淺談預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計要點

向晴

【摘要】從預(yù)作用系統(tǒng)的工作原理入手，從系統(tǒng)控制、噴頭選用、充水時間以及排氣閥的設(shè)置四點上，進行歸納總結(jié)并提出設(shè)計建議。

【關(guān)鍵詞】預(yù)作用；滅火；設(shè)計

預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在嚴禁誤噴的民用、工業(yè)建筑，以及各種寒冷無采暖區(qū)域。系統(tǒng)主要由供水設(shè)施、充氣設(shè)備、預(yù)作用報警閥組、有壓氣體管網(wǎng)、噴頭以及火災(zāi)探測裝置等組成。美國消防協(xié)會NFPA 13 將預(yù)作用系統(tǒng)分為：単連鎖（single-interlock）、雙連鎖（double-interlock），以及無連鎖（non-interlock）。國內(nèi)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱《噴規(guī)》）中的預(yù)作用系統(tǒng)僅僅指単連鎖系統(tǒng)（電氣単連鎖），本文主要討論単連鎖預(yù)作用系統(tǒng)的設(shè)計。

1、 系統(tǒng)控制

預(yù)作用系統(tǒng)在準工作狀態(tài)下，報警閥后管道不充水，由空壓機維持管網(wǎng)氣體壓力在0.03～0.05 MPa（系統(tǒng)帶氣壓監(jiān)測：設(shè)壓力開關(guān)，控制空壓機啟停或供氣管電磁閥開關(guān)）。當發(fā)生火情，設(shè)置在保護區(qū)內(nèi)的火災(zāi)探測器先于噴頭動作，發(fā)出信號開啟預(yù)作用報警閥中的電磁閥，泄放預(yù)作用閥隔膜室的壓力水，閥板在穩(wěn)壓裝置的水壓推動下開啟，使閥后管網(wǎng)沖水。預(yù)作用閥開啟的同時完成三個動作：水流經(jīng)過閥組內(nèi)的壓力開關(guān)，開關(guān)動作發(fā)出指令開啟噴淋泵，并且關(guān)閉空壓機或者供氣管道上的電磁閥；水流推動水利警鈴發(fā)出報警。同時火災(zāi)探測器發(fā)出的信號也開啟管網(wǎng)末端排氣閥前的電磁閥，使管道內(nèi)氣體能順利排出。排氣充水完成，預(yù)作用系統(tǒng)轉(zhuǎn)為濕式系統(tǒng)。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(nèi)的泄壓閥開啟，保證系統(tǒng)不發(fā)生超壓。這時可以人工關(guān)閉噴淋泵，放盡管網(wǎng)余水，使系統(tǒng)恢復(fù)到準工作狀態(tài)。如果火情繼續(xù)發(fā)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(wěn)壓裝置出水管上的流量開關(guān)。以上是単連鎖系統(tǒng)的運行控制，在設(shè)計中應(yīng)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(fā)條件是火災(zāi)探測器和噴頭同時動作，這就要求供氣管上的壓力開關(guān)在噴頭破裂管網(wǎng)氣壓下降至某個設(shè)定值時，發(fā)出信號，和火災(zāi)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(qū)域。而無連鎖（non-interlock）是指火災(zāi)探測器和噴頭任何一個動作都可以啟動系統(tǒng)充水，這種控制方式比較少見。

2、 噴頭選用

《噴規(guī)》6.1.4中規(guī)定：“干式系統(tǒng)、預(yù)作用系統(tǒng)應(yīng)采用直立型噴頭或干式下垂型噴頭”。預(yù)作用系統(tǒng)充水之后排盡余水恢復(fù)到準工作狀態(tài)，如果安裝的是普通下垂型噴頭，噴頭的直立管內(nèi)會有一段無法排除的積水。如果安裝在采暖房間內(nèi)，噴頭誤噴會有水漬污染的危險，如果是在非采暖區(qū)域，管內(nèi)積水結(jié)冰可能凍破管道，這樣都違背了設(shè)置預(yù)作用系統(tǒng)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(tǒng)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(yù)作用系統(tǒng)比干式系統(tǒng)的滅火效率更高，原因就在于預(yù)作用系統(tǒng)的噴頭一開啟就有水可噴，而這是由預(yù)作用系統(tǒng)的充水要求達到的。《噴規(guī)》中規(guī)定預(yù)作用系統(tǒng)的充水時間在2min內(nèi)。系統(tǒng)充水時間與管網(wǎng)容積、系統(tǒng)流量存在以下關(guān)系：

V------預(yù)作用系統(tǒng)管網(wǎng)容積，即報警閥后所有管道的容積之和

Q------系統(tǒng)設(shè)計流量

T------充水時間<2min

由上式可以看出，系統(tǒng)的設(shè)計流量確定以后，管網(wǎng)容積有一個上限值，容積越小，系統(tǒng)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(shù)量，即增加成本又使系統(tǒng)復(fù)雜化。那么怎樣才能使一個報警閥組控制的噴頭數(shù)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(shù)量不變的情況下，將系統(tǒng)布置成主干管+分干管+小支管的形式，分干管一側(cè)的噴頭數(shù)量越少，管網(wǎng)總?cè)莘e就越小。

4、 排氣閥的設(shè)置

有一些設(shè)計者擔(dān)心排氣閥不能及時排出管網(wǎng)的氣體，在一個報警閥控制的管網(wǎng)內(nèi)設(shè)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(shè)置，充水過程中管網(wǎng)內(nèi)的氣體都是不可能被完全排出的。預(yù)作用系統(tǒng)的充水實際上是在自噴泵的水力推動下完成的。假設(shè)準工作狀態(tài)下氣體壓力為0.03MPa，充水完成后壓力為0.40MPa，這時候管網(wǎng)內(nèi)沒有排走的氣體，其體積僅為準工作狀態(tài)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(wǎng)容積要求的特殊性，一個預(yù)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(tǒng)最高處配備一個排氣閥即可。

小結(jié)：

設(shè)計預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)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(yù)作用系統(tǒng)的下噴一定要選用干式下垂型噴頭；盡量將系統(tǒng)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(wǎng)容積，使一個報警閥能盡可能控制更多個噴頭；排氣閥設(shè)置在系統(tǒng)最高點，如果是多層，也可以每層設(shè)一個。

參考文獻：

[1]GB 50084-2001.自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，2005版

[2]GB 50016-2014.建筑設(shè)計防火規(guī)范

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

[4]張留霞.預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計探討。給水排水，2009，35，388～392