建筑自喷灭火系统设计技术

1.干式系统的设计

干式系统的优点是应用条件不受环境温度的限制，缺点是存在滞后喷水现象，这会对系统的灭火效能带来不利影响。为此，干式系统的工程设计，应采取限制系统滞后喷水时间的措施。

干式系统的滞后喷水时间，应是自最不利点闭式喷头开启直至干式阀所辖配水管道完成排气、充水，并使最不利点喷头的工作压力达到设计要求所占用的时间。

干式系统配水管道的充水时间，应是自干式阀开启直至其所辖配水管道充满水，并使最不利点喷头的工作压力达到设计要求所占用的时间。

缩短干式系统滞后喷水时间的途径包括：确保干式阀在系统中确有闭式喷头动作后及时开启；控制干式阀所辖配水管道的排气充水时间。具体措施包括：为干式阀配置加速器；限制干式阀所辖配水管道的容积；增大充水阶段的供水流量。此外，应采取增大系统作用面积的方法，补偿滞后喷水现象对系统效能的不利影响。

为此，《自喷系统设计规范》规定：一套干式系统的配水管道，充水时间不宜大于1 min；系统作用面积应为相应湿式系统的1.3倍。

该规范的1985年版曾经规定：干式系统配水管道的容积不宜超过1 500 L，当设有排气装置时，容积不宜超过3 000 L。

美国标准的相关规定：每个干式阀所辖配水管道的容积不得大于2 839 L；在保持充气压力的条件下，自干式阀开启至配水管道充满水的时间不应超过1 min；充水时间如能符合表31的要求，每个干式阀所辖配水管道的容积可大于2 839 L。

表31　干式系统配水管道的充水时间

当干式系统中干式阀所辖配水管道的容积超过1 893 L时，干式阀应配备加速器。如果能够保证配水管道的充水时间，干式阀可不配置加速器。当干式系统中干式阀所辖配水管道的容积小于2 839 L时，配水管道的充水时间允许按不超过3 min确定。

《自喷系统施工规范》规定：一套干式系统的管网容积不应大于2 900 L；如果干式系统管道的充水时间不大于1 min，系统管网的容积允许大于2 900 L。

该规范曾经规定系统允许的最大充水时间不应大于3 min。

《自动喷水灭火系统设计手册》按充水时间1 min提出的一套干式系统所辖配水管道的最大容积列于表32。

表32　干式阀所辖配水管道的最大容积

注：为简便起见，设计流量按系统作用面积与喷水强度的乘积估算。

配置加速器的干式系统，加速器在闭式喷头开启后动作，干式阀在加速器动作后开启，干式阀开启1 min后所辖配水管道应完成排气充水过程。

如果将干式阀的开阀时间按加速器的动作时间30 s设定，配水管道的充水时间按1 min限定，那么干式系统的滞后喷水时间应不大于30 s+60 s=90 s=1.5 min。

若将配水管道的充水时间延长至不大于3 min，则干式系统的滞后喷水时间将增大为不大于30 s+180 s=210 s=3.5 min，此举意味着允许干式系统在闭式喷头开启后3.5 min达到正常喷水状态，将使干式系统的灭火负荷明显增大，灭火效能明显降低。

干式阀开启后，在启动消防供水泵期间，由稳压设施为配水管道充水，消防供水泵投入运行后接替稳压设施为配水管道继续充水。因此，稳压设施合并消防供水泵为配水管道充满水的时间不应超过1 min。鉴于此，每个干式阀所辖配水管道的容积，应按1 min内稳压设施与消防供水泵相继充水的总供水量确定，即稳压设施供水流量×消防供水泵启动时间+消防供水泵供水流量×（60-消防供水泵启动时间）。

按上述方法确定的1 min充水时间的供水量，应作为确定干式系统配水管道最大容积的依据。

根据上述分析，每个干式阀所辖配水管道的最大容积，应按下列要求确定：

（1）应首先确定稳压设施的供水流量，并按供水流量与消防供水泵启动时间的乘积确定稳压设施的充水量；

（2）消防供水泵的充水流量应按系统设计流量确定，充水时间应按1 min内扣除消防供水泵启动时间确定，充水量应按充水流量与充水时间的乘积确定；

（3）1 min充水量应按稳压设施与消防供水泵相继供水的供水量之和确定；

（4）干式阀所辖配水管道的最大容积应按1 min充水量确定。(www.xing528.com)

综上所述，表31提出的每个干式阀所辖配水管道的最大容积应作相应调整。

按干式系统设计流量选型的消防供水泵，如果不能在1 min的充水时间内协同稳压设施为配水管道充满水，应按既能满足系统设计流量，又能协同稳压设施在1 min之内为配水管道充满水的要求，采取下列措施：①变更消防供水泵的选型；②提高稳压设施的供水能力；③分区设置干式系统。其中，分区设置干式系统的要求：每个分区独立设置干式阀组；配水管道的容积，按1 min之内稳压设施与消防供水泵相继供水的供水量之和确定。

