自動(dòng)噴水滅火安全系統(tǒng)適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)探討

張 鋒，高關(guān)勝

(云南能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 曲靖 655000)

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，建筑業(yè)發(fā)展迅速且智能化程度越來越高，為人們提供了安全、舒適的生活環(huán)境。同時(shí)現(xiàn)代建筑內(nèi)各種用電系統(tǒng)繁多，由于電氣故障引起的火災(zāi)幾率較大，火災(zāi)成了建筑面臨的主要安全問題。建筑消防安全受到社會(huì)各界的重視，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是目前國內(nèi)外公認(rèn)應(yīng)用最廣泛、滅火最有效、滅火成功率最高的水滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火的功能，平時(shí)處于準(zhǔn)工作狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)系統(tǒng)噴水滅火，達(dá)到延緩火勢(shì)和撲滅火災(zāi)的目的。隨著自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的功能越來越完善、效率越來越高，在全世界的使用越來越普遍。筆者就目前幾種自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析。

1 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)類型

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)，閉式采用閉式噴頭，準(zhǔn)工作狀態(tài)下管網(wǎng)系統(tǒng)密閉不與大氣連通，開式系統(tǒng)采用開式噴頭，準(zhǔn)工作狀態(tài)下管網(wǎng)系統(tǒng)和大氣相通，根據(jù)系統(tǒng)工作原理、報(bào)警閥類型等，可進(jìn)一步細(xì)分為水幕系統(tǒng)、雨淋系統(tǒng)、預(yù)作用系統(tǒng)、濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)等，見圖1。各系統(tǒng)的特點(diǎn)、控制要求不一樣，火災(zāi)時(shí)投入滅火的主要任務(wù)也不一樣。

圖1 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的分類Fig.1 Classification of an autonomic sprinkler system

2 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)研究

2.1 濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

濕式系統(tǒng)的組成見圖2，在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)管道內(nèi)充滿水，系統(tǒng)采用濕式報(bào)警閥、閉式噴頭，不與大氣連通，火災(zāi)時(shí)系統(tǒng)由閉式噴頭啟動(dòng)。

1.消防水池；2.水泵；3.止回閥；4.閘閥；5.水泵接合器；6.消防水箱；7.濕式報(bào)警閥組；8.配水干管；9.水流指示器；10.配水管；11.閉式噴頭；12.配水支管；13.末端試水裝置；14.報(bào)警控制器；15.泄水閥；16.壓力開關(guān)；17.信號(hào)箱；18.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖2 濕式系統(tǒng)組成Fig.2 Parts of the wet system

濕式報(bào)警閥在規(guī)定壓力、流量下驅(qū)動(dòng)配套部件報(bào)警，靠閥瓣前后的壓力差開啟，見圖3，準(zhǔn)工作狀態(tài)下閥瓣前后水壓相等處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)噴頭噴水使出口側(cè)壓力下降，閥瓣開啟高位水箱向管網(wǎng)供水滅火，同時(shí)水沿著報(bào)警環(huán)路流向延遲器、水力警鈴，當(dāng)延遲器水集滿后水流進(jìn)入警鈴，帶動(dòng)鈴錘敲擊鈴蓋，發(fā)出聲響報(bào)警，同時(shí)壓力開關(guān)輸出反饋信號(hào)啟動(dòng)水泵。

圖3 濕式報(bào)警閥結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of the wet alarm valve

如圖4所示，發(fā)生火災(zāi)時(shí)溫度上升到噴頭動(dòng)作溫度，閉式噴頭爆裂噴水，管網(wǎng)中的水流動(dòng)，通過水流指示器向控制器報(bào)警。噴頭繼續(xù)噴水閥瓣上側(cè)水壓下降低于下測(cè)水壓，在壓差的作用下濕式報(bào)警閥被迫開啟，高位水箱的水流向噴頭噴灑滅火，閥瓣開啟水流同時(shí)流向報(bào)警閥報(bào)警管路，當(dāng)延遲器充滿水后水力警鈴報(bào)警，高位消防水箱出水管處流量開關(guān)、水泵出水干管壓力開關(guān)、報(bào)警閥處壓力開關(guān)輸出信號(hào)可直接啟動(dòng)供水泵，管網(wǎng)中的水改為消防水泵供水。

