探討預作用自動噴水滅火系統(tǒng)的設計要點

劉云春

（云南省設計院集團有限公司 云南昆明 650228）

0 引言

預作用系統(tǒng)，是現(xiàn)代建筑中越來越常見的消防滅火設施，既能及時撲滅火災、有效保護生命和財產(chǎn)安全，又能避免誤噴和管道漏水。該系統(tǒng)兼具濕式、干式系統(tǒng)的優(yōu)點，又可避免濕式、干式系統(tǒng)的缺點。但預作用系統(tǒng)與常規(guī)的濕式系統(tǒng)不同，為了確保系統(tǒng)能夠可靠運行，技術人員應結(jié)合規(guī)范要求和目前的產(chǎn)品特性，進一步明確預作用系統(tǒng)的設計要點。

1 預作用系統(tǒng)工作原理與控制

預作用系統(tǒng)，是在準工作狀態(tài)下不充水，發(fā)生火災時由火災自動報警系統(tǒng)、充氣管道上的壓力開關連鎖控制預作用裝置和啟動消防水泵，向配水管道供水的閉式系統(tǒng)[1]。系統(tǒng)由預作用裝置、充氣裝置（非必須）、水流指示器、閉式噴頭、管道和供水設施等組成，同時通過火災自動報警系統(tǒng)配合完成。

消防水泵的啟動方式包含自動控制、消防控制室（盤）遠程控制（即遠程手動控制）和消防水泵房現(xiàn)場應急操作三種。其中，自動啟泵方式為火災自動報警系統(tǒng)參與控制啟動消防水泵，即，以“火災探測器或手動報警按鈕、充氣管道上的壓力開關”作為報警信號傳至消防控制室（盤）。消防聯(lián)動控制盤為自動狀態(tài)下，將上述信號作為觸發(fā)信號，消防連通控制器自動啟動消防泵。另外，按照最新“噴規(guī)”，預作用系統(tǒng)的直接啟泵方式，還新增了“消防水泵出水干管上設置的壓力開關”和“高位水箱出水管上的流量開關”作為控制信號直接啟泵。以上三種自動啟泵方式任意一種均應能直接啟動消防水泵。

預作用裝置的啟動方式包含自動控制、消防控制室（盤）遠程控制（即遠程手動控制）和預作用裝置處現(xiàn)場手動應急操作三類。其中，自動控制的方式，是在消防聯(lián)動控制盤為自動狀態(tài)下，通過報警系統(tǒng)的觸發(fā)信號控制報警閥組的電磁閥開啟，預作用閥的隔膜空間中存儲水流被釋放出來，壓力閥板在水壓的推動下也轉(zhuǎn)換到開啟狀態(tài)，從而開啟報警閥組。而按照管網(wǎng)內(nèi)是否充氣，可分為不充氣單連鎖系統(tǒng)和充氣雙連鎖系統(tǒng)。不充氣單連鎖系統(tǒng)的報警信號為“同一報警區(qū)域兩只及兩只以上獨立的感煙火災探測器、或一只感煙火災探測器與一只手動火災報警按鈕”，同時閉式噴頭受熱爆破排氣后方可噴水滅火，用于準工作狀態(tài)下嚴禁誤噴的場所；充氣雙連鎖系統(tǒng)的報警信號，為“火災探測器或手動火災報警按鈕”與“充氣管道上壓力開關”，此壓力開關是根據(jù)閉式噴頭受熱爆破排氣時，有壓氣體管道的壓力是否達到設定值而判定補氣裝置的啟閉并傳遞信號，用于準工作狀態(tài)下嚴禁管道充水的場所。另外還存在一種無連鎖系統(tǒng)，適用于建筑內(nèi)無探測裝置、噴頭動作時允許水進入報警閥后管道的場所。