各个分区之间应设置耐火极限不小于1 h的防火分隔设施。

防火分隔设施是重要的建筑消防设施，具有限制火灾范围的作用。若将一个干式阀所管辖的配水管道全部布置在同一个分隔间内，同时限制总容积不超过2900 L，而且分隔间围护结构的耐火极限不低于干式系统的持续喷水时间，则可发挥协助干式系统限制火灾范围的作用。一个干式阀所辖配水管道的充水时间，美国标准规定可延长至不超过3 min。因此，当参照美国标准，将干式阀所辖配水管道的充水时间延长至不大于3 min时，应限定干式阀所辖配水管道的总容积不得超过2 900 L，而且必须全部布置在同一个分隔间内，同时分隔间围护结构的耐火极限应不得低于1 h。

干式系统稳压时，供水管道保持的稳压压力应根据稳压设施为配水管道充水时的供水压力确定，配水管道内压缩空气保持的压力应根据干式阀入口保持的水压确定。

稳压设施向配水管道供水时的干式阀入口压力，应等于最不利点喷头的应用压力与稳压设施向最不利区域输送充水流量时干式阀入口至最不利点喷头之间的水头损失以及二者间高程差的叠加值，并且不得低于0.14 MPa。确定稳压状态下干式阀入口压力后，应按制造商提供的数据表或曲线图确定干式阀所辖配水管道内的充气压力。

配水管道上设置的快速排气阀，应能在配水管道充水时，按充水流量等量排出配水管道内的压缩空气，应根据配水管道的容积及设定的充水时间，确定排气阀的排气流量、选型及数量。

干式系统配水管道上安装的压力开关，用于监测配水管道内的气压以及输出启动与关停补气设施的信号。快速排气阀应与电动控制阀成组安装。

2.预作用系统的设计

单连锁预作用系统应在接收火灾自动报警系统输出的“确认火灾”信号后，启动为预作用阀组所辖配水管道充水的操作，并应在闭式喷头动作前使配水管道充满水。为此，预作用阀组所辖配水管道的充水时间，应等于系统自“干管”状态转换为“湿管”状态所占用的时间，也就是自雨淋阀开启至闭式喷头开启所占用的时间，同样受预作用阀组所辖配水管道的容积和充水流量的制约。

与干式系统比较，单连锁预作用系统配水管道开始充水的时间，由闭式喷头开启提前至火灾自动报警系统输出“确认火灾”信号。《自喷系统设计规范》规定，单连锁预作用系统配水管道的容积应按充水时间不超过2 min确定。

预作用阀组所辖配水管道的最大容积及相应充水流量的确定方法与干式系统类似，雨淋阀开启后由稳压设施为配水管道输送充水流量，消防供水泵投入运行后接替稳压设施继续为配水管道充水。2 min限定时间内的充水量及相应的配水管道容积，应按稳压设施与消防供水泵相继充水的供水量之和确定。

对于配水管道内充有用于检测管道严密性的有压气体的单连锁预作用系统，相关规范规定：配水管道内的气压不宜小于0.03 MPa，且不宜大于0.05 MPa。

双连锁预作用系统和无连锁预作用系统，预作用阀组所辖配水管道的充水时间应执行干式系统的有关规定。

3.自动雨淋系统的设计

干式系统和预作用系统为了使开启的闭式喷头及时按设定强度对给定区域持续喷水，采取的限制报警阀所辖配水管道最大容积的方法同样适用于雨淋系统。雨淋系统采用同样的方法，通过限制雨淋阀所辖配水管道的容积控制配水管道的充水时间，使一组开式喷头及时按设定强度对给定区域持续喷水，同时通过限制系统的作用面积，控制一次灭火的用水量和减少不必要的水渍损失。

雨淋阀所辖配水管道的充水时间，应是自接收火灾自动报警系统“确认火灾”信号后按“自动控制”方式开启雨淋阀起，至最不利点喷头达到设定工作压力的时间。

按照相关规范的规定，雨淋系统作用面积应按湿式系统的规定确定，雨淋阀所辖配水管道的充水时间不应超过2 min。

以上各类自喷系统报警阀所辖配水管道的充水时间，均应等于自报警阀开启至配水管道充满水并达到设定压力的时间。

雨淋系统也可采取分区设置、逻辑控制的设计方法，控制喷水面积和配水管道的充水时间。

城市隧道中分区设置的采用双喷嘴侧喷喷头并可喷洒泡沫混合液的自动雨淋系统，保护区域具有长度与宽度之比（长细比）很大的特点，应在工程设计中明确，并在验收时通过试验确认下列技术性能及参数：

（1）同时喷水分区的逻辑控制关系；

（2）每个雨淋阀所辖配水管道的充水和充泡沫混合液的时间；

（3）喷水（泡沫混合液）强度；

（4）泡沫混合液的混合比。