自动喷水灭火系统类型：消防物联网理论与实战

自动喷水灭火系统,按安装的喷头开闭形式不同分为闭式系统(包括湿式系统、干式系统、预作用系统、重复启闭预作用系统和自动喷水-泡沫联用系统)和开式系统(包括雨淋系统和水幕系统)两大类型。

(1)湿式系统

湿式系统是指准工作状态时管道内充满用于启动系统的有压水的闭式系统。湿式系统由闭式喷头、湿式报警阀组、管道系统、水流指示器、报警控制装置和末端试水装置、给水设备等组成,如图13.20所示。

图13.20　湿式系统组成示意图

1—水池;2—消防水泵;3—止回阀;4—闸阀;5—水泵接合器;6—消防水箱;7—湿式报警阀组;8—配水干管;9—水流指示器;10—配水管;11—配水支管;12—闭式喷头;13—末端试水装置;14—报警控制器;P—压力表;M—驱动电机

闭式喷头:具有释放机构的洒水喷头,在系统中起探测火警、启动系统喷水灭火的作用。根据热敏感元件不同,闭式喷头分为玻璃球喷头和易熔元件喷头。

湿式报警阀组:是使水能够自动单方向流入湿式系统同时进行报警的阀组,其作用是接通或切断水源、输出报警信号和防止水倒流、检验系统的供水装置和报警装置。主要组件有湿式报警阀、延迟器、水力警铃、压力开关、压力表、控制阀等。

水流指示器:将水流信号转换成电信号的一种报警装置,安装在每个防火分区和楼层的配水干管或配水管始端。其作用是及时报告发生火灾的部位。

报警控制装置:根据压力开关的信号,启动消防水泵向管网加压供水,持续自动喷水灭火的装置。

末端试水装置:安装在系统管网或分区管网的末端,设置在每个报警阀组控制的最不利点喷头处,检验系统启动、报警及联动等功能的装置。由试水阀、压力表以及试水接头组成。其工作压力不应低于0.1 MPa。

工作原理:火灾发生时,火源周围环境温度上升,火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作,喷头被打开,喷水灭火。此时,水流指示器由水的流动被感应并送出电信号,在报警控制器上显示某一区域已在喷水,湿式报警阀后的配水管道内的水压下降,使原来处于关闭状态的湿式报警阀开启,压力水流向配水管道。随着报警阀的开启,报警信号管路充水,压力水冲击水力警铃发出声响报警信号,同时,安装在管路上的压力开关接通发出相应的电信号,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。

湿式系统是自动喷水灭火系统中最基本的系统形式,在实际工程中最常用。其具有结构简单,施工、管理方便,灭火速度快,控火效率高,建设投资和经常管理费用省,适用范围广等优点,但其的使用受到环境温度的限制,适用于环境温度不低于4℃且不高于70℃的场所,根据《建规》规定,下列建筑或场所宜设置湿式系统:

①不小于50 000纱锭的棉纺厂的开包、清花车间,不小于5 000锭的麻纺厂的分级、梳麻车间,火柴厂的烤梗、筛选部位。

②占地面积大于1 500 m2或总建筑面积大于3 000 m2的单、多层制鞋、制衣、玩具及电子等类似生产的厂房。

③占地面积大于1 500 m2的木器厂房。

④泡沫塑料厂的预发、成型、切片、压花部位。

⑤高层乙、丙类厂房。

⑥建筑面积大于500 m2的地下或半地下丙类厂房。

⑦每座占地面积大于1 000 m2的棉、毛、丝、麻、化纤、毛皮及其制品的仓库。

⑧每座占地面积大于600 m2的火柴仓库。

⑨邮政建筑内建筑面积大于500 m2的空邮袋库。

⑩可燃、难燃物品的高架仓库和高层仓库。

设计温度高于0℃的高架冷库,设计温度高于0℃且每个防火分区建筑面积大于1 500 m2的非高架冷库。

总建筑面积大于500 m2的可燃物品地下仓库。

每座占地面积大于1 500 m2或总建筑面积大于3 000 m2的其他单层或多层丙类物品仓库。

一类高层公共建筑(除游泳池、溜冰场外)及其地下、半地下室。

二类高层公共建筑及其地下、半地下室的公共活动用房、走道、办公室和旅馆的客房、可燃物品库房、自动扶梯底部。

高层民用建筑内的歌舞娱乐放映游艺场所。

建筑高度大于100 m的住宅建筑。

特等、甲等剧场,超过1 500个座位的其他等级的剧场,超过2 000个座位的会堂或礼堂,超过3 000个座位的体育馆,超过5 000人的体育场的室内人员休息室与器材间等。

