淺談自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)

摘要：自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)以水為射流介質(zhì)，利用探測裝置對初期火災(zāi)進(jìn)行自動探測、跟蹤、定位，并運(yùn)用自動控制方式來實現(xiàn)射流滅火的固定滅火系統(tǒng)，包括滅火裝置、探測裝置、控制裝置、水流指示器、模擬末端試水裝置以及管網(wǎng)、供水設(shè)施等主要組件。

關(guān)鍵詞：自動跟蹤；定位；射流滅火

一、自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵問題

火災(zāi)是一種常見的災(zāi)害，一旦發(fā)生，往往會造成嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，為了在火災(zāi)發(fā)生時迅速控制和撲滅火災(zāi)，保護(hù)人員生命財產(chǎn)安全，需要設(shè)置消防滅火系統(tǒng)。不同的場所和設(shè)施具有不同的火災(zāi)風(fēng)險和特點，因此需要設(shè)置不同的消防滅火系統(tǒng)來適應(yīng)不同的情況。除消火栓系統(tǒng)外，需要設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。根據(jù)2017版的《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[1]，總結(jié)如下。

對于h＞18m的民用建筑以及h＞12m的廠房已無合適的自噴系統(tǒng)選用。主要原因：當(dāng)室內(nèi)高大凈空發(fā)生火災(zāi)時，煙氣在上升過程中會發(fā)生一系列變化。這些變化包括煙氣溫度、密度、流動性以及煙霧擴(kuò)散和堆積等方面。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，燃燒產(chǎn)生的熱量會使煙氣溫度迅速升高。隨著煙氣上升到一定高度，溫度會進(jìn)一步升高。煙氣由于受熱膨脹，密度會減小，使得煙氣上升速度加快。然而，隨著煙氣上升到一定高度，溫度逐漸下降，密度開始增加，導(dǎo)致煙氣上升速度減慢。對流和湍流的作用會逐漸減弱，煙氣的流動性會變得較為穩(wěn)定。由于煙氣密度和流動性的變化，煙霧在中庭中的擴(kuò)散路徑和速度也會發(fā)生變化。煙霧會隨著煙氣的上升而向上擴(kuò)散，然后在達(dá)到一定高度后開始向四周擴(kuò)散。同時，由于煙氣密度增加，煙霧會逐漸下沉形成堆積，使流經(jīng)噴頭的熱氣流溫度與速度降低，將造成噴頭推遲動作，噴頭開放時間推遲，并可能會帶來以下危害。火勢蔓延加?。喝绻麌婎^的開放時間延遲，火勢有更多的時間和空間擴(kuò)散，可能導(dǎo)致火勢迅速蔓延到更大范圍，增加了火災(zāi)的危險性。煙霧濃度增加：火災(zāi)中產(chǎn)生的煙霧是一種危險的氣體，含有大量的有害物質(zhì)和熱能。自動噴水滅火系統(tǒng)的噴灑水霧可以有效控制煙霧擴(kuò)散和稀釋煙氣中的有害物質(zhì)。如果噴頭的開放時間延遲，煙霧的擴(kuò)散速度會加快，煙霧濃度會增加，給人員疏散和救援行動帶來更大困難。熱量積聚：火災(zāi)中產(chǎn)生的熱量是引發(fā)火勢蔓延的主要因素之一。自動噴水滅火系統(tǒng)噴灑水霧可以吸收熱量并冷卻火源和周圍環(huán)境。如果噴頭的開放時間延遲，熱量的積聚速度會加快，火勢可能會更加猛烈。人員疏散受阻：火災(zāi)發(fā)生時，人員疏散至關(guān)重要。自動噴水滅火系統(tǒng)噴灑水霧可以降低煙霧濃度、溫度和火勢，為人員疏散提供更好條件。如果噴頭的開放時間延遲，煙霧濃度和溫度會增加，人員疏散受到阻礙，增加了人員傷亡和火災(zāi)蔓延風(fēng)險。系統(tǒng)損壞和失效：自動噴水滅火系統(tǒng)是一種復(fù)雜的設(shè)備，噴頭的開放時間延遲可能導(dǎo)致系統(tǒng)的損壞和失效。延遲開放可能會導(dǎo)致系統(tǒng)無法及時響應(yīng)火災(zāi)，無法發(fā)揮正常的滅火作用，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障，無法正常工作。