圖4 濕式系統(tǒng)工作示意圖Fig.4 Working diagram of the wet system

由于濕式系統(tǒng)在準(zhǔn)工作狀態(tài)下管網(wǎng)中充滿有壓水，在較低溫度下存在著系統(tǒng)管道和組件內(nèi)充水冰凍的危險(xiǎn)，在高溫度環(huán)境下系統(tǒng)管道和組件內(nèi)可能水蒸汽壓升高壓力增大破壞管道，故濕式系統(tǒng)適合在環(huán)境溫度≥4 ℃且≤70 ℃的場(chǎng)所使用，但在環(huán)境振動(dòng)大導(dǎo)致管網(wǎng)連接處不緊密易泄露的場(chǎng)所，層高較高的大空間火災(zāi)時(shí)溫度難以及時(shí)達(dá)到噴頭動(dòng)作溫度的場(chǎng)所，對(duì)滅火后水漬可能會(huì)帶來其他損失的場(chǎng)所不建議使用。

2.2 干式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

干式系統(tǒng)與濕式系統(tǒng)相似，將濕式報(bào)警閥換為干式報(bào)警閥，噴頭由管道中的有壓氣體啟動(dòng)，見圖5。

1.消防水池；2.水泵；3.止回閥；4.閘閥；5.水泵接合器；6.消防水箱；7.干式報(bào)警閥組；8.配水干管；9.配水管；10.閉式噴頭；11.配水支管；12.排氣閥；13.電動(dòng)閥；14.報(bào)警控制器；15.泄水閥；16.壓力開關(guān)；17.信號(hào)箱；18.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖5 干式系統(tǒng)組成Fig.5 Parts of the dry system

干式報(bào)警閥上部與系統(tǒng)管路相連內(nèi)充滿壓縮空氣，下部與水源相連，閥瓣上下壓力平衡使閥瓣始終處于關(guān)閉狀態(tài)，通過閥瓣兩側(cè)的壓力變化控制閥瓣的開啟和關(guān)閉，見圖6。

圖6 干式報(bào)警閥結(jié)構(gòu)Fig.6 Structure of the dry alarm valve

火災(zāi)時(shí)環(huán)境溫度達(dá)到噴頭動(dòng)作溫度時(shí)，噴頭爆裂排氣，使得報(bào)警閥閥瓣上側(cè)壓力小于下側(cè)壓力，報(bào)警閥自動(dòng)開啟，高位消防水箱處的水進(jìn)入供水管道，壓縮管道剩余空氣從系統(tǒng)立管頂端或橫干管最高處排氣閥排出。報(bào)警閥閥瓣開啟同時(shí)水流也進(jìn)入報(bào)警管路，水充滿延遲器后達(dá)到水力警鈴和壓力開關(guān)，水力警鈴發(fā)出警報(bào)聲響，壓力開關(guān)反饋信號(hào)，高位消防水箱流量開關(guān)、水泵出水干管處壓力開關(guān)、報(bào)警閥壓力開關(guān)輸出信號(hào)可直接啟動(dòng)水泵。見圖7。

圖7 干式系統(tǒng)工作圖Fig.7 Working diagram of the dry system

干式系統(tǒng)彌補(bǔ)了濕式系統(tǒng)不適用于高、低溫環(huán)境場(chǎng)所的缺點(diǎn)，故主要用于環(huán)境溫度>70 ℃或<4 ℃的地方，但在應(yīng)用時(shí)要注意由于干式系統(tǒng)準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)管道內(nèi)沒有充水，火災(zāi)時(shí)噴頭爆裂系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)管道先排氣再充水，噴水會(huì)滯后不利于及時(shí)滅火，對(duì)于有大量可燃物存在初期火災(zāi)燃燒迅速的場(chǎng)所，或是由于建筑結(jié)構(gòu)等原因火災(zāi)產(chǎn)生后蔓延極快的場(chǎng)所不建議選擇。

