浅谈高层建筑自动喷淋灭火系统的设计

刘仕杰 梁鸿超

【摘要】目前，我国各地楼房火灾事故不断，给人民的生命财产造成很大损失，造成灾害的原因之一，就是消防设施的设计存在问题。自动喷淋灭火系统作为高层建筑灭火系统的核心，必须严格按照国家和部门相关规范和标准，充分引入和应用新技术、新工艺，结合实际进行灵活的设计。本文将对高层建筑自动喷淋灭火系统的设计作进一步的探讨分析，借此促进我国防火措施的完善。

【关键字】高层建筑，自动喷淋灭火，灭火系统，设计

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

一、引言

2011年12月12日17时10分，赣州市信丰县桃江御景小区二栋一28层高楼发生火灾，分布在不同的楼层的49位居民被困。2012年5月7日，温州市市区人民路的广源大厦发生火灾，造成21人死亡。近几年，高层建筑火灾事故接连不断的出现在人们的视野之中，这些楼房火灾，给社会带来了不安与动荡，给人民带来了损失与恐慌，因此，加强高层建筑防火、控火、灭火系统的设计、开发与更新，已经成为了当前高层建筑消防不得不解决的问题。

建筑物内的灭火系统根据灭火介质分为：自动水灭火系统、自动气体灭火系统（后者又分为二氧化碳灭火系统、卤代烷灭火系统）。根据系统构成和灭火过程可分为：室内消火栓灭火系统、室内自动喷淋水系统。目前工程上采用的自动气体灭火系统主要是指二氧化碳灭火系统和卤代烷（1211、1301）灭火系统。自动水灭火系统是建筑物内最主要的灭火系统，而其包含的湿式喷淋水灭火系统是当前建筑物中应用得最广泛的，是目前首选的灭火系统。

二、喷淋灭火系统的分类

目前消防自动喷淋灭火系统按喷头开闭形式分为闭式自动喷水灭火系统和开式自动喷水灭火系统，前者常用的灭火方式有湿式、干式和预作用自动灭火系统，后者有雨淋喷水、水幕和水喷雾灭火系统。

湿式自动喷水灭火系统，是世界上使用时间最长，应用最广泛，控火、灭火率最高的一种闭式自动喷水灭火系统，目前世界上已安装的自动喷水灭火系统中有70% 以上采用了湿式自动喷水灭火系统。干式自动喷水灭火系统是由湿式系统发展而来的，平时管网内充满压缩空气或氮气。系统由闭式喷头、管道系统、充气设备、干式报警阀、报警装置和供水设施等组成。预作用自动喷水灭火系统通常安装在那些既需要用水灭火但又绝对不允许发生非火灾跑水的地方，如图书馆、档案馆及计算机房等。雨淋喷水灭火系统主要适用于需大面积喷水，要求快速扑灭火灾的特别危险场所。水幕消防系统是由水幕喷头、管道和控制阀等组成的喷水系统，其作用是阻止、隔断火情，同时还可以与防火幕配合使用进行灭火，该系统主要是用来控制被保护物的表面温度及防止热辐射。水喷雾灭火系统是固定式自动灭火系统的一种类型，系统由雨淋阀、喷雾喷头、管路系统和火灾探测系统等组成，它是在自动喷水灭火系统的基础上发展起来的。

三、喷淋灭火系统组成及工作原理

1、喷淋灭火系统组成（以泡沫喷淋灭火系统为例将解）

系统主要由泡沫罐、比例混合器、湿式报警阀、泡沫液控制阀、压力泄放阀、控制管路及附件组成，详图1。

A 泡沫罐B 比例混合器C 湿式报警阀D 泡沫液控制阀E 压力泄放阀

1 泡沫罐进水口2 液位计排放阀(常闭) 3 泡沫液排/注阀(常闭) 4 液位计进液阀(常闭)5 液位计6 自动排气控制阀(常开) 7 排水阀(常闭) 8 排气/注液阀(常闭) 9 信号闸阀(常开) 10 水力警铃11 报警管道12 压力泄放阀的供水阀(常开) 13 泡沫罐供水控制阀(常开) 14 泡沫罐供水管道15 报警控制阀(常开) 16 节流孔板17 单向阀18 过滤器19控制管路进水阀(常开) 20 泡沫液断流阀(常开) 21 单向阀22 泡沫液排放管道23 系统独立总阀(常开) 24 泡沫液测试阀(常闭) 25 压力表和旋塞阀(常开) 26 控制管道27 泡沫控制阀的放液阀(常闭) 28 压力开关29 自动排气阀30 水流指示器31 闭式洒水喷头32区域阀(常开) 33 手动泄压阀(常闭) 34 控制管供水短管35 泡沫供水短管

