建筑消防系统应用技术：启动并喷水

系统的启动包括自闭式喷头开启并喷水、湿式阀开启及配套压力开关输出信号，直至消防供水泵自动启动并达到运行状态的全过程。

设置场所发生火灾后，首先驱动起火点上方的闭式喷头，闭式喷头开启后应立即按不低于应用压力的工作压力向其保护区域持续喷水。

建筑物内的物品被点燃后，产生的烟气依靠热浮力上升至顶板（或称“天花板”，包括吊顶、楼板或屋面板等）后沿水平方向流散。顶板下水平流散烟气流的温度，自起火点上方沿烟气流散范围径向递减，并首先加热邻近起火点的闭式喷头。在大面积场所内顶板下自由流散的烟气流，烟气层的厚度较薄，与闭式喷头热敏元件之间形成对流传热过程；面积较小场所与顶板下存在具有挡烟作用的分隔物的场所，自由流散的烟气流会很快遭遇阻挡，使烟气积聚并使烟气层厚度逐渐增大，流速减慢，并逐渐淹没闭式喷头，对热敏元件形成对流与传导双重加热作用。

在顶板下烟气逐渐加热闭式喷头的过程中，响应时间指数小的喷头，热敏元件升温速度快，反之则升温速度慢。当热敏元件的温度由室温上升至闭式喷头的公称动作温度时，热敏元件动作，释放机构脱落，闭式喷头在系统稳压压力的作用下开启。

玻璃泡喷头受热时，玻璃泡内的工作液膨胀，当玻璃泡的温度达到公称动作温度时，玻璃泡在工作液的热膨胀作用下被撑碎，使喷头开启；易熔合金喷头在热敏元件的温度达到公称动作温度时，易熔合金熔化，释放机构脱落，使闭式喷头开启。

设置场所中的起火点，与喷头的相对位置往往存在三种情况：位于某只喷头的下方、位于某2只喷头的下方或者是位于某4只喷头的下方。起火点上方首先开启的闭式喷头，一般为1只、2只或3只。即使起火点位于4只喷头下方的正中央位置，由于火灾烟气流对4只喷头的加热不可能完全均匀，并且闭式喷头的实际动作温度相互间存在差异，所以一般情况下首先开启3只闭式喷头，并且有可能随即开启第4只邻近起火点的闭式喷头。

由于火灾烟气流上升时对周围空气具有卷吸作用，使顶板下烟气的温度与速度随室内净空高度的增大而降低，其结果将推迟闭式喷头的动作时间。

火灾开启首批闭式喷头的时间，与下列因素有关：

（1）设置场所内存放物品被点燃后的燃烧性能，与存放物品的类别、材料、构造、数量、存放或布置的方式、物品的外包装等因素有关；

（2）设置场所的条件，包括分隔间的面积、室内净空高度、通风条件以及梁等具有挡烟作用的分隔物所形成的烟池的储烟能力等；

（3）闭式喷头的选型、公称动作温度、响应时间指数等；

（4）闭式喷头的安装间距、喷头溅水盘至顶板的距离以及干扰喷头与烟气接触的因素等。

闭式喷头在露天环境中的受热条件差，因此露天场所一般不适宜采用闭式系统。仅有顶棚而四周敞开的构筑物，采用闭式系统时应在顶棚四周设置能够挡烟蓄热的垂壁等设施。

湿式系统开启首批闭式喷头时的火灾状况是影响灭火难易程度的重要因素，通常用相应时刻的燃烧面积、火焰高度及火灾放热速率表述。

湿式系统遭遇火灾时开启首批闭式喷头的时间，既是湿式系统开始启动的时间，也是湿式系统开始喷水、实施灭火的时间。闭式喷头开启后的喷水状态，应符合立即按不低于设定的工作压力持续喷水的要求。

不论何种原因推迟了闭式喷头的开启时间，都将为火灾继续发展、蔓延提供条件，使闭式喷头开启时刻面临的火势增大，并使灭火的难度增大。例如，闭式喷头热敏元件的表面附着有污垢或闭式喷头的安装位置不当，将使热敏元件的受热条件恶化，导致热敏元件升温迟缓、闭式喷头迟滞动作以致延迟喷水等不利后果。

闭式喷头动作时释放机构解体，若有碎片散落在喷头本体框架、压紧螺钉及溅水盘上，被称为“沉积”现象。发生沉积现象时将破坏喷头的洒水分布。闭式喷头动作时如果发生“沉积”现象，将破坏喷头的洒水分布。喷头框架或溅水盘变形，也将破坏喷头的洒水分布。