高大凈空（民用以及工業(yè)建筑凈空高度gt;8m、倉庫建筑物內(nèi)凈空高度gt;12m）的場所，尤其是h＞18m的民用建筑以及h＞12m的廠房，在設(shè)計和使用自動噴水滅火系統(tǒng)時，需要確保噴頭能夠及時開放，提高滅火效果，保障人員的生命安全和財產(chǎn)安全?！蹲詣訃娝疁缁鹣到y(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中對于h＞18m的民用建筑以及h＞12m的廠房，可采用自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)。當(dāng)自動跟蹤定位射流裝置邊墻安裝或者架空挑空等安裝方式時，場所的最大凈空高度可不限。

二、自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)工作原理

自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)是一種智能化滅火設(shè)備，其工作原理是通過傳感器檢測火災(zāi)，采用先進(jìn)的控制技術(shù)和算法精準(zhǔn)定位火源位置，并向火源噴射高壓水流進(jìn)行滅火。具體而言，該系統(tǒng)的傳感器可以通過檢測火災(zāi)的光學(xué)、熱學(xué)、紅外等特性，實現(xiàn)對火源的自動化監(jiān)測和定位?？刂萍夹g(shù)和算法可以通過大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，精確計算出高壓水流噴射角度和水量，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確滅火。當(dāng)探測裝置探測到無火后，主機(jī)結(jié)束報警，工作人員關(guān)閉消防泵和自動控制閥，停止滅火。系統(tǒng)自動重復(fù)巡視，確認(rèn)無著火點后，自動復(fù)位，待機(jī)監(jiān)視。若有火復(fù)燃，重復(fù)上述滅火過程直至火災(zāi)撲滅。在探測報警區(qū)域內(nèi)，任何一點出現(xiàn)報警/故障，集中控制主機(jī)應(yīng)發(fā)出聲光報警信號和相應(yīng)的文字提示信息，值班人員通過文字提示信息和現(xiàn)場實時畫面可以準(zhǔn)確、直觀了解報警/故障信息，并通過點擊實時畫面上的控制按鈕，對滅火裝置進(jìn)行實時診斷和實時控制，提高系統(tǒng)的可靠性和工作效率。

自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)可分為自動消防炮滅火系統(tǒng)、噴射型自動射流滅火系統(tǒng)和噴灑型自動射流滅火系統(tǒng)。其中，自動消防炮滅火系統(tǒng)為滅火裝置流量大于16L/s的自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)；噴射型自動射流滅火系統(tǒng)為滅火裝置流量不大于16L/s且不小于5L/s的自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)；噴灑型自動射流滅火系統(tǒng)為滅火裝置流量不大于16L/s且不小于5L/s的自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)[2]。

自動消防炮滅火系統(tǒng)、噴射型自動射流滅火系統(tǒng)和噴灑型自動射流滅火系統(tǒng)基本組成（圖1、圖2）。兩種系統(tǒng)僅裝置的噴頭樣式不同。

三、適用場景

自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)適用于各種類型和規(guī)模的建筑物，包括住宅樓、辦公樓、商場、學(xué)校、醫(yī)院、工廠等。此外，該系統(tǒng)也可適用于航空、鐵路領(lǐng)域等，實現(xiàn)對特定區(qū)域的火災(zāi)監(jiān)控和滅火[3]。

四、案例分析

榆林市西南新區(qū)會展中心位于榆林市西南新區(qū)榆橫八路兩側(cè)、懷遠(yuǎn)九街與懷遠(yuǎn)十三街之間。以舉辦國內(nèi)外大型展覽為主，總建筑面積15.8萬m2，包括地下地上建筑，內(nèi)含六座展廳建筑，配備國際會議中心、大型宴會廳及配套功能。其中，3號展廳為多層公共建筑，地下2層，地上4層，建筑高度24m，消防建筑高度22.70m，含4個中庭，中庭的屋頂高度最高為27m，整體呈現(xiàn)橢圓形形狀。本案例中庭高度為22m～27m，選用設(shè)計自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)的噴射型系統(tǒng)?，F(xiàn)場發(fā)生火情后，滅火系統(tǒng)自動啟動對應(yīng)著火區(qū)域就近滅火裝置進(jìn)行火災(zāi)位置掃描定位，鎖定著火點，報警信號傳給系統(tǒng)集中控制主機(jī)主機(jī)接收報警指令打開自動控制閥，向著火點實施滅火，無噴射死角，定位準(zhǔn)確，火源完全熄滅后關(guān)閉。滅火系統(tǒng)操作臺上設(shè)置手動切換按鈕，可用于人工手動啟停。