图1喷淋灭火系统组成

2、喷淋灭火系统的工作原理

发生火灾时，室内温度会急剧上升，火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作，喷头开启，开始喷水，用来灭火。此时，管网中的水由静止变为流动，使水流指示器动作送出电信号，在报警控制器上指示某一区域已在喷水。由于喷头开启持续喷水泄压造成湿式报警阀上部水压低于下部水压，在压力差的作用下，原来处于关闭状态的湿式报警阀就自动开启，压力水通过报警阀流向灭火管网，同时打开通向水力警铃的通道，水流冲击水力警铃发出声响报警信号。控制中心根据水流指示器或压力开关的报警信号，自动启动消防水泵向系统加压供水，达到持续自动喷水灭火的目的。

四、高层建筑自动喷淋灭火系统设计

1、 喷头和管网的布置

喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流的部位, 使喷头的热敏元件在最短时间内受热动作。使喷头的洒水能够均匀分布, 不出现未被覆盖的空白, 也不出现过多的重复覆盖面积。按规定处理障碍物的遮挡, 若满足不了与障碍物的距离要求, 应增设喷头, 补偿因喷头的洒水受阻而不能达到的灭火水量。在工程设计中, 按规范要求设计人员一般多采用正方形或矩形的布置方式。自动喷水灭火系统配水管网的布置形式分为支管配水及环管配水, 但为了便于水力计算现均采用支管配水。

2、 高层建筑部分层自喷配水管入口应按要求减压

管道直径应经水力计算确定。配水管道的布置, 应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0. 4MPa。高层民用建筑火灾危险等级一般为中危险级, 自喷水泵是根据最高层最不利喷头工作压力经过计算而选择。高层建筑喷头的工作压力一般不小于0.05 MPa，但最低工作压力不应低于0.025 MPa。喷头的安装间距不宜超过2.4 m。高层建筑喷淋系统的喷水强度可取6L/(min•m2)，喷头的安装间距需满足喷水强度的要求。

3、报警阀的进出口均应设置信号阀

连接报警阀进出口的控制阀, 宜采用信号阀。一般在水流指示器及报警阀进口设置信号阀已经是常规设计, 很少遗漏。但规范要求在报警阀出口也要设信号阀或带锁具的阀门, 目的是防止误操作。

4、消防增压泵的设置问题（图3）

为保证建筑最高层消火栓或喷头的静压力值, 在高位水箱的水位差不够的情况下, 设计中我们一般在高位水箱处设置消防增压泵。首先, 增压泵的流量要满足1 股水柱或1 个喷头的水量; 其次, 增压泵的扬程不宜过大。由于高位水箱消防水位与顶层消火栓或喷头已有一定的位差, 规范要求的静压力值减去这个水位差就是增压泵的最小扬程, 所以增压泵的扬程一般只需要几米足以满足要求。

5、设置自动喷淋消防水泵

消防水泵是保证自动喷水灭火系统有足够的水量和水压的关键设备,在设计中必须注意满足以下要求: 非高压给水系统的一组消防水泵的吸水管不应少于两条,当其中一条检修或损坏时,另一条吸水管应仍能通过全部用水量。生产、生活和消防用水合用的泵房,当生活、生产用水量达到最大时,仍应能保证的消防用水量。宜采用自灌式引水方式自动喷水灭火系统的临时高压给水系统的消防水泵,每台应有独立的吸水管从消防水池或室外给水管网直接取水,以保证系统灭火用水。消防水泵一般应设有备用泵,备用泵的工作能力不应小于工作消防泵的最大泵。例如,某建筑物需设两台工作消防水泵,其中一台流量为30 升/秒,另一台流量为20 升/秒,则备用消防泵应选用30 升/秒的消防水泵。

五、结束语

高层建筑一旦发生火灾就会对人民生命财产造成巨大的危害，因此高层建筑建立以自动喷淋灭火系统为主体的灭火体系是非常必要的。自动喷淋灭火系统在高层建筑消防系统中占有极其重要的地位，我们必须在喷淋灭火系统设计技术方面不断提高，以适应经济发展要求，促进社会的安定繁荣和人民生活质量的提高。

参考文献：

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[2] 张健波.浅谈高层建筑自动喷淋灭火系统给水设计.城市建设理论研究.2011年19期

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[4] 赵慧生.高层建筑消防自动喷淋灭火系统设计及施工研究.中国集体经济.2011年7期

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[6] 李为之，周先敏.自动喷淋灭火系统性能测试方法. 科技创新导报.2007年第27期

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。