自動滅火系統的選擇與應用技術探討

自動滅火系統的選擇與應用技術探討

李云浩 ¹，        黃曉家^2,3，       張兆憲⁴

（1.北京市海淀區消防支隊，北京100094；2.中國中元國際工程公司，北京100089；3.南華大學，湖南衡陽400121；4.上海金盾消防設備**有限公司，上海201318）

摘要：我國規范對于自動滅火系統的選擇逐步放開．自動滅火系統的選擇和應用已成為消防工程設計的重點。從規范出發．給出自動滅火系統的滅火機理、性能和適應性以及系統選擇影響因子和選擇原則，為消防工程設計提供依據。

    關鍵詞：自動滅火系統；滅火機理；選擇原則

    中圖分類號：X924．4，TU89  文獻標志碼：B

    文章編號：1009—0029（2011）11一1026—04

GB 50045—95(1 995年版)《高層民用建筑設計防火規范》第7．6．7條規定自備發電機房應采用氣體滅火系統，2001年版規定自備發電機房、燃油燃氣鍋爐房應設置水噴霧滅火系統．2005年版第7．6．6條規定自備發電機房、燃油燃氣鍋爐房宜設置自動噴水滅火系統。而且，GB50016—2006《建筑設計防火規范》第8．5節自動滅火系統的設置場所在我國**引入了“應設置……．宜采用……”的模式，如第8．5．1條“下列場所應設置自動滅火系統．除不宜用水保護或滅火者以及本規范另有規定者外，宜采用自動噴水滅火系統”；第8．5．4條“下列場所應設置自動滅火系統，且宜采用水噴霧滅火系統”；第8.5.5條“下列場所應設置自動滅火系統，且宜采用氣體滅火系統”等。這種表述模式在我國消防規范中**應用，是適應時代發展的需要。  

  為適應新技術和設備的要求，規范的修訂給自動滅火系統的選擇提供了可能性，也給工程技術人員提供了項目**的可能性，在工程設計中可以根據防護目的和技術要求選擇合適的自動滅火系統。規范的修訂不僅一體現有效保護和**可靠性，也更加注重經濟合理性。在工程中選擇自動滅火系統是重要的環節，其合理性對工程的消防**和造價有巨大的影響，應給予充分的重視。

  從滅火機理出發，根據不同滅火系統的滅火有效性、適應性、可靠性以及**性、環境友好性、綠色生態性、經濟合理性等方面給出自動滅火系統的選擇應用原則。

1 自動滅火系統的性能與適用性

  近10年來我國的消防規范逐步建立健全，為自動滅火系統的選擇應用提供了技術法規依據．但在其具體 工程中仍然要有所判斷和選擇，要從各種滅火系統的滅火機理和功能出發，依據其適用的火災類型、火災規模，根據產品技術提出適用的環境條件和工程技術要求。

自動滅火系統的性能、適用性、火火機理、適用的火災類型、火災規模和使用場所的環境條件等基本條件。如表1所示。

    水是冷卻滅火，自動噴水只能適應A類火災，當噴頭噴水水滴更細時可變為水噴霧和細水霧系統，適用范圍更廣。水能撲救深位火災。固定消防炮相當于大的消火栓，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，與自動噴水滅火系統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。

    盡管氣體滅火系統適用于撲救各類火災。但除二氧化碳能撲救表面和深位火災外，其他僅能撲滅表面火災。氣體滅火系統主要機理是化學和窒息．也存在七氟丙烷物理冷卻+化學滅火的鹵代烷替代物滅火系統等。氣體滅火主要適用于表面火災，盡快撲救火災，及時恢復被保護場所的工作狀態，強調商業連續性和完整性。二氧化碳因能在物體表面形成凝結水而吸收二氧化碳形成碳酸腐蝕．且凝結水還可能造成短路，在要求快速恢復工作的使用高性能計算機、通信器材等場所不適用，當然，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。1301以及氯代烷替代物在滅火時能產生各種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，也可用于A類火災，高倍泡沫可用于A類火災時設置圍擋。

   干粉滅火系統和氣溶膠系統與氣體滅火系統基本一致，屬于化學滅火系統。干粉滅火系統是采用氮氣作動力的自動滅火系統。氣溶膠是采用燃燒做動力的自動滅火系統，兩者只是驅動系統不一樣，因為有一定的殘留物，所以在要求無污染的場所不宜采用。