（一）確定設(shè)計參數(shù)、設(shè)備類型及數(shù)量

本案例設(shè)計于2019年，彼時自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[4]尚未發(fā)布，但考慮到項目使用功能的安全性和評審專家意見，采用了10L/s的單個噴射噴頭，與現(xiàn)行規(guī)范的要求吻合[5]。會展中心中庭的結(jié)構(gòu)為橢圓形狀，將噴頭和支架均勻分布在中庭周圍。

在確定設(shè)備布局時，需要考慮設(shè)備的安裝位置、高度、角度等因素，以確保設(shè)備正常運(yùn)行和有效滅火如圖3。

（二）設(shè)計管道以及閥門附件

供水管路布置成環(huán)狀管網(wǎng)，每臺噴射型自動射流滅火裝置的供水支管上設(shè)置水流指示器。管道系統(tǒng)包括主管道、分支管道、噴頭支架、噴頭等。圖4為中庭c區(qū)域設(shè)置的6個噴射型噴頭以及管線設(shè)計。

每個設(shè)備獨(dú)立配套信號閥、水流指示器、電磁閥。4個中庭設(shè)置4個模擬末端試水閥（圖5）。

（三）安裝和調(diào)試系統(tǒng)

按照設(shè)計，確保設(shè)備的安裝位置、高度、角度等符合設(shè)計要求。同時，需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和測試，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行和有效滅火。

結(jié)語

自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)具有以下優(yōu)點，主要從自動化、經(jīng)濟(jì)性和安全性三個方面進(jìn)行匯總[6]。自動化方面：自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化操作，無須人工干預(yù)，減少了人力資源的需求；系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控火災(zāi)現(xiàn)場情況，通過傳感器采集的數(shù)據(jù)，自動調(diào)整射流的方向和強(qiáng)度，提高了滅火效率；自動化報警系統(tǒng)能夠自動檢測火災(zāi)并及時發(fā)出警報，提醒相關(guān)人員采取相應(yīng)措施，減少了火災(zāi)造成的損失。經(jīng)濟(jì)性方面：自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)能夠減少人力資源的需求，降低了人工成本；系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控火災(zāi)現(xiàn)場，自動調(diào)整射流的方向和強(qiáng)度，提高了滅火效率，減少了滅火時間，降低了滅火成本；自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并采取相應(yīng)的措施，減少了火災(zāi)造成的損失，降低了維修和重建成本[7]。安全性方面：自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)能夠自動監(jiān)測火災(zāi)現(xiàn)場，減少了人員進(jìn)入危險區(qū)域的風(fēng)險，降低了人員傷亡的可能性；系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并采取措施，阻止火勢擴(kuò)大，減少火災(zāi)造成的危害和損失；自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測火災(zāi)現(xiàn)場，根據(jù)實時數(shù)據(jù)調(diào)整射流的方向和強(qiáng)度，提高了滅火效率，減少了火災(zāi)對周圍環(huán)境和人員的威脅。綜上所述，自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)在自動化、經(jīng)濟(jì)性和安全性方面具有諸多優(yōu)點。它能夠?qū)崿F(xiàn)自動化操作和實時監(jiān)控，提高滅火效率和節(jié)約人力資源，降低火災(zāi)造成的損失和人員傷亡，從而在火災(zāi)應(yīng)對和滅火工作中發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50084一2017自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB51427-2021自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]石小飛，郭汝艷.自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)設(shè)計中幾個問題淺析[J].給水排水，2023，59（02）：110-114.

[4]齊欣，楊丙杰，楊琦.自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)分析[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2022，41（07）：951-953.

[5]張武坤.自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)設(shè)計[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018，30（04）：21-23.

[6]張爽，包海峰，宋曉萌，等.《自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》淺析[J].給水排水，2013，49（S1）：440-442.

[7]魏麗，許友芹.自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)設(shè)計探討[J].山西建筑，2013，39（05）：105-106.