預作用系統(tǒng)啟動程序復雜，在系統(tǒng)設計時須將各個環(huán)節(jié)的控制要求（包括消防水泵控制、穩(wěn)壓泵控制、補氣裝置控制、預作用裝置控制、泄壓閥控制、快速排氣閥控制以及消防控制室監(jiān)視要求）提供給電氣專業(yè)，實施時應嚴密完善機電專業(yè)工程內(nèi)容，并做好調(diào)試工作，方可在火災時按照預定程序啟動系統(tǒng)并在平時能夠做到防止誤噴和漏水。

2 預作用系統(tǒng)的設計要點

在系統(tǒng)設計時，其設計參數(shù)（噴水強度、作用面積、持續(xù)噴水時間和噴頭間距等）的選擇與濕式系統(tǒng)基本相同，只是當采用雙連鎖系統(tǒng)時系統(tǒng)的作用面積須乘以1.3的倍數(shù)。

2.1 管網(wǎng)布置

“噴規(guī)”規(guī)定自動噴水滅火系統(tǒng)水平設置的管道宜有坡度，而對于預作用系統(tǒng)來說，此規(guī)定尤為重要，其目的在于火災時充水易于排氣，而在滅火、檢測或維修后恢復準工作狀態(tài)之前盡量排盡積水。

以二層煙葉倉庫為例，建筑內(nèi)設置預作用系統(tǒng)，一層頂板為平板，結(jié)構(gòu)無坡度，二層頂板為中間高兩側(cè)低的坡屋面。為方便排氣、排水，自噴管網(wǎng)在布置時，可結(jié)合頂板的形式分別布置。二層管網(wǎng)必須在屋脊位置設置快速排氣閥，如果配水干管布置在屋脊位置，則屋面低的兩側(cè)配水管末端須分別設置泄水閥，如果配水干管布置在屋面低的兩側(cè)，只須配水干管起端設置泄水閥，如果配水干管布置在屋面低的一側(cè)，則須配水干管起端和配水管末端均設置泄水閥；相對而言，一層管網(wǎng)的布置相對靈活，可設置為單坡，最不利點可作為最高點，設置快速排氣閥，管網(wǎng)起端設置泄水管，如若一個報警閥只控制一個防火分區(qū)，不設水流指示器，還可直接在報警閥前端設置泄水管，但如果單坡坡長較長，導致標高低的部位對建筑層高影響較大，還可以調(diào)整配水干管的位置，所有配水支管坡向配水管，配水管坡向配水干管。

另外，“噴規(guī)”對預作用系統(tǒng)充水時間有要求，單連鎖系統(tǒng)不宜超過2min，雙連鎖系統(tǒng)不宜超過1min。為保證發(fā)生火災時，管道內(nèi)能迅速排氣、充水，快速排氣閥的選型應根據(jù)計算確定，可參考國標圖集01SS105中CARX復合式排氣閥的性能進行選擇。此外，有壓氣體管道的快速排氣閥前還應設置電動閥。同時，還設計時還應控制報警閥后配水管道的容積，因充水時間取決于排氣閥排氣速度和水流速度，變量較多，計算排偏復雜，可參考《全國民用建筑工程設計技術措施（給水排水）》表7.2.5的經(jīng)驗值，雖規(guī)范規(guī)定一套預作用裝置控制的灑水噴頭不宜超過800只，但實際控制的噴頭數(shù)量更少。

值得一提的是，對于補氣雙連鎖系統(tǒng)來說，補氣裝置為預作用系統(tǒng)的重要設備，是判定預作用裝置啟閉的一個重要信號，還可以通過有壓氣體檢測管道判定管網(wǎng)系統(tǒng)是否嚴密。

2.2 噴頭選擇

按照“噴規(guī)”，預作用系統(tǒng)適用于最大凈空高度不超過8m的民用建筑、廠房和最大凈空高度不超過9m的倉庫，超過9m的貨架倉庫可增設貨架內(nèi)噴頭。即，預作用系統(tǒng)僅能選擇標準覆蓋面積灑水噴頭和擴大覆蓋面積灑水噴頭。