    火探管滅火系統近年在我國有所發展，美國早期主要用于撲滅汽車火災．近年在我國推廣到建筑物內，我國一些省市有地方標準。該系統主要應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探測系統等；另外火災規模和類型對于火探管的滅火劑輸送有一定影響．對火災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。

水系統的自動噴水火火速度較慢，氣體干粉等化學速度很快，泡沫滅火次之，有時考慮快速滅火可以幾種滅火系統相結合，當火災規模大或復燃的可能性大又要求快速滅火時應采用氣體滅火+水冷卻或泡沫滅火+水冷卻。大功率A類火災滅火應采用自動噴水的水系滅火系統，其他各類大功率火災都需要相應的滅火劑滅火。水作為冷卻系統冷卻，能有效防止火災進一步蔓延，這就是為什么B、C、D類火災也需要水來冷卻。

2 選擇應用影響因子與原則

各種滅火系統選擇的影響因子首先是滅火效率和性能，其次是財產、生命**、經濟性、建筑物條件指標，各種滅火系統的影響因子見表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滅火的滅火的滅火劑（130l、干粉、氣溶膠等）、窒息滅火的惰性氣體(CO₂、IG541等)、泡沫、細水霧(水噴霧)、自動噴水、滅火效率由表2各指標表示。筆者在大量的研究中發現，氣體、泡沫、細水霧、水噴霧和自動噴水滅火系統滅火時間和滅火劑用量依次增加．自動噴水滅火系統滅火劑用量*大滅火時間*長．但相對*可靠，滅火成功率為95％以上。

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生次生災害，如水系統的水漬損失、化學滅火的腐蝕、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IG541，二氧化碳能產生凝結水形成碳酸而腐蝕物品。當被保護物要求損失*小、水漬損失*小、滅火劑對物品無污染時應考慮氣體滅火系統，通常這些場所存在貴重物品或必須盡快恢復使用。

2.3建筑條件

不同滅火系統由于其本身的性能而適用于不同建筑和保護區，為保證滅火效率，應選在適當滅火系統。

2.3.1 整體和局部

自動噴水滅火系統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。

2.3.2 作用面積和保護區

自動噴水滅火系統的作用面積根據火災案例和滅火保護率確定，大量統計表明自動噴水滅火系統滅火成功率在95%—98%之間，各國認定的系統作用面積幾乎一致；ESFR噴頭按12個噴頭作用面積設計，而試驗時要求滅火開啟的噴頭數不能超過6個，有100%的裕度。水噴霧滅火系統設計流量控制系統的大小，通常為10000L/min左右。

氣體滅火系統為全淹沒系統，必須是在是整個空間作為一個防護區，并沒有嚴格的保護面積規定．我國規范規定了防護區面積的大?。饕菑墓?/span>1211規范開始，一是哈龍1211毒性大，防護區面積大不宜疏散；二是防護區面積越大．保護區體積越大，系統儲瓶和管網體積就越大，滅火劑在管網和儲瓶中的殘留就越多，不經濟；三是輸送距離受阻力的影響而限制作用面積。

2.3.3 距離

    濕式自動噴水滅火系統沒有距離限制，而其他系統幾乎都有限制，主要是考慮響應時間、充水時間、噴頭*低壓力要求等；如水噴霧系統規定響應時間為45 s。預作用自動噴水系統充水時間為2 min，干式系統為l min等，都對系統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域外．還可以采用電磁閥．如超高速水噴霧滅火系統。響應時間為O．15s，就是在噴頭前端設置電磁閥。

    氣體滅火系統的輸送距離受滅火劑噴放時間、噴頭*低壓力值以及管網體積同滅火劑體積之間的關系的影響。

2.3.4 噴頭*大安裝高度

    水系、干粉、泡沫滅火系統要求滅火劑直接作用于著火面，水系滅火系統噴頭安裝高度根據水滴達到著火表面而確定；氣體滅火、超細干粉滅火系統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，我國規范

規定常規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僅規定快速響應噴頭*

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**規定非倉庫類高大空間噴

頭安裝高度，分別為18．3、30 m，且規定不能采用擴展覆蓋面噴頭，僅能采用標準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 m左右．細水霧內置霧化噴嘴，一般根據壓力大小有效噴射距離在3～6 m，而水力霧化在高壓12 MPa時有效噴射距離可達9 m。

