴頭按12個噴頭作用面積設(shè)計，而試驗時要求滅火開啟的噴頭數(shù)不能超過6個，有100%的裕度。水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計流量控制系統(tǒng)的大小，通常為10000L/min左右。
氣體滅火系統(tǒng)為全淹沒系統(tǒng)，必須是在是整個空間作為一個防護區(qū)，并沒有嚴(yán)格的保護面積規(guī)定．我國規(guī)范規(guī)定了防護區(qū)面積的大?。饕菑墓?/span>1211規(guī)范開始，一是哈龍1211毒性大，防護區(qū)面積大不宜疏散；二是防護區(qū)面積越大．保護區(qū)體積越大，系統(tǒng)儲瓶和管網(wǎng)體積就越大，滅火劑在管網(wǎng)和儲瓶中的殘留就越多，不經(jīng)濟；三是輸送距離受阻力的影響而限制作用面積。
濕式自動噴水滅火系統(tǒng)沒有距離限制，而其他系統(tǒng)幾乎都有限制，主要是考慮響應(yīng)時間、充水時間、噴頭*低壓力要求等；如水噴霧系統(tǒng)規(guī)定響應(yīng)時間為45 s。預(yù)作用自動噴水系統(tǒng)充水時間為2 min，干式系統(tǒng)為l min等，都對系統(tǒng)的大小和距離進行了限制。為解決這個問題，除報警閥盡可能靠近保護區(qū)域外．還可以采用電磁閥．如超高速水噴霧滅火系統(tǒng)。響應(yīng)時間為O．15s，就是在噴頭前端設(shè)置電磁閥。
氣體滅火系統(tǒng)的輸送距離受滅火劑噴放時間、噴頭*低壓力值以及管網(wǎng)體積同滅火劑體積之間的關(guān)系的影響。
水系、干粉、泡沫滅火系統(tǒng)要求滅火劑直接作用于著火面，水系滅火系統(tǒng)噴頭安裝高度根據(jù)水滴達到著火表面而確定；氣體滅火、超細干粉滅火系統(tǒng)滅火劑立體包圍著火物體，考慮滅火劑的彌散性和滲透性等，兩者噴頭安裝高度不同。
(1)自動噴水。對于自動噴水滅火系統(tǒng)，我國規(guī)范
規(guī)定常規(guī)非侖庫類噴頭安裝高度為8 m，非倉庫類大空間可達到12 m。美國NFPAl3僅規(guī)定快速響應(yīng)噴頭*
大安裝高度9 m和ESPA噴頭*大安裝高度為13．6 m，
對其他則沒有限制。FM**規(guī)定非倉庫類高大空間噴
頭安裝高度，分別為18．3、30 m，且規(guī)定不能采用擴展覆蓋面噴頭，僅能采用標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面的專用噴頭等。
(2)水噴霧和細水霧。 試驗研究表明水噴霧噴頭的有效噴射距離一般為
(3)水炮或自動跟蹤射流滅火系統(tǒng)。 因水柱能更有力地穿透火焰和煙霧到達著火表面，因而能撲救更大的火災(zāi)。
（4）氣體滅火系統(tǒng)。 不同的氣體噴嘴的壓力不同，但其噴頭的*大安裝高度相差無幾，一般為5—6.3m,噴頭與射出的滅火劑均勻分布、彌散滲透，形成立體包圍滅火。從保護覆蓋面積和滅火均勻分布著，當(dāng)安裝高度低于1.5時，其保護面積適當(dāng)減小。
參考文獻
[2]FM Global Property Loss Prevention Data Sheets 3—26，F(xiàn)ire protection water demand
[3]GB 50219—95，水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[s]
[4]GB 50338—2003，固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[s]．
[5]吉冬梅．黃曉家，張兆憲．等．氣體滅火系統(tǒng)選擇應(yīng)用技術(shù)研究[]]．消防科學(xué)與技術(shù)2008．27
[6]黃曉家，姜文源．自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002．
[7]胡雪彥．火探管式自動探火滅火系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用[J]．消防科學(xué)與技術(shù)，2010，29(9)：794
[8]黃曉家，吳易平．廚房火災(zāi)危險性分析與專用滅火裝置[j]．消防科學(xué)與技術(shù)，2007，26(4)：
作者簡介：李云浩（1971—）男，河北保定人，北京市海淀區(qū)消防支隊副支隊長，碩士，主要從事
主要從事
收稿日期：2011—06—28
| 自動滅火系統(tǒng)的類型 | 滅火機理 | 適合撲救的火災(zāi)類型 | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 火災(zāi)類型 | 火災(zāi)規(guī)模 | *大安裝高度和距離/m | 規(guī)范 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 自動噴水滅火系統(tǒng) | 干/預(yù)/濕系統(tǒng) | 冷卻 | A類火，可極小量B類液體 | 作用面積 | 高12m,濕式距離不限；干式預(yù)作用有距離（系統(tǒng)充水時間）限制 | GB50084修訂版已有報批稿，CMDA和住宅噴頭已在新的報批稿中體現(xiàn)，CMDA噴頭FM在2008年標(biāo)準(zhǔn)中已有NFPA13 | | ||||||||||||||||||||||||||||