在實際工程中，采用預作用系統(tǒng)的高堆垛倉庫亦為常見。依然以煙葉倉庫為例，煙葉裝入煙包堆放在建筑內(nèi)，建筑高度大于9m，而煙葉受水漬侵害后無法使用的特殊性，設置自動噴水滅火系統(tǒng)時要求系統(tǒng)在準工作狀態(tài)時，嚴禁誤噴、嚴禁管道漏水，故煙葉倉庫廣泛采用預作用系統(tǒng)。對于最大凈空高度＞9m的堆垛型倉庫，也常采用早期抑制快速響應噴頭，由于快速響應噴頭有一個快速響應的熱敏元件，該元件比普通傳統(tǒng)型噴頭反應更快，在火災初期可以迅速作用于撲滅火災、抑制火災，具有熱響應時間迅速、噴水流量大的特點，若在預作用系統(tǒng)中使用，與預作用系統(tǒng)嚴禁誤噴、嚴禁管道漏水的設計初衷相悖，故早期抑制快速響應噴頭僅適用于濕式系統(tǒng)。而最新“噴規(guī)”中，新增倉庫型特殊應用噴頭設計參數(shù)，可用于最大凈空高度≤12m的倉庫，但僅適用于濕式系統(tǒng)，預作用系統(tǒng)或干式系統(tǒng)的設計參數(shù)尚未提供。結(jié)合即將實施的國家標準《自動噴水滅火系統(tǒng)第22部分：特殊應用噴頭》（GB 5135.22—2019），倉庫型特殊應用噴頭（CMSA噴頭）公稱流量系數(shù)包含K161、K242、K282和K363，其熱敏元件為易熔元件、或玻璃球，響應時間系數(shù)（RTI）值應位于80（m·s）0.5-350（m·s）0.5 之間即可，實為標準響應灑水噴頭。從噴頭性能、動作方式和響應時間上來講，倉庫型特殊應用噴頭應該可以用于預作用系統(tǒng)或干式系統(tǒng)。

在FMGLOBAL的財產(chǎn)防損數(shù)據(jù)冊中，當選用干式系統(tǒng)、直立式噴頭時，噴頭的最低工作壓力為0.1MPa，作用面積內(nèi)開放噴頭數(shù)為24只，動作溫度為140℃；當選用濕式系統(tǒng)、直立式噴頭時，噴頭最低工作壓力為0.1MPa，作用面積內(nèi)開放噴頭數(shù)為24只，動作溫為70℃[2]。國外技術經(jīng)驗也表明，倉庫型特殊應用噴頭可用于濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)，只是動作溫度不同。

倉庫型熱特殊應用噴頭為新型產(chǎn)品，技術尚不成熟，也沒有滿足國內(nèi)CCCF認證標準的產(chǎn)品。希望國內(nèi)市場上的產(chǎn)品能盡快取得相關認證，同時從規(guī)范層面也能提供相應的技術支持，以便于工程項目在推進時，能選擇與之匹配又經(jīng)濟可行的方案。

3 結(jié)論

綜上所述，雖然預作用系統(tǒng)與濕式系統(tǒng)在外觀形式上大致相同，但設計初衷與濕式系統(tǒng)完全不同，從而在控制、管網(wǎng)布置甚至于噴頭的選擇上也相去甚遠。因此，設計人員、技術管理人員應完全掌握預作用系統(tǒng)的工作原理、設計和運行要點，方可使其兼具濕式和干式系統(tǒng)的優(yōu)勢發(fā)揮作用。同時，工程人員還應積極了解市場產(chǎn)品情況，對此系統(tǒng)尚完善之處如有技術上的進展，應與時俱進，將先進、優(yōu)良的技術和產(chǎn)品應用于實際工程中，使系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定可靠。