2.3 預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

預(yù)作用系統(tǒng)和干式、濕式系統(tǒng)組成差不多，組成見圖8，不同的地方是預(yù)作用系統(tǒng)采用的是預(yù)作用報(bào)警閥。準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)管道內(nèi)無水，火災(zāi)發(fā)生時(shí)提前將管道的氣體排出，在火災(zāi)溫度達(dá)到噴頭爆裂溫度前，系統(tǒng)已完成排氣沖水轉(zhuǎn)換為濕式系統(tǒng)。

1.消防水池；2.水泵；3.止回閥；4.閘閥；5.水泵接合器；6.消防水箱；7.干式報(bào)警閥組；8.配水干管；9.配水管；10.閉式噴頭；11.配水支管；12.排氣閥；13.電動(dòng)閥；14.報(bào)警控制器；15.泄水閥；16.壓力開關(guān)；17.信號(hào)箱；18.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖8 預(yù)作用系統(tǒng)組成Fig.8 Part of the pre-action system

預(yù)作用報(bào)警閥其實(shí)是一種雨淋閥，見圖9，通過電動(dòng)、氣動(dòng)、機(jī)械或其它方式可以控制該閥的開啟。

圖9 雨淋閥結(jié)構(gòu)Fig.9 Structure of the deluge valve

發(fā)生火災(zāi)時(shí)探測(cè)器報(bào)警確認(rèn)火警后，控制器控制打開電磁排氣閥和預(yù)作用閥組，配水管道排氣充水，在火災(zāi)區(qū)域溫度達(dá)到閉式噴頭動(dòng)作溫度前系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成濕式系統(tǒng)。如果發(fā)生火災(zāi)時(shí)，探測(cè)器故障沒有啟動(dòng)雨淋閥和電磁閥，火災(zāi)區(qū)域溫度繼續(xù)上升噴頭爆裂開啟排氣，管網(wǎng)中壓力下降，安裝在管道中的壓力開關(guān)發(fā)出信號(hào)，控制器開啟雨淋閥供水滅火，見圖10。

圖10 預(yù)作用系統(tǒng)工作圖Fig.10 Working diagram of the pre-action system

預(yù)作用系統(tǒng)克服了濕式系統(tǒng)和干式系統(tǒng)的缺點(diǎn)，可在低溫或高溫環(huán)境中替代干式系統(tǒng)，可用在平時(shí)不允許管道泄漏、系統(tǒng)誤啟動(dòng)造成誤噴產(chǎn)生水漬污染的場(chǎng)所。

2.4 重復(fù)啟閉預(yù)作用系統(tǒng)

重復(fù)啟閉預(yù)作用系統(tǒng)報(bào)警閥是能控制重復(fù)啟動(dòng)和關(guān)閉的雨淋閥，在撲滅火災(zāi)后自動(dòng)關(guān)閉報(bào)警閥停止噴水；當(dāng)火災(zāi)復(fù)燃時(shí)自動(dòng)開啟報(bào)警閥恢復(fù)噴水；該系統(tǒng)采用的感溫探測(cè)器可以在發(fā)生火災(zāi)時(shí)發(fā)出信號(hào)報(bào)警，火災(zāi)撲滅后環(huán)境恢復(fù)常溫時(shí)發(fā)出信號(hào)關(guān)停系統(tǒng)，這樣根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況重復(fù)啟動(dòng)、關(guān)閉水泵和具有復(fù)位功能的雨淋閥，直至徹底滅火。重復(fù)啟閉預(yù)作用系統(tǒng)用于不能因?yàn)檫^度噴水產(chǎn)生大量損失，滅火結(jié)束后要立即停止噴水的場(chǎng)所，如集控計(jì)算機(jī)房、電纜間、配電間和電纜隧道等。