| 自動噴水—泡沫系統(tǒng) | 冷卻+隔離 | A、B | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 水幕系統(tǒng) | | 隔火分割 | 高12m,距離不限 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ESFR | 冷卻 | A | 12個噴頭保 護面積 | 高13.6m,距離不限。限式 | | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 快速響應(yīng)噴頭 | 冷卻 | 作用面積 | NFPA13，高9m，距離不限 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 住宅噴頭 | 冷卻 | 一定規(guī)模（4 個噴頭的面積） | 高無，距離不限 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| CMDA | 冷卻 | 作用面積 | 高18.3-30m，距離不限 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 局部應(yīng)用系統(tǒng) | 冷卻 | 作用面積、6個噴頭、三只噴頭 | 8m，距離不限 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 水噴霧滅火系統(tǒng) | 冷卻 | A、B、C、E | 不限，設(shè)定流量為10000L/min | 高按有效射程（一般3m內(nèi)，）距離有一定的限制（系統(tǒng)響應(yīng)時間） | GB50219目前**修訂 | | |||||||||||||||||||||||||||||
| 細水霧滅火系統(tǒng) | 高壓 | 冷卻 | A、B、C、E | 不限 | 高依噴頭性能，一般6m，*高9m,低壓更低，距離不限 | 已有國家規(guī)范報批稿，A類火FM建議用于輕危險級 | | ||||||||||||||||||||||||||||
| 中壓 | 冷卻 | 不限 | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 低壓 | 冷卻 | 不限 | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 消防炮 | 固定消防炮滅火系統(tǒng) | 水 | 冷卻 | A | 不限 | 高、距離不限、產(chǎn)品確定 | GB50338 | | |||||||||||||||||||||||||||
| 泡沫 | 冷卻+隔離 | A、B | 不限 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 干粉 | 化學(xué) | C | 一定規(guī)模 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 自動尋的射流滅火系統(tǒng) | 水 | 冷卻 | A | 不限 | 高限制為6-20m, 距離不限 | 國家規(guī)范正在編制中 | | ||||||||||||||||||||||||||||
| 泡沫 | 冷卻+隔離 | A、B | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 清潔氣體滅火系統(tǒng) | 1211 | 化學(xué) | A、B、C、E表面火災(zāi)。CO2可深位火災(zāi) | 不限（規(guī)模小于自動噴水，通常為初期小規(guī)?；馂?zāi)） | 噴頭保護高度5-6.5m。*小0.3m，距離有限制 | GBJ 110—87 | | ||||||||||||||||||||||||||||
| 1301 | 化學(xué) | GB 50163—92 | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ***00 | 冷卻+化學(xué) | GB 50370 | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| IG541 | 物理窒息 | | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 低壓/高壓CO2 | 物理窒息 | | GB50193-93,1999年版 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 背壓式 | 根據(jù)滅火劑 | 距離*大可達200m | 文獻[s] | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 氣溶膠滅火系統(tǒng) | 化學(xué) | 高度6.3/*小0.3m，距離明顯限制 | | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 火探管滅火系統(tǒng) | ***00 | 冷卻 | 一定規(guī)模 | 高度很小可達200m | 無國家規(guī)范，有地方規(guī)范 | | |||||||||||||||||||||||||||||
| CO2 | 物理窒息 | 一定規(guī)模 | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 泡沫滅火系統(tǒng) | 低倍泡沫 | 隔離 | B | 不限 | 12m高度，從工程角 度有一定的限制 | GB50151—2010 | | ||||||||||||||||||||||||||||