(3)水炮或自動跟蹤射流滅火系統。  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。

（4）氣體滅火系統。 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，當安裝高度低于1.5時，其保護面積適當減小。

參考文獻
   [1]FM Global Property Loss Prevention Data Sheets 3—26,Fire proteetion water demand

for nonstorage sprinklered properties[s]．2011
[2]FM Global Property Loss Prevention Data Sheets 3—26，Fire protection water demand

for nonstorage sprinklered properties [s]．2008．
[3]GB 50219—95，水噴霧滅火系統設計規范[s]
[4]GB 50338—2003，固定消防炮滅火系統設計規范[s]．
[5]吉冬梅．黃曉家，張兆憲．等．氣體滅火系統選擇應用技術研究[]]．消防科學與技術2008．27

（11）：820--823．
[6]黃曉家，姜文源．自動噴水滅火系統設手冊[M]．北京：中國建筑工業出版社，2002．
[7]胡雪彥．火探管式自動探火滅火系統在電廠中的應用[J]．消防科學與技術，2010，29(9)：794

—796．
[8]黃曉家，吳易平．廚房火災危險性分析與專用滅火裝置[j]．消防科學與技術，2007，26(4)：

406—408．
作者簡介：李云浩（1971—）男，河北保定人，北京市海淀區消防支隊副支隊長，碩士，主要從事
主要從事

防火監督檢查工作，北京市海淀區西北旺三街12號，100094.
收稿日期：2011—06—28

自動滅火系統的類型

滅火機理

適合撲救的火災類型

火災類型

火災規模

*大安裝高度和距離/m

規范

自動噴水滅火系統

干/預/濕系統

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；干式預作用有距離（系統充水時間）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，CMDA噴頭FM在2008年標準中已有NFPA13

自動噴水—泡沫系統

冷卻+隔離

A、B

水幕系統

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

快速響應噴頭

冷卻

作用面積

NFPA13，高9m，距離不限

住宅噴頭

冷卻

一定規模（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

局部應用系統

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

冷卻

A、B、C、E

不限，設定流量為10000L/min

高按有效射程（一般3m內，）距離有一定的限制（系統響應時間）

GB50219目前**修訂

細水霧滅火系統

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

水

冷卻

A

不限

高、距離不限、產品確定

GB50338

泡沫

冷卻+隔離

A、B

不限

干粉

化學

C

一定規模

自動尋的射流滅火系統

水

冷卻

A

不限

高限制為6-20m, 距離不限

國家規范正在編制中

泡沫

冷卻+隔離

A、B

清潔氣體滅火系統

1211

化學

A、B、C、E表面火災。CO2可深位火災

不限（規模小于自動噴水，通常為初期小規?；馂模?/span>

噴頭保護高度5-6.5m。*小0.3m，距離有限制

GBJ 110—87

1301

化學

GB 50163—92

***00

冷卻+化學

GB 50370

IG541

物理窒息

低壓/高壓CO2

物理窒息

GB50193-93,1999年版

背壓式

根據滅火劑

距離*大可達200m

文獻[s]

氣溶膠滅火系統

化學

高度6.3/*小0.3m，距離明顯限制

火探管滅火系統

***00

冷卻

一定規模

高度很小可達200m

無國家規范，有地方規范

CO2

物理窒息

一定規模

泡沫滅火系統

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

不限

高倍泡沫

隔離

A、B

不限

干粉滅火系統

化學

A、B、C、E

不限

GB50347—2004

廚房滅火系統

廚房專用滅火劑

化學+冷卻

K

一定規模，鍋灶的大小決定

有效射程2m，距離 不宜大于20m

無國家規范，有協會標準

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

火探管滅火系統

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

對圍護結構的破壞性

無

輕微

有

小

無

適用火災類型

1

2

2

1

2

2

2

3

4

2

環境友好型

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

內在**性

好

較好

不好

好

較好

好

較好

較好

好

好

滅火劑再充裝經濟性

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

保護區密封，開口流失補償，圍護結構承壓1200Kpa，CO2、IG541因壓力增加大，對圍護結構構成破壞力

對圍護結構沒有要求，與保護對象有距離要求

保護區密閉，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，2代表A、B、C、D類火災，3代表A、B類火災，4代表K類火災