自動滅火系統(tǒng)的選擇與應(yīng)用技術(shù)探討

李云浩 ¹，        黃曉家^2,3，       張兆憲⁴

（1.北京市海淀區(qū)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(xué)，湖南衡陽400121；4.上海金盾消防設(shè)備**有限公司，上海201318）

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

    關(guān)鍵詞：自動滅火系統(tǒng)；滅火機理；選擇原則

    中圖分類號：X924．4，TU89  文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)計防火規(guī)范》第7．6．7條規(guī)定自備發(fā)電機房應(yīng)采用氣體滅火系統(tǒng)，2001年版規(guī)定自備發(fā)電機房、燃油燃?xì)忮仩t房應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)．2005年版第7．6．6條規(guī)定自備發(fā)電機房、燃油燃?xì)忮仩t房宜設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。而且，GB50016—2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第8．5節(jié)自動滅火系統(tǒng)的設(shè)置場所在我國**引入了“應(yīng)設(shè)置……．宜采用……”的模式，如第8．5．1條“下列場所應(yīng)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)．除不宜用水保護或滅火者以及本規(guī)范另有規(guī)定者外，宜采用自動噴水滅火系統(tǒng)”；第8．5．4條“下列場所應(yīng)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，且宜采用水噴霧滅火系統(tǒng)”；第8.5.5條“下列場所應(yīng)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，且宜采用氣體滅火系統(tǒng)”等。這種表述模式在我國消防規(guī)范中**應(yīng)用，是適應(yīng)時代發(fā)展的需要。  

  為適應(yīng)新技術(shù)和設(shè)備的要求，規(guī)范的修訂給自動滅火系統(tǒng)的選擇提供了可能性，也給工程技術(shù)人員提供了項目**的可能性，在工程設(shè)計中可以根據(jù)防護目的和技術(shù)要求選擇合適的自動滅火系統(tǒng)。規(guī)范的修訂不僅一體現(xiàn)有效保護和**可靠性，也更加注重經(jīng)濟合理性。在工程中選擇自動滅火系統(tǒng)是重要的環(huán)節(jié)，其合理性對工程的消防**和造價有巨大的影響，應(yīng)給予充分的重視。

  從滅火機理出發(fā)，根據(jù)不同滅火系統(tǒng)的滅火有效性、適應(yīng)性、可靠性以及**性、環(huán)境友好性、綠色生態(tài)性、經(jīng)濟合理性等方面給出自動滅火系統(tǒng)的選擇應(yīng)用原則。

1 自動滅火系統(tǒng)的性能與適用性

  近10年來我國的消防規(guī)范逐步建立健全，為自動滅火系統(tǒng)的選擇應(yīng)用提供了技術(shù)法規(guī)依據(jù)．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(tǒng)的滅火機理和功能出發(fā)，依據(jù)其適用的火災(zāi)類型、火災(zāi)規(guī)模，根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)提出適用的環(huán)境條件和工程技術(shù)要求。

自動滅火系統(tǒng)的性能、適用性、火火機理、適用的火災(zāi)類型、火災(zāi)規(guī)模和使用場所的環(huán)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(yīng)A類火災(zāi)，當(dāng)噴頭噴水水滴更細(xì)時可變?yōu)樗畤婌F和細(xì)水霧系統(tǒng)，適用范圍更廣。水能撲救深位火災(zāi)。固定消防炮相當(dāng)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(tǒng)，與自動噴水滅火系統(tǒng)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(shè)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(tǒng)適用于撲救各類火災(zāi)。但除二氧化碳能撲救表面和深位火災(zāi)外，其他僅能撲滅表面火災(zāi)。氣體滅火系統(tǒng)主要機理是化學(xué)和窒息．也存在七氟丙烷物理冷卻+化學(xué)滅火的鹵代烷替代物滅火系統(tǒng)等。氣體滅火主要適用于表面火災(zāi)，盡快撲救火災(zāi)，及時恢復(fù)被保護場所的工作狀態(tài)，強調(diào)商業(yè)連續(xù)性和完整性。二氧化碳因能在物體表面形成凝結(jié)水而吸收二氧化碳形成碳酸腐蝕．且凝結(jié)水還可能造成短路，在要求快速恢復(fù)工作的使用高性能計算機、通信器材等場所不適用，當(dāng)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(tǒng)。1301以及氯代烷替代物在滅火時能產(chǎn)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(zāi)，也可用于A類火災(zāi)，高倍泡沫可用于A類火災(zāi)時設(shè)置圍擋。