| 中倍泡沫 | 隔離 | A、B流散火災(zāi) | 不限 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 高倍泡沫 | 隔離 | A、B | 不限 | | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 干粉滅火系統(tǒng) | 化學(xué) | A、B、C、E | 不限 | GB50347—2004 | | | |||||||||||||||||||||||||||||
| 廚房滅火系統(tǒng) | 廚房專用滅火劑 | 化學(xué)+冷卻 | K | 一定規(guī)模，鍋灶的大小決定 | 有效射程2m，距離 不宜大于20m | 無國家規(guī)范，有協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) | | ||||||||||||||||||||||||||||
| 細水霧 | 冷卻 | 有效射程2m | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 影響因子 | 水 | 氣體 | 干粉 | 氣溶膠 | 泡沫 | 廚房專用滅火系統(tǒng) | 火探管滅火系統(tǒng) | ||||||||||||||||||||||||||||
| | 自噴 | 水噴霧 | 細水霧 | 消防炮 | 哈龍1301 | CO2 | IG541 | 七氟丙烷 | | | | | | ||||||||||||||||||||||
| 毒性 | 無 | 有 | 有 | 無 | 有 | 無 | 無 | 無 | 無 | 有 | |||||||||||||||||||||||||
| 生命**性 | 好 | 不好 | 不好 | 好 | 不好 | 較好 | 較好 | 好 | 好 | 不好 | |||||||||||||||||||||||||
| 財產(chǎn)損失 | 污染 | 無 | 無 | 無 | 無 | 小 | 有 | 有 | 有 | 有 | 無 | ||||||||||||||||||||||||
| 腐蝕型 | 無 | 輕微 | 無 | 無 | 輕微 | 有 | 有 | 有 | 輕微 | 輕微 | |||||||||||||||||||||||||
| 水漬損失 | 中 | 較大 | 較小 | 大 | 無 | 無 | 小 | 極小 | 無 | ||||||||||||||||||||||||||
| 對圍護結(jié)構(gòu)的破壞性 | 無 | 輕微 | 有 | 小 | 無 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 適用火災(zāi)類型 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 4 | 2 | |||||||||||||||||||||||||
| 環(huán)境友好型 | 好 | 不好 | 好 | 較好 | 較好 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 動力 | 泵站 | 有 | 有 | 有 | 無 | 無 | 無 | 有 | 無 | 無 | |||||||||||||||||||||||||
| 瓶站 | 無 | 無 | 有 | 有 | 無 | 有 | 有 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 是否要疏散計劃 | 否 | 是 | 無 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 是否高吸收熱量 | 是 | 否 | 否 | 較小 | 有 | 無 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 溫室氣體GWP | 無 | 5800 | 1 | — | 2050 | 無 | 有 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 大氣臭氧潛在破壞熱量 | 無 | 12-16 | 無 | 無 | 有 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 內(nèi)在**性 | 好 | 較好 | 不好 | 好 | 較好 | 好 | 較好 | 較好 | 好 | 好 | |||||||||||||||||||||||||
| 滅火劑再充裝經(jīng)濟性 | 好 | 不好 | 較好 | 較好 | 不好 | 較好 | 好 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 滅火可靠性 | 好 | 較好 | 較好 | 較好 | 好 | 較好 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 環(huán)境條件 | 有一定的高度要求 | 與保護對象有距離要求 | 與保護對象有距離要求 | 有要求但比較寬松 | 保護區(qū)密封，開口流失補償，圍護結(jié)構(gòu)承壓1200Kpa，CO2、IG541因壓力增加大，對圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)成破壞力 | 對圍護結(jié)構(gòu)沒有要求，與保護對象有距離要求 | 保護區(qū)密閉，開口流失補償 | 與保護對象有距離要求，高倍泡沫要求圍擋 | 局部敞開 | 局部密封 | |||||||||||||||||||||||||
| 注：表中1代表A類火災(zāi)，2代表A、B、C、D類火災(zāi)，3代表A、B類火災(zāi)，4代表K類火災(zāi) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||