淺談預作用噴水滅火系統的設計要點

文/向晴 信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司 四川成都 610000

淺談預作用噴水滅火系統的設計要點

文/向晴 信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司 四川成都 610000

從預作用系統的工作原理入手，從系統控制、噴頭選用、充水時間以及排氣閥的設置四點上，進行歸納總結并提出設計建議。

預作用；滅火；設計

預作用噴水滅火系統已廣泛應用在嚴禁誤噴的民用、工業建筑，以及各種寒冷無采暖區域。系統主要由供水設施、充氣設備、預作用報警閥組、有壓氣體管網、噴頭以及火災探測裝置等組成。美國消防協會NFPA 13 將預作用系統分為：単連鎖（single-interlock）、雙連鎖（double-interlock），以及無連鎖（noninterlock）。國內《自動噴水滅火系統設計規范》（以下簡稱《噴規》）中的預作用系統僅僅指単連鎖系統（電氣単連鎖），本文主要討論単連鎖預作用系統的設計。

1、系統控制

預作用系統在準工作狀態下，報警閥后管道不充水，由空壓機維持管網氣體壓力在0.03～0.05 MPa（系統帶氣壓監測：設壓力開關，控制空壓機啟停或供氣管電磁閥開關）。當發生火情，設置在保護區內的火災探測器先于噴頭動作，發出信號開啟預作用報警閥中的電磁閥，泄放預作用閥隔膜室的壓力水，閥板在穩壓裝置的水壓推動下開啟，使閥后管網沖水。預作用閥開啟的同時完成三個動作：水流經過閥組內的壓力開關，開關動作發出指令開啟噴淋泵，并且關閉空壓機或者供氣管道上的電磁閥；水流推動水利警鈴發出報警。同時火災探測器發出的信號也開啟管網末端排氣閥前的電磁閥，使管道內氣體能順利排出。排氣充水完成，預作用系統轉為濕式系統。如果是誤操作開啟了報警閥組，或者是火情被控制住，噴頭沒有破裂，泵站內的泄壓閥開啟，保證系統不發生超壓。這時可以人工關閉噴淋泵，放盡管網余水，使系統恢復到準工作狀態。如果火情繼續發展，高溫使噴頭破裂，閉式噴頭開啟噴水滅火。此外還有一個啟泵信號，就是屋頂高位水箱-穩壓裝置出水管上的流量開關。以上是単連鎖系統的運行控制，在設計中應當注意以上幾個信號指令。

NFPA 13中的雙連鎖（double-interlock），是指開啟報警閥和排氣閥的觸發條件是火災探測器和噴頭同時動作，這就要求供氣管上的壓力開關在噴頭破裂管網氣壓下降至某個設定值時，發出信號，和火災探測器的信號一同作用開啟報警閥組和排氣閥，適用于嚴格禁止水誤噴的區域。而無連鎖（non-interlock）是指火災探測器和噴頭任何一個動作都可以啟動系統充水，這種控制方式比較少見。

2、噴頭選用

《噴規》6.1.4中規定：“干式系統、預作用系統應采用直立型噴頭或干式下垂型噴頭”。預作用系統充水之后排盡余水恢復到準工作狀態，如果安裝的是普通下垂型噴頭，噴頭的直立管內會有一段無法排除的積水。如果安裝在采暖房間內，噴頭誤噴會有水漬污染的危險，如果是在非采暖區域，管內積水結冰可能凍破管道，這樣都違背了設置預作用系統的初衷。有的項目考慮到干式下垂型噴頭造價較高，還是采用普通下垂型噴頭，系統重置時將噴頭挨個拆下來放盡余水，但筆者認為這種方法人為影響因素比較多，也不方便操作，不建議采用。

3、充水時間

預作用系統比干式系統的滅火效率更高，原因就在于預作用系統的噴頭一開啟就有水可噴，而這是由預作用系統的充水要求達到的。《噴規》中規定預作用系統的充水時間在2min內。系統充水時間與管網容積、系統流量存在以下關系：

V------預作用系統管網容積，即報警閥后所有管道的容積之和

Q------系統設計流量

T------充水時間＜2min

由上式可以看出，系統的設計流量確定以后，管網容積有一個上限值，容積越小，系統的充水時間也越小。但是這樣就意味著要增加報警閥組的數量，即增加成本又使系統復雜化。那么怎樣才能使一個報警閥組控制的噴頭數盡可能多呢？我們都知道，管道尺寸越小，管道體積就越小。有研究表明，在噴頭數量不變的情況下，將系統布置成主干管+分干管+小支管的形式，分干管一側的噴頭數量越少，管網總容積就越小。

4、排氣閥的設置

有一些設計者擔心排氣閥不能及時排出管網的氣體，在一個報警閥控制的管網內設置多個排氣閥。其實這是不必要的，首先，每個排氣閥都是一個潛在的漏氣點，其次，排氣閥多了，需要控制的電磁閥也會增加。其實不管排氣閥怎么設置，充水過程中管網內的氣體都是不可能被完全排出的。預作用系統的充水實際上是在自噴泵的水力推動下完成的。假設準工作狀態下氣體壓力為0.03MPa，充水完成后壓力為0.40MPa，這時候管網內沒有排走的氣體，其體積僅為準工作狀態下的0.075倍，這一點體積完全可以在噴頭開放后一瞬間就排掉了，并不影響噴頭的滅火效果。由于管網容積要求的特殊性，一個預作用報警閥很少有同時控制不同樓層的情況，因此每個報警閥只需在系統最高處配備一個排氣閥即可。

小結：

設計預作用噴水滅火系統首先要清楚它的控制原理，特別要注意各種信號采集、指令傳遞；預作用系統的下噴一定要選用干式下垂型噴頭；盡量將系統布置成主干管+分干管+小支管的形式，這樣可以有效減少管網容積，使一個報警閥能盡可能控制更多個噴頭；排氣閥設置在系統最高點，如果是多層，也可以每層設一個。

[1］GB 50084-2001.自動噴水滅火系統設計規范，2005版

[2］GB 50016-2014.建筑設計防火規范

[3］方汝清，余斌，朱振平.預作用自動噴水滅火系統的控制和運行。給水排水，2001，27（9），61～63

[4］張留霞.預作用自動噴水滅火系統的設計探討。給水排水，2009，35，388～392