   干粉滅火系統(tǒng)和氣溶膠系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)基本一致，屬于化學(xué)滅火系統(tǒng)。干粉滅火系統(tǒng)是采用氮氣作動力的自動滅火系統(tǒng)。氣溶膠是采用燃燒做動力的自動滅火系統(tǒng)，兩者只是驅(qū)動系統(tǒng)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(tǒng)近年在我國有所發(fā)展，美國早期主要用于撲滅汽車火災(zāi)．近年在我國推廣到建筑物內(nèi)，我國一些省市有地方標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)主要應(yīng)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(zāi)探測系統(tǒng)等；另外火災(zāi)規(guī)模和類型對于火探管的滅火劑輸送有一定影響．對火災(zāi)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(tǒng)的自動噴水火火速度較慢，氣體干粉等化學(xué)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(tǒng)相結(jié)合，當(dāng)火災(zāi)規(guī)模大或復(fù)燃的可能性大又要求快速滅火時應(yīng)采用氣體滅火+水冷卻或泡沫滅火+水冷卻。大功率A類火災(zāi)滅火應(yīng)采用自動噴水的水系滅火系統(tǒng)，其他各類大功率火災(zāi)都需要相應(yīng)的滅火劑滅火。水作為冷卻系統(tǒng)冷卻，能有效防止火災(zāi)進一步蔓延，這就是為什么B、C、D類火災(zāi)也需要水來冷卻。

2 選擇應(yīng)用影響因子與原則

各種滅火系統(tǒng)選擇的影響因子首先是滅火效率和性能，其次是財產(chǎn)、生命**、經(jīng)濟性、建筑物條件指標(biāo)，各種滅火系統(tǒng)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(jù)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(xué)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(xì)水霧(水噴霧)、自動噴水、滅火效率由表2各指標(biāo)表示。筆者在大量的研究中發(fā)現(xiàn)，氣體、泡沫、細(xì)水霧、水噴霧和自動噴水滅火系統(tǒng)滅火時間和滅火劑用量依次增加．自動噴水滅火系統(tǒng)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(chǎn)生次生災(zāi)害，如水系統(tǒng)的水漬損失、化學(xué)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(chǎn)生凝結(jié)水形成碳酸而腐蝕物品。當(dāng)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(yīng)考慮氣體滅火系統(tǒng)，通常這些場所存在貴重物品或必須盡快恢復(fù)使用。

2.3建筑條件

不同滅火系統(tǒng)由于其本身的性能而適用于不同建筑和保護區(qū)，為保證滅火效率，應(yīng)選在適當(dāng)滅火系統(tǒng)。

2.3.1 整體和局部

自動噴水滅火系統(tǒng)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(gòu)筑物整體保護；火探管僅用于保護局部的控制柜等；細(xì)水霧可用于整體保和局部保護。

2.3.2 作用面積和保護區(qū)

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

氣體滅火系統(tǒng)為全淹沒系統(tǒng)，必須是在是整個空間作為一個防護區(qū)，并沒有嚴(yán)格的保護面積規(guī)定．我國規(guī)范規(guī)定了防護區(qū)面積的大小．主要是從哈龍1211規(guī)范開始，一是哈龍1211毒性大，防護區(qū)面積大不宜疏散；二是防護區(qū)面積越大．保護區(qū)體積越大，系統(tǒng)儲瓶和管網(wǎng)體積就越大，滅火劑在管網(wǎng)和儲瓶中的殘留就越多，不經(jīng)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(tǒng)沒有距離限制，而其他系統(tǒng)幾乎都有限制，主要是考慮響應(yīng)時間、充水時間、噴頭*低壓力要求等；如水噴霧系統(tǒng)規(guī)定響應(yīng)時間為45 s。預(yù)作用自動噴水系統(tǒng)充水時間為2 min，干式系統(tǒng)為l min等，都對系統(tǒng)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(qū)域外．還可以采用電磁閥．如超高速水噴霧滅火系統(tǒng)。響應(yīng)時間為O．15s，就是在噴頭前端設(shè)置電磁閥。

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

2.3.4 噴頭*大安裝高度

    水系、干粉、泡沫滅火系統(tǒng)要求滅火劑直接作用于著火面，水系滅火系統(tǒng)噴頭安裝高度根據(jù)水滴達(dá)到著火表面而確定；氣體滅火、超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)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(tǒng)，我國規(guī)范

規(guī)定常規(guī)非侖庫類噴頭安裝高度為8 m，非倉庫類大空間可達(dá)到12 m。美國NFPAl3僅規(guī)定快速響應(yīng)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(guī)定非倉庫類高大空間噴

頭安裝高度，分別為18．3、30 m，且規(guī)定不能采用擴展覆蓋面噴頭，僅能采用標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面的專用噴頭等。