任一层建筑面积大于1 500 m2或总建筑面积大于3 000 m2的展览、商店、餐饮和旅馆建筑以及医院中同样建筑规模的病房楼、门诊楼和手术部。

设置送回风道(管)的集中空气调节系统且总建筑面积大于3 000 m2的办公建筑等。

藏书量超过50万册的图书馆。

大、中型幼儿园,总建筑面积大于500 m2的老年人照料设施。

总建筑面积大于500 m2的地下或半地下商店。

设置在地下或半地下或地上四层及以上楼层的歌舞娱乐放映游艺场所(除游泳场所外),设置在首层、二层和三层且任一层建筑面积大于300 m2的地上歌舞娱乐放映游艺场所(除游泳场所外)。

《人民防空工程设计防火规范》(GB 50098—2009)、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067—2014)、《飞机库设计防火规范》(GB 50284—2008)、《石油库设计规范》(GB 50074—2014)、《石油化工企业设计防火规范》(GB 50160—2008)、《钢铁冶金企业设计防火规范》(GB 50414—2018)等国家标准对自动喷水灭火系统的设置场所分别做了具体规定。

(2)干式系统

干式系统是准工作状态时配水管道内充满用于启动系统的有压气体的闭式系统。干式系统主要由闭式喷头、管网、干式报警阀组、充气设备、报警控制装置和末端试水装置、给水设施等组成,如图13.21所示。

图13.21　干式系统组成示意图

1—水池;2—水泵;3—止回阀;4—闸阀;5—水泵接合器;6—消防水箱;7—干式报警阀组;8—配水干管;9—水流指示器;10—配水管;11—配水支管;12—闭式喷头;13—末端试水装置;14—快速排气阀;15—电动阀;16—报警控制器;P—压力表;M—驱动电机(www.xing528.com)

干式报警阀组:是在其出口侧充以压缩气体,当气压低于某一定值时能使水自动流入喷水系统并进行报警的单向阀组。其作用是接通或切断水源、输出报警信号和防止水倒流、检验系统的供水装置和报警装置。其主要组件有干式报警阀、水力警铃、压力开关、压力表、控制阀等。

充气设备:向系统管网充装有压气体,使干式报警阀上下阀板压力保持平衡,当系统管网有轻微漏气时进行补气。配水管道内的气压值不宜小于0.03 MPa,且不宜大于0.05 MPa。

闭式喷头、报警控制装置和末端试水装置同湿式系统。

工作原理:平时,干式报警阀后配水管道及喷头内充满有压气体,用充气设备维持报警阀内气压大于水压,将水隔断在干式报警阀前,干式报警阀处于关闭状态。发生火灾时,闭式喷头受热开启首先喷出气体,排出管网中压缩空气,于是报警阀后管网压力下降,干式报警阀打开,同时,通向水力警铃和压力开关的报警信号管路充水,水流推动水力警铃发出声响报警信号,并通过压力开关启动消防水泵加压供水。干式系统的主要工作过程与湿式系统无本质区别,只是在喷头动作后有一个排气过程,这将影响灭火的速度和效果。因此,为使压力水迅速进入充气管网,缩短排气时间,及早喷水灭火,干式系统的配水管道应设快速排气阀。有压充气管道的快速排气阀入口前应设电磁阀。

干式系统设置场所和部位同湿式系统,适用于环境温度低于4℃或高于70℃的场所。

(3)预作用系统

预作用系统是指准工作状态时配水管道内不充水,由火灾自动报警系统作为探测元件,自动开启预作用报警阀组后,转换为湿式系统的闭式系统。

预作用系统主要由闭式喷头、预作用报警阀组、充气设备、管道系统、给水设备和火灾探测报警控制装置等组成。

预作用报警阀组:通过电动、气动、机械或其他方法进行开启,使水能够单方向流入预作用系统同时进行报警的一种单向阀组。由预作用报警阀、空气控制装置、气压维持装置和空气供给装置组成。预作用报警阀是由雨淋阀和湿式报警阀上下串接而成,雨淋阀位于供水侧,湿式报警阀位于系统侧而成为预作用阀组。

火灾探测报警控制装置:用于探测火灾,联动开启预作用报警阀组的装置。

闭式喷头和充气设备同干式系统。

工作原理:该系统在报警阀后的管道内平时无水、充以有压或无压气体,呈干式。发生火灾时,安装在保护区的感烟火灾探测器发出火警信号。火灾报警控制器或消防控制中心,接到报警信号后发出指令打开预作用报警阀组上的电磁阀,使报警阀开启,同时开启管网末端快速排气阀前的电动阀迅速放气。压力水流进系统侧管网,完成了预作用过程,变成湿式喷水系统,同时水力警铃发出报警,压力开关动作反馈给控制中心显示管路已充水,并启动消防泵。此时管道上安装闭式洒水喷头尚未释放,不会喷水。相关工作人员可主动采取适当行动将火扑灭,避免喷头动作水渍造成的损失。如果火灾控制不住继续发展,致使闭式喷头动作喷水灭火。

具有下列要求之一的场所适用预作用系统:

①系统处于准工作状态时,严禁管道漏水。

②严禁系统误喷。

③可替代干式系统。

(4)自动喷水-泡沫联用系统

自动喷水-泡沫联用系统是在自动喷水灭火系统的基础上,增设了泡沫混合液供给设备,并通过自动控制实现在喷头喷放初期的一段时间内喷射泡沫的一种高效灭火系统。其主要由自动喷水灭火系统和泡沫混合液供给装置、泡沫液输送管网等部件组成。

工作原理:当闭式喷头的玻璃球因火灾而爆破后,系统侧管网内的水向爆破的喷头流动(湿式报警阀同时被打开,从报警口流出的水经延时后驱动水力警铃报警),安装于支管上的水流指示器将水流信号传输到灭火控制器,延时器计时,延时期满后,控制器向电磁阀发出开启指令,打开电磁阀,两用控制阀打开,释放泡沫储罐内处于受压状态的泡沫灭火剂,泡沫灭火剂经管道流向比例混合器,形成一定比例的泡沫混合液流向喷头,并通过已爆破的喷头(或开式喷头)实施灭火。系统配有应急启动球阀,当电磁阀失效时,可用应急开启释放泡沫灭火剂。

下列场所宜设置自动喷水-泡沫联用系统:

①柴油机房、炼油厂、油罐区、运油轮、加油站、海上采油平台等可燃液体存在的场所。

②高危险的厂房或设备,如停车场、车库、飞机库、危险品仓库、电厂、发电机房、化工厂等场所。

(5)雨淋系统

雨淋系统是指由火灾自动报警系统或传动管控制,自动开启雨淋阀和启动消防水泵后,向开式洒水喷头供水的自动喷水灭火系统。雨淋系统由开式喷头、雨淋阀启动装置、雨淋阀组、管道以及供水设施等组成。

开式喷头:无释放机构的洒水喷头。

雨淋阀启动装置:用于探测火灾,开启雨淋阀的装置。启动方式可分为传动管启动或报警探测器联动启动。

雨淋阀组:用于雨淋系统、水幕系统和水喷雾系统,通过电动、机械或其他方法进行开启,使水能够单方向流入喷水系统同时进行报警的一种单向阀组。由控制阀、雨淋阀、水力警铃、压力开关、手动应急装置、压力表等组成。

工作原理:雨淋阀入口侧与进水管相通,出口侧接喷水灭火管路,平时雨淋阀处于关闭状态。发生火灾时,雨淋阀开启装置探测到火灾信号后,通过传动阀门自动释放掉传动管网中有压力的水,使传动管网中的水压骤然降低,于是雨淋阀在进水管的水压推动下瞬间自动开启,压力水便立即充满灭火管网,系统上所有开式喷头同时喷水,可以在瞬间喷出大量的水,覆盖或阻隔整个火区,实现对保护区的整体灭火或控火。

根据《建规》规定,下列建筑或场所应设置雨淋系统:

①火柴厂的氯酸钾压碾厂房,建筑面积大于100 m2且生产或使用硝化棉、喷漆棉、火胶棉、赛璐珞胶片、硝化纤维的厂房。

②乒乓球厂的轧坯、切片、磨球、分球检验部位。

③建筑面积大于60 m2或储存量大于2 t的硝化棉、喷漆棉、火胶棉、赛璐珞胶片、硝化纤维的仓库。

④日装瓶数量大于3 000瓶的液化石油气储配站的灌瓶间、实瓶库。

⑤特等、甲等剧场、超过1 500个座位的其他等级剧场和超过2 000个座位的会堂或礼堂的舞台葡萄架下部。

⑥建筑面积不小于400 m2的演播室,建筑面积不小于500 m2的电影摄影棚。

(6)水幕系统

水幕系统是指由开式洒水喷头或水幕喷头、雨淋报警阀组或感温雨淋报警阀等组成,用于防火分隔或防护冷却的开式系统。水幕系统按其用途不同,分为防火分隔水幕(密集喷洒形成水墙或水帘的水幕)和防护冷却水幕(冷却防火卷帘等分隔物的水幕)两种类型。

工作原理:当保护区发生火灾时,火灾探测器探测到火灾信号,通过火灾报警灭火控制器,直接打开雨淋阀的电磁阀,使压力腔的水快速排出,由于压力腔泄压,从而作用于阀瓣下部的水迅速推起阀瓣,水流即进入工作腔,流向整个管网喷水灭火(如值班人员发现火警也可以手动打开手动快开阀而实现雨淋阀的动作),同时一部分压力水流向报警管网,使水力警铃发出铃声报警、压力开关动作,给值班室发出信号指示或直接启动消防水泵供水。

根据《建规》规定,建筑下列部位宜设置水幕系统:

①特等、甲等剧场、超过1 500个座位的其他等级的剧场、超过2 000个座位的会堂或礼堂和高层民用建筑内超过800个座位的剧场或礼堂的舞台口及上述场所内与舞台相连的侧台、后台的洞口。

②应设置防火墙等防火分隔物而无法设置的局部开口部位。

③需要防护冷却的防火卷帘或防火幕的上部。