閉式自動(dòng)噴水

孫學(xué)會(huì)

[摘要] 介紹了閉式自動(dòng)噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)、組成、滅火原理、設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)步驟和計(jì)算方法。同時(shí)結(jié)合民用建筑的工程實(shí)例，提出了閉式自動(dòng)噴水-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)泡沫罐的布置方案，供設(shè)計(jì)參考。

[關(guān)鍵詞] 泡沫液罐 泡沫液 泡沫混合液 比例混合器 壓力泄放閥 泡沫液控制閥

閉式自動(dòng)噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)是把自動(dòng)噴水與泡沫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，作為一種新型有效的滅火系統(tǒng)寫入新的《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，現(xiàn)已越來(lái)越多的應(yīng)用于民用建筑中，對(duì)可燃、易燃液體火災(zāi)和固體的撲滅，如Ⅰ類地下汽車庫(kù)、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)、飛機(jī)倉(cāng)庫(kù)、柴油發(fā)電機(jī)房等。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市的消防部門要求Ⅰ類地下汽車庫(kù)必須設(shè)自動(dòng)噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)，下面主要介紹的是汽車庫(kù)采用閉式自動(dòng)噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)。

一、 本滅火系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

1、 能迅速撲滅B類火災(zāi)，滅火時(shí)間短。

2、 水成膜泡沫能將油品表面迅速覆蓋，使油面不能接觸空氣，因此，縮短 了滅火時(shí)間，減少了財(cái)產(chǎn)損失。

3、 節(jié)約水量，本滅火系統(tǒng)先噴泡沫滅火，然后噴水進(jìn)一步冷卻，比單獨(dú)閉式自動(dòng)噴水滅火更有效的控制了初期火災(zāi)，故節(jié)約了水量，并防止其復(fù)燃。

4、 本系統(tǒng)比單獨(dú)泡沫滅火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，特別適用于閉式自動(dòng)噴水系統(tǒng)改為自動(dòng)噴水-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)，在普通濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中并聯(lián)相關(guān)組件即可，能有效減少設(shè)備投資和滅火后的處理工作。

二、 系統(tǒng)組件

本系統(tǒng)組件除閉式自動(dòng)噴水組件濕式報(bào)警閥、壓力開關(guān)、水力警鈴、水流指示器、信號(hào)閥等以外，還有泡沫液罐（內(nèi)貯有泡沫液）、比例混合器、泡沫罐供水信號(hào)閥、泡沫液控制閥等。泡沫液罐為內(nèi)帶橡膠囊的壓力容器，橡膠囊內(nèi)有泡沫液，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，水進(jìn)入泡沫罐的水室，利用水壓將泡沫液擠出橡膠囊。本系統(tǒng)的泡沫液應(yīng)采用水成膜泡沫，一般分為AFFF水成膜泡沫液和 ATC/AFFF抗水成膜泡沫液兩種，混合比分別為3%和6%兩種。比例混合器用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)水與泡沫液之間比例，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求，水與泡沫液混合后成為泡沫混合液進(jìn)入管網(wǎng)。泡沫罐供水信號(hào)閥用來(lái)控制泡沫液控制閥的開啟，通過(guò)入口水流來(lái)開啟它。泡沫液控制閥用來(lái)釋放泡沫液罐中泡沫液進(jìn)入比例混合器。

三、 滅火原理

滅火系統(tǒng)示意圖見下圖示，在備用狀態(tài)下，泡沫液罐罐殼和橡膠囊之間充滿壓力水，橡膠囊內(nèi)的泡沫液在囊外水壓的作用下，壓入泡沫液控制閥的進(jìn)口端， 同時(shí)，系統(tǒng)壓力水通過(guò)控制管道也進(jìn)入泡沫液控制閥的控制腔，使泡沫控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，滅火系統(tǒng)進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)，閉式噴頭噴水，水流指示器動(dòng)作，濕式報(bào)警閥開啟，消防水泵啟動(dòng)，消防水進(jìn)入管網(wǎng)；同時(shí)，壓力水打開泡沫罐供水信號(hào)閥，把控制管道中的壓力水泄放掉，使泡沫控制閥自動(dòng)開啟，在水壓的作用下，泡沫罐中的泡沫濃縮液通過(guò)泡沫液控制閥，比例混合器的低壓區(qū)，和從主管道進(jìn)入比例混合器的水混合成為泡沫混合液，輸入管網(wǎng)到噴頭進(jìn)行滅火。

四、 設(shè)計(jì)要求

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)滿足《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.0.1條和第5.0.8條的要求，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于3min，持續(xù)噴泡沫時(shí)間不小于10min，則噴水時(shí)間不小于50min。轉(zhuǎn)換時(shí)間即為系統(tǒng)由開始噴水到噴泡沫的時(shí)間，由于濃縮泡沫液與水混合后的液體在流體力學(xué)特性上與普通自來(lái)水幾乎相同，因此自動(dòng)噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)的管道計(jì)算可同普通水計(jì)算方法相同，由此轉(zhuǎn)換時(shí)間可以理解為在4 L/s流量時(shí)，系統(tǒng)自泡沫液罐經(jīng)過(guò)比例混合器到最不利3只噴頭之間的水的排放時(shí)間，在較大系統(tǒng)中，如配水管徑較大、配水管較長(zhǎng)，則很難滿足此條，所以，配水管不宜過(guò)長(zhǎng)，管徑以不大于DN100為好，比例混合器、泡沫液貯罐、濕式報(bào)警閥應(yīng)合理布置。