    (2)水噴霧和細(xì)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(xì)水霧內(nèi)置霧化噴嘴，一般根據(jù)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(dá)9 m。

(3)水炮或自動跟蹤射流滅火系統(tǒng)。  因水柱能更有力地穿透火焰和煙霧到達(dá)著火表面，因而能撲救更大的火災(zāi)。

（4）氣體滅火系統(tǒng)。 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(dāng)安裝高度低于1.5時，其保護面積適當(dāng)減小。

參考文獻(xiàn)
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[2]FM Global Property Loss Prevention Data Sheets 3—26，F(xiàn)ire protection water demand

for nonstorage sprinklered properties [s]．2008．
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[5]吉冬梅．黃曉家，張兆憲．等．氣體滅火系統(tǒng)選擇應(yīng)用技術(shù)研究[]]．消防科學(xué)與技術(shù)2008．27

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—796．
[8]黃曉家，吳易平．廚房火災(zāi)危險性分析與專用滅火裝置[j]．消防科學(xué)與技術(shù)，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(qū)消防支隊副支隊長，碩士，主要從事
主要從事

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

自動滅火系統(tǒng)的類型

滅火機理

適合撲救的火災(zāi)類型

火災(zāi)類型

火災(zāi)規(guī)模

*大安裝高度和距離/m

規(guī)范

自動噴水滅火系統(tǒng)

干/預(yù)/濕系統(tǒng)

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(yù)作用有距離（系統(tǒng)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(xiàn)，CMDA噴頭FM在2008年標(biāo)準(zhǔn)中已有NFPA13

自動噴水—泡沫系統(tǒng)

冷卻+隔離

A、B

水幕系統(tǒng)

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(yīng)噴頭

冷卻

作用面積

NFPA13，高9m，距離不限

住宅噴頭

冷卻

一定規(guī)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(yīng)用系統(tǒng)

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(tǒng)

冷卻

A、B、C、E

不限，設(shè)定流量為10000L/min

高按有效射程（一般3m內(nèi)，）距離有一定的限制（系統(tǒng)響應(yīng)時間）

GB50219目前**修訂

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

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(guī)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(tǒng)

水

冷卻

A

不限

高、距離不限、產(chǎn)品確定

GB50338

泡沫

冷卻+隔離

A、B

不限

干粉

化學(xué)

C

一定規(guī)模

自動尋的射流滅火系統(tǒng)

水

冷卻

A

不限

高限制為6-20m, 距離不限

國家規(guī)范正在編制中

泡沫

冷卻+隔離

A、B

清潔氣體滅火系統(tǒng)

1211

化學(xué)

A、B、C、E表面火災(zāi)。CO2可深位火災(zāi)

不限（規(guī)模小于自動噴水，通常為初期小規(guī)模火災(zāi)）

噴頭保護高度5-6.5m。*小0.3m，距離有限制

GBJ 110—87

1301

化學(xué)

GB 50163—92

***00

冷卻+化學(xué)

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(jù)滅火劑

距離*大可達(dá)200m

文獻(xiàn)[s]

氣溶膠滅火系統(tǒng)

化學(xué)

高度6.3/*小0.3m，距離明顯限制

火探管滅火系統(tǒng)

***00

冷卻

一定規(guī)模

高度很小可達(dá)200m

無國家規(guī)范，有地方規(guī)范

CO2

物理窒息

一定規(guī)模

泡沫滅火系統(tǒng)

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(zāi)

不限

高倍泡沫

隔離

A、B

不限

干粉滅火系統(tǒng)

化學(xué)

A、B、C、E

不限

GB50347—2004

廚房滅火系統(tǒng)

廚房專用滅火劑

化學(xué)+冷卻

K

一定規(guī)模，鍋灶的大小決定

有效射程2m，距離 不宜大于20m

無國家規(guī)范，有協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)

細(xì)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(tǒng)

火探管滅火系統(tǒng)

自噴

水噴霧

細(xì)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(chǎn)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(jié)構(gòu)的破壞性

無

輕微

有

小

無

適用火災(zāi)類型

1

2

2

1

2

2

2

3

4

2

環(huán)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(nèi)在**性

好

較好

不好

好

較好

好

較好

較好

好

好

滅火劑再充裝經(jīng)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(huán)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(qū)密封，開口流失補償，圍護結(jié)構(gòu)承壓1200Kpa，CO2、IG541因壓力增加大，對圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)成破壞力

對圍護結(jié)構(gòu)沒有要求，與保護對象有距離要求

保護區(qū)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(zāi)，2代表A、B、C、D類火災(zāi)，3代表A、B類火災(zāi)，4代表K類火災(zāi)