当首批启用3只闭式喷头后喷水控制火势的效果不是十分明显或喷水未能完全覆盖起火部位时，包围起火点的另一只闭式喷头将随即动作，形成4只喷头对起火部位包围喷水的态势。

湿式系统开启首批闭式喷头后的喷水强度、喷水面积与喷水的动量，组合形成湿式系统启动初期的灭火能力，在消防供水泵投入运行之前，由初期供水设施保障开启喷头的灭火用水。

闭式喷头开启后的喷水在下落过程中将与火灾烟气相遇，其中一部分水量将被火灾烟气流的浮力吹离下落轨迹或者被加热汽化。被吹离下落轨迹和被加热汽化所损失的水量，与火灾的放热速率、设置场所的净空高度等因素有关。

首批启用喷头的灭火效果，存在以下可能性：火灾在首批启用喷头喷水的直接冷却作用下被有效控制并最终扑灭。首批启用喷头喷水虽然未能直接灭火，但能通过降低火灾放热速率、淋湿起火区域周围尚未被引燃的物品，延缓或阻止火灾的放热速率进一步增长、燃烧面积进一步扩大。当起火区域周围的物品被淋湿以致燃烧面积无法继续扩大时，火灾将在起火物品燃尽后自行熄灭。这种间接灭火方式是湿式系统实现灭火目的的一大特点。

如果首批开启的闭式喷头能够有效灭火或有效遏制火灾不再蔓延，便可在开启少量闭式喷头的情况下实现灭火。当首批启用喷头的喷水不能有效遏制火势时，首批启用喷头外围的闭式喷头将继续被火灾驱动，扩大系统的喷水面积。如果消防给水系统不能确保开启的闭式喷头立即按设定压力持续喷水，等于推迟系统开始喷水灭火的时间或者减少系统应该投入的灭火水量，将削弱系统扑救初期火灾的灭火能力。

设置场所内可燃物品的分布不可能完全均匀，局部区域的火灾危险性可能高于工程设计确定的火灾危险等级，如果恰在此类区域起火，设计确定的喷水强度有可能不足以遏制火灾，致使火灾继续驱动已开启喷头外围的闭式喷头，直至开启喷头的喷水能够有效控制火灾的范围不再扩大。

如果火灾的水平蔓延速度较快，可能导致首批启用喷头的喷水不能完全覆盖起火范围，喷水覆盖范围以外的火灾区域将继续驱动外围的闭式喷头，直至启用喷头的喷水能够有效控制火灾范围不再扩大。

如果现场存在干扰喷头正常喷水的因素，例如：喷头的框架或溅水盘存在变形现象，将破坏喷头应有的布水状态；喷头附近的梁、柱、悬挂物等障碍物将阻挡喷水的均匀喷洒；地面上摆放的桌子、橱柜、储物架等障碍物，将阻挡喷水送达到位。出现以上现象时将使实际参与灭火的水量低于预期，不仅会削弱喷水的灭火效果，而且会使未能得到有效遏制的火灾继续蔓延，以致继续驱动外围的闭式喷头。

湿式系统投入的灭火能力，通过同时启用闭式喷头的数量以及相应的喷水量、喷水面积体现，其最大值为一次灭火过程中的最大灭火能力，并由稳压设施和消防供水泵相继保障同时启用喷头的工作压力和用水量。因此，消防给水系统应确保初期供水能力和设计供水能力，必要时应确保应急供水能力。(www.xing528.com)

如果在系统投入最大灭火能力后仍然不能控制火灾，系统开启的闭式喷头将超过预先设定的数量，配套的消防给水系统将不能继续满足同时启用喷头在应用压力条件下持续喷水的要求，系统将不能在预先设定的条件下实现预期功能。

设置场所内的隔墙等分隔或围护结构、不到顶的分隔物以及通道、物品间隔分布形成的空间等，都能发挥一定的阻断或延缓火势水平蔓延的作用，是有利于自喷系统灭火的因素。

设置场所发生火灾并驱动闭式喷头开启后，湿式系统进入启动阶段：

（1）由高位消防水箱或气压给水设备、市政供水等稳压设施向开启的闭式喷头供水，并应确保开启的闭式喷头在符合应用压力的条件下持续喷水；

（2）开启喷头所属楼层或区域的水流指示器动作并输出信号；

（3）当系统流量（即已开启闭式喷头的总流量）达到与辖区湿式阀入口压力相匹配的开阀流量时，辖区湿式阀开启；

（4）在湿式阀报警延迟时间内，湿式阀组内的压力开关应动作并输出报警信号，水力警铃应发出声响警报；

（5）消防供水泵应在接收启动指令后按“自动控制”方式启动，投入运行后，接替稳压设施向已开启的闭式喷头持续供水。

若在自动启动消防供水泵的过程中，水泵突发机械或动力故障，应自动切换启动备用泵或备用动力，保证消防供水泵在设定时间内投入运行。湿式系统为全自动操作系统。闭式喷头不动作，无法由现场人员采取人为干预的方式启动。

