閉式自動噴水

孫學會

[摘要] 介紹了閉式自動噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)的優(yōu)點、組成、滅火原理、設計要求，設計步驟和計算方法。同時結合民用建筑的工程實例，提出了閉式自動噴水-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)泡沫罐的布置方案，供設計參考。

[關鍵詞] 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

閉式自動噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)是把自動噴水與泡沫系統(tǒng)的優(yōu)點有機結合起來，作為一種新型有效的滅火系統(tǒng)寫入新的《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》中，現(xiàn)已越來越多的應用于民用建筑中，對可燃、易燃液體火災和固體的撲滅，如Ⅰ類地下汽車庫、危險品倉庫、飛機倉庫、柴油發(fā)電機房等。一些經(jīng)濟發(fā)達城市的消防部門要求Ⅰ類地下汽車庫必須設自動噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)，下面主要介紹的是汽車庫采用閉式自動噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)。

一、 本滅火系統(tǒng)有如下特點：

1、 能迅速撲滅B類火災，滅火時間短。

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 了滅火時間，減少了財產(chǎn)損失。

3、 節(jié)約水量，本滅火系統(tǒng)先噴泡沫滅火，然后噴水進一步冷卻，比單獨閉式自動噴水滅火更有效的控制了初期火災，故節(jié)約了水量，并防止其復燃。

4、 本系統(tǒng)比單獨泡沫滅火系統(tǒng)結構簡單，經(jīng)濟，特別適用于閉式自動噴水系統(tǒng)改為自動噴水-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)，在普通濕式自動噴水滅火系統(tǒng)中并聯(lián)相關組件即可，能有效減少設備投資和滅火后的處理工作。

二、 系統(tǒng)組件

本系統(tǒng)組件除閉式自動噴水組件濕式報警閥、壓力開關、水力警鈴、水流指示器、信號閥等以外，還有泡沫液罐（內貯有泡沫液）、比例混合器、泡沫罐供水信號閥、泡沫液控制閥等。泡沫液罐為內帶橡膠囊的壓力容器，橡膠囊內有泡沫液，發(fā)生火災時，水進入泡沫罐的水室，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。比例混合器用來調節(jié)系統(tǒng)水與泡沫液之間比例，使之達到設計要求，水與泡沫液混合后成為泡沫混合液進入管網(wǎng)。泡沫罐供水信號閥用來控制泡沫液控制閥的開啟，通過入口水流來開啟它。泡沫液控制閥用來釋放泡沫液罐中泡沫液進入比例混合器。

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，橡膠囊內的泡沫液在囊外水壓的作用下，壓入泡沫液控制閥的進口端， 同時，系統(tǒng)壓力水通過控制管道也進入泡沫液控制閥的控制腔，使泡沫控制閥處于關閉狀態(tài)。火災發(fā)生時，滅火系統(tǒng)進入動作狀態(tài)，閉式噴頭噴水，水流指示器動作，濕式報警閥開啟，消防水泵啟動，消防水進入管網(wǎng)；同時，壓力水打開泡沫罐供水信號閥，把控制管道中的壓力水泄放掉，使泡沫控制閥自動開啟，在水壓的作用下，泡沫罐中的泡沫濃縮液通過泡沫液控制閥，比例混合器的低壓區(qū)，和從主管道進入比例混合器的水混合成為泡沫混合液，輸入管網(wǎng)到噴頭進行滅火。

四、 設計要求

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

五、設計步驟

1、按《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》要求布置噴頭，確定報警閥，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、計算系統(tǒng)轉換時間

式中t ——系統(tǒng)轉換時間，min；

Vg——從比例混合器到最不利噴頭處管道的容積，L，計算時參見下表；

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：由于管道的內徑接近公稱直徑，此容積按公稱直徑計算，并使計算結果更安全。

4 ——滿足轉換時間不大于3min時的系統(tǒng)流量，L/s；如t >3 min，則需要對系統(tǒng)配管和管徑做調整，減小比例混合器到最不利點噴頭的距離，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)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》第5.0.1條確定；

S —― 噴水強度 L /（min·m2）

C —— 泡沫液的百分比濃度，一般碳氫化合物為3%，極性溶劑為6%；地下汽車庫采用6%的水成膜泡沫液。

T —— 系統(tǒng)作用時間，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.計算舉例

某地下汽車庫停車共753輛，為Ⅰ類停車庫，共9個防火分區(qū)，若每個防火分區(qū)設一個泡沫液罐，費用太高，投資大，占用房間面積大，也不方便管理，優(yōu)化設計后，按每3個防火分區(qū)共用一個泡沫液罐設計，按按最不利防火分區(qū)最不利點進行設計計算。

[解] 1） 本項目危險等級為中危險Ⅱ級，噴水強度8L/Min.M？，作用面積160M？，滅火用水量30L/s，滅火時間1小時。濕式報警閥組及水成泡沫液儲罐分設在3個設備間內，并分別接至各防火分區(qū)相應的泡沫比例混合器。發(fā)生火災時，系統(tǒng)產(chǎn)生不小于4L/S的6%泡沫混合液，自噴水至噴泡沫轉換時間小于3min，先繪出自動噴水滅火系統(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度，計算出管道容積為：

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)轉換時間為：

==2.95min<3min

4） 計算出泡沫液罐容積：

系統(tǒng)作用時間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 水成膜泡沫液儲罐，共三個。

5）管材選用

自動噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)管材與濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的管材相同，采用內外壁熱鍍鋅鋼管。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罐到比例混合器之間的管道采用不銹鋼管，是因為此段管道長期與泡沫液接觸，泡沫液對管道有一定的腐蝕性。此外泡沫液控制閥也應采用銅或不銹鋼材質。

五、 結束語

自動噴水-泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)在設計時應綜合考慮，合理布置泡沫液儲罐位置，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)驗在進行設計時，比例混合器至最不利點管道長度只能為100米左右，管道管徑選用DN150時很難滿足轉換時間不大于3min的要求，管徑一般取DN100為宜，但這又與《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》第8.0.7條矛盾，需與當?shù)叵啦块T溝通解決此問題。

參考文獻

1 《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50084—2001，2005年版

2 《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50151-92，2000年版

3 《汽車庫.修車庫.停車廠設計防火規(guī)范》GB50067-97