2.5 雨淋系統(tǒng)

與前幾種系統(tǒng)不同，雨淋系統(tǒng)采用開式噴頭和雨淋閥報(bào)警閥，由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)控制(電動(dòng)控制)或傳動(dòng)管控制(液動(dòng)控制)啟動(dòng)，見圖11。系統(tǒng)一啟動(dòng)就會(huì)立即大面積噴水，初期用水量較多。適用于可燃物較多，發(fā)生火災(zāi)時(shí)火勢(shì)蔓延速度特別快，需要立即大面積噴水、快速滅火、快速控火的特別危險(xiǎn)場(chǎng)所；或者室內(nèi)層高較高采用閉式系統(tǒng)的話由于火災(zāi)前期噴水不及時(shí)導(dǎo)致火勢(shì)難于控制，為防止火勢(shì)蔓延必須迅速撲救初期火災(zāi)的嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)場(chǎng)所。

1.消防水池；2.水泵；3.止回閥；4.閘閥；5.水泵接合器；6.消防水箱；7.雨淋報(bào)警閥組；8.配水干管；9.配水管；10.開式噴頭；11.配水支管；12.報(bào)警控制器；13.壓力開關(guān)；14.電磁閥；15.感溫探測(cè)器；16.感煙探測(cè)器；17.信號(hào)箱；18.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(a)電動(dòng)機(jī)雨淋系統(tǒng)示意圖1.消防水池；2.水泵；3.止回閥；4.閘閥；5.水泵接合器；6.消防水箱；7.雨淋報(bào)警閥組；8.配水干管；9.配水管；10.開式噴頭；11.配水支管；12.報(bào)警控制器；13.壓力開關(guān)；14.開式噴頭；15.信號(hào)箱；16.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(b)液動(dòng)雨淋系統(tǒng)示意圖圖11 雨淋系統(tǒng)組成Fig.11 Parts of the deluge system

2.6 水幕系統(tǒng)

水幕系統(tǒng)的組成和工作原理與雨淋系統(tǒng)一樣，采用開式噴頭和雨淋閥。不同點(diǎn)在于雨淋系統(tǒng)的主要任務(wù)是迅速撲滅初期火災(zāi)，防止火勢(shì)失去控制；水幕系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制火勢(shì)不擴(kuò)散到其他防火分區(qū)。水幕系統(tǒng)可分為防火分隔水幕和防護(hù)冷卻水幕，前者在防火隔斷處設(shè)置多排開式噴頭，利用噴灑形成的水簾阻擋火災(zāi)和煙氣向其他場(chǎng)所擴(kuò)散，將火勢(shì)控制在火災(zāi)區(qū)域；后者主要是發(fā)生火災(zāi)時(shí)噴水在防火分隔設(shè)施(如防火卷簾、防火門)表面進(jìn)行降溫，使其耐火完整性和耐火隔熱性免遭破壞。適用于設(shè)置防火卷簾或防火幕的上部；不能設(shè)置防火分隔的地方，如舞臺(tái)口等；建筑物的門窗洞口等防火間距不滿足要求的地方；石油化工企業(yè)防火分區(qū)處或防火分隔處等水幕保護(hù)或分隔的場(chǎng)所。

3 結(jié) 語

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)滅火成功率高、應(yīng)用安全可靠、運(yùn)行維護(hù)成本低，是建筑消防滅火系統(tǒng)的首選水滅火系統(tǒng)，在進(jìn)行自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的系統(tǒng)類型選項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)建筑物的不同用途、規(guī)模、火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)，設(shè)置場(chǎng)所的火災(zāi)特點(diǎn)及環(huán)境條件，結(jié)合各類系統(tǒng)的工作原理、控制方式及管網(wǎng)充水情況，綜合選擇最合適的系統(tǒng)類型。