符合产品标准规定的开阀参数的湿式阀，在K=80喷头的湿式系统启动过程中，将有以下表现：

（1）当稳压状态下的湿式阀入口压力为0.14 MPa，稳压设施提供的供水压力可使开启最不利点喷头后的系统流量不小于60 L/min时，应在开启最不利点1只喷头的条件下开启湿式阀；如果开启最不利点喷头后的系统流量小于60 L/min，在开启最不利点1只喷头的条件下将不能开启湿式阀。如果湿式阀入口压力大于0.14 MPa，即使开启最不利点喷头后的系统流量为60 L/min，也不能在开启最不利点1只喷头的条件下开启湿式阀。

（2）当稳压状态下的湿式阀入口压力为0.70 MPa，稳压设施提供的供水压力可使开启最不利点喷头后的系统流量达到80 L/min时，应在开启最不利点1只喷头的条件下开启湿式阀；如果开启最不利点喷头后的系统流量小于80 L/min，将不能在开启最不利点1只喷头的条件下开启湿式阀。如果湿式阀入口压力大于0.70 MPa，即便开启最不利点喷头后的系统流量为80 L/min，也不能在开启最不利点1只闭式喷头的条件下开启湿式阀。

（3）当稳压状态下的湿式阀入口压力在0.70 MPa至额定工作压力（1.2 MPa或1.6 MPa）区间内时，系统将在开启2只或3只闭式喷头并且喷头工作压力符合设定值的条件下开启湿式阀。

综上所述，K=80喷头的湿式系统确保湿式阀开启的条件：

（1）当最不利点喷头的工作压力按流量60 L/min设定时：①稳压状态下湿式阀入口压力为0.14 MPa的系统，应在启用1只喷头的条件下开启湿式阀；②稳压状态下湿式阀入口压力为0.14 MPa＜P≤0.70 MPa的系统，应在最多启用2只喷头的条件下开启湿式阀；③稳压状态下湿式阀的入口压力为0.70 MPa＜P≤额定工作压力的系统，应在最多启用3只喷头的条件下开启湿式阀。

（2）当最不利点喷头的工作压力按流量80 L/min设定时：①稳压状态下湿式阀的入口压力为0.70 MPa的系统，应在启用1只喷头的条件下开启湿式阀；②稳压状态下湿式阀的入口压力为0.70 MPa＜P≤额定工作压力的系统，应在最多启用2只喷头的条件下开启湿式阀。

与湿式系统配套的高位消防水箱等稳压设施应具备初期供水能力，应在自动启用消防供水泵需要的时间内，使开启的闭式喷头的工作压力保持不低于应用压力的状态，使湿式阀按照设定条件开启，并使湿式阀组内压力开关按时输出启动消防供水泵信号。不具备初期供水能力的增压设备和稳压设备，不能确保湿式系统达到上述要求。

例如，某K=80喷头的中Ⅰ级湿式系统，配套采用由1 L/s稳压泵和50 L稳压罐组合的单用稳高压系统，湿式阀开阀流量按产品标准规定的60 L/min流量设定，并按流量为60 L/min确定最不利点喷头开启后的工作压力，湿式阀入口压力按0.14 MPa确定。

当系统首批仅开启1只闭式喷头时，湿式系统单用稳压设备（1 L/s稳压泵和50 L稳压罐）既可满足已开启喷头的需要，又可满足开启湿式阀并输出启动供水泵信号的需要，但如果随即开启第2只喷头或首批便开启2只或3只闭式喷头，将因稳压设备不具备初期供水能力而不能满足2只或3只喷头同时启用的消防用水需要，也就不能满足湿式系统在闭式喷头开启后立即按设定强度持续喷水的要求。

当该系统采用由稳压设备压力联动装置输出启动供水泵信号的设计方法时，首批仅开启1只闭式喷头时，湿式系统单用稳压设备可以满足已开启喷头的需要，但是不能使压力联动装置输出启动供水泵信号。继续启用喷头或首批便开启2只或3只闭式喷头后，可驱动压力联动装置输出启动供水泵信号，但是不能满足2只或3只喷头同时启用的消防用水需要，同样不能确保湿式系统在闭式喷头开启后立即按设定强度持续喷水的要求。

如果上述湿式系统采用合用稳高压系统（稳压设备由3 L/s稳压泵和80 L稳压罐组合而成），并且采用由湿式阀组中压力开关输出启动供水泵信号的设计方法，湿式阀可以在系统流量为1～3 L/s的设定条件下开启，但不能确保自动启用消防供水泵在需要时间内的初期供水。

若此类系统采用限定由稳压设备中压力联动装置输出启动消防供水泵信号的设计方法，输出启动消防供水泵信号的条件是系统流量超过3 L/s（180 L/min），因此不能确保湿式阀开启后的初期供水。

不论采取哪种设计方法，合用稳高压系统只能满足K=80喷头的湿式系统开启湿式阀的工程条件，但不能满足初期供水的工程条件。

由湿式阀组内压力开关输出报警信号的K=80喷头的湿式系统，配套采用稳压设备为1 L/s稳压泵和450 L气压水罐的消防给水系统，按5 L/s初期流量确定的持续供水时间不超过100 s，仍然不能满足初期供水的工程条件。