五、設(shè)計(jì)步驟

1、按《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求布置噴頭，確定報(bào)警閥，泡沫液罐，比例混合器的位置。

2、連接管線和初步確立管徑。

3、計(jì)算系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時(shí)間

式中t ——系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時(shí)間，min；

Vg——從比例混合器到最不利噴頭處管道的容積，L，計(jì)算時(shí)參見下表；

公稱直徑（mm）

25

32

40

50

65

容積 （L/m）

0.491

0.804

1.256

1.963

3.317

公稱直徑（mm）

80

100

125

150

容積 （L/m））

5.024

7.850

12.277

17.663

注：由于管道的內(nèi)徑接近公稱直徑，此容積按公稱直徑計(jì)算，并使計(jì)算結(jié)果更安全。

4 ——滿足轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于3min時(shí)的系統(tǒng)流量，L/s；如t >3 min，則需要對(duì)系統(tǒng)配管和管徑做調(diào)整，減小比例混合器到最不利點(diǎn)噴頭的距離，或縮小局部管段管徑，直到t ≤3 min為止。

4、泡沫液罐容積計(jì)算：

泡沫液罐容積V為有效容量V1備用量V2 及充滿泡沫液罐到比例混合器

之間管道的泡沫液用量V3三者之和。

V1 = A×S×C×T×K

式中V1—— 泡沫液罐有效容量，L；

A —― 作用面積，m2 ，根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.0.1條確定；

S —― 噴水強(qiáng)度 L /（min·m2）

C —— 泡沫液的百分比濃度，一般碳?xì)浠衔餅?%，極性溶劑為6%；地下汽車庫(kù)采用6%的水成膜泡沫液。

T —— 系統(tǒng)作用時(shí)間，min，不小于10min。

K——安全系數(shù)，通常取1.15.

V2 = Vg·C

式中V2 ——— 泡沫液罐備用量，L；

Vg—— 同上；

C —— 同上。

泡沫液罐容積

V = V1 + V2 + V3= A×S×C×T×K + Vg×C+ V3

式中V3 ——泡沫罐到比例混合器之間的管道容積，L

5.計(jì)算舉例

某地下汽車庫(kù)停車共753輛，為Ⅰ類停車庫(kù)，共9個(gè)防火分區(qū)，若每個(gè)防火分區(qū)設(shè)一個(gè)泡沫液罐，費(fèi)用太高，投資大，占用房間面積大，也不方便管理，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，按每3個(gè)防火分區(qū)共用一個(gè)泡沫液罐設(shè)計(jì)，按按最不利防火分區(qū)最不利點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

[解] 1） 本項(xiàng)目危險(xiǎn)等級(jí)為中危險(xiǎn)Ⅱ級(jí)，噴水強(qiáng)度8L/Min.M？，作用面積160M？，滅火用水量30L/s，滅火時(shí)間1小時(shí)。濕式報(bào)警閥組及水成泡沫液儲(chǔ)罐分設(shè)在3個(gè)設(shè)備間內(nèi)，并分別接至各防火分區(qū)相應(yīng)的泡沫比例混合器。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生不小于4L/S的6%泡沫混合液，自噴水至噴泡沫轉(zhuǎn)換時(shí)間小于3min，先繪出自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)平面圖。

2）根據(jù)平面圖量出從比例混合器到最不利噴頭處管道的各管徑長(zhǎng)度，計(jì)算出管道容積為：

Vg =0.491×3+0.804×6+1.256×3+1.963×4+3.317×2.7+5.024×2.9+7.850×85=708.69L

3） 系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時(shí)間為：

==2.95min<3min

4） 計(jì)算出泡沫液罐容積：

系統(tǒng)作用時(shí)間T取10min，泡沫罐到比例混合器之間的管道管徑為DN40。

V= A×S×C×T×K + Vg×C+ V3 =160×8×0.06×10×1.20+ 708.69×

0.06+1.256×70=1013.64L，選用1500L 水成膜泡沫液儲(chǔ)罐，共三個(gè)。

5）管材選用

自動(dòng)噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)管材與濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的管材相同，采用內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管。DN<80采用螺紋連接，DN>80采用卡箍式連接。特殊之處為泡沫液儲(chǔ)罐到比例混合器之間的管道采用不銹鋼管，是因?yàn)榇硕喂艿篱L(zhǎng)期與泡沫液接觸，泡沫液對(duì)管道有一定的腐蝕性。此外泡沫液控制閥也應(yīng)采用銅或不銹鋼材質(zhì)。

五、 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮，合理布置泡沫液儲(chǔ)罐位置，既能滿足規(guī)范要求，又能節(jié)省投資，便于集中管理的原則，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，比例混合器至最不利點(diǎn)管道長(zhǎng)度只能為100米左右，管道管徑選用DN150時(shí)很難滿足轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于3min的要求，管徑一般取DN100為宜，但這又與《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.0.7條矛盾，需與當(dāng)?shù)叵啦块T溝通解決此問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

1 《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50084—2001，2005年版

2 《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50151-92，2000年版

3 《汽車庫(kù).修車庫(kù).停車廠設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50067-97