自动喷淋灭火系统简析

1、全区消防技术规范标准宣贯班材料之二自动喷水灭火系统设计规范讲义广西壮族自治区公安厅消防局印制2002年10月南宁刖 言根据建设部建标(2001)68号“关于发布国家关标准自动喷水 灭火系统设计规范)的通知”，由公安部会同有关部门共同修订的(自 动喷水灭火系统设计规范GB500842001, 自-2001年7月1日 起施行，本规范中的强制性条文必须执行。原国家标准(自动喷水灭 火系统设计规范)(GBJ8485)同时废止。本规范由公安部天津消防科学研究所会同北京市消防局、上海 市消防局、四川省消防局、公安部四川消防科学研究所、大连市消 防局、深圳市消防局、建设部建筑设计院、天津市建筑设计院、化 工部第一设计院、天津大学、深圳市捷星消防工程公司等单位共同 修订。本规范的修订，遵照国家有关基本建设的方针，和“预防为主、 防消结合”的消防工作方针，在总结我国自动喷水灭火系统的科研 成果、设计和使用现状的基础上， 广泛征求了国内有关科研、设 计、生产、消防监督、高校等部门的意见， 同时参考了国际标准 化组织和美国、英国等发达国家的相关标准，最后经有关部门共同 审查定稿。1992至1999年，美国在

2、7年间连续3次修订NFPA 一 13自 动喷水灭火系统安装标准)。自1992年开始修订、至1994年完成的NFPA 一 13标准(1994)版本，增补了与近期新技术有关的内容。 随后出版的NFPA一 13标准(1996)和(1999)版本，进一步完善了涉及 近期新技术的规定内容，使之更加详细、充实。我国自80年代中期开始跟踪并研究该领域新技术，为此次修订 规范打下了基础。本规范修订本，共分十一章和五个附录。内容包括：总则、术 语符号，设-置场所火灾危险等级、系统选型、设计基本参数、系统 组件、喷头布置、管道、水力计算、供水、操作与控制等。此次修订的主要内容包括：1. 按设计系统的工作步骤重新编排了章节顺序；2. 充实了设置场所火灾危险等级、系统与组件选型、设计基本 参数、喷头布置、管道及供水设施的配置等相关章节的技术内容；3. 补充了新型系统和新型洒水喷头、及各类仓库设置该系统的 技术要求；4. 特别强调合理的系统选型和配置，对保证自动喷水灭火系统整体性能的重要作用。本规范中强制性条文数量较多的原因：1. 本规范此次修订，增补的内容较多，对系统设计参数的规定， 明显缩小了与发达国家标准

3、的差距， 对设计质量的要求较高；2. 本规范中的规定，均是用于表述设计自动喷水灭火系统时， 所需采取的技术措施，不仅具有保证系统可靠性与有效性的作用， 而且密切相关、相互制约，并对系统的整体性能具有牵一线动全局 的影响。3. 对竣工后的自动喷水灭火系统，我国尚无直接进行其性能检 验的成熟技术，同时也无法进行仿真性的模拟试验，因此只能依靠 设计施工中采取的技术措施，保证系统的性能。4. 强制性条文的用词，仍执行“本规范用词说明”，用词“宜”， 表示允许稍有选择。对本规范存在的不妥之处，欢迎提出意见，并将在局部修订时 予以解决。1总 则制订本规范的目的， 是为了正确、合理地设计自动喷水灭火 系统，保护人身和财产安全。其设计标准，可以弓1用美国NFPA 13标准的下列表述来说明，即：“提供设计自动喷水灭火系统的最 低限度要求”。本规范根据上述设计标准，提出所应遵循的规定条文 和应采取的技术措施。本规范的适用与不适用范围：适用于新建、扩建、改建的民用与工业建筑中自动喷水灭火系 统的设计。不适用于火药、炸药、弹药，火工品工厂、核电站及飞机库等 特殊功能建筑中自动喷水灭火系统的设计。自动喷水灭火系

4、统的适用与不适用范围：凡可用水扑救火灾的工业与民用建筑，均可安装使用自动喷水 灭火系统，但此类系统不适用于存在较多下列物品的场所：遇水发生爆炸或加速燃烧的物品；遇水发生剧烈化学反应或产生有毒有害物质的物品；洒水将导致喷溅或沸溢的液体。凡自动灭火设施，其成功扑救火灾的充分必要条件，包括启动 时间、正常运行和灭火能力。当采用新技术时，应满足先进性、适 用性与成熟性的要求。当采用包括设计方法在内的新技术，以及替代本规范规定的其 他技术措施时，应按有关规定进行技术论证。美国NFPA13标准 的规定为，“不限制采用替代措施，但不得降低系统的可靠性，并 应得到权威机构的批准”。工程设计中采用的系统组件，必须符合国家现行的有关标准， 并应经国家固定灭火系统质量监督检验测试中心等授权机构检验合 格的产品。当设置自动喷水灭火系统的建筑变更用途时，应校核原有系统 的适用性。当不适应时，应按本规范重新设计。自动喷水灭火系统的设计，除执行本规范外，尚应符合国家现 行的相关强制性标准.2基本概念2. 1自动喷水灭火系统“自动喷水灭火系统“是一个专业术语，特指由洒水喷头、报 警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力

5、开关）等组件，以及管道、 供水设施组成的自动灭火系统。按规定技术要求组合后的系统，应 能在初期火灾阶段自动启动喷水，灭火或控制火势的发展蔓延。 因此，此类系统的功能是扑救初期火灾，其性能应符合本规范的规 定。自动喷水灭火系统是目前国际上应用范围最广、用量最大、灭 火成功率最高、且造价最为低廉的固定灭火设施，并被公认是最 为有效的建筑火灾自救设施。1965年美国的统计资料表明： 在当 时的技术状况下， 包括不同火灾危险性的各类民用与工业建筑在 内，25年间共8万多次喷淋系统自救灭火的案例中，系统控灭火 的成功率达到96%以上。在灭火失败的案例中， 属于设备失修和 误关闭控制阀门等人为因素导致系统失效的占一半以上，上述统 计资料充分证明该系统扑救火灾的可靠性与有效性。美国费城第一子午广场大厦火灾，是一起典型的火灾案例，充 分说明了此类系统的自救灭火能力。该大厦共38层， 自30层向 上的楼层安装了自动喷水灭火系统。大厦22层在当地时间晚8时许 起火，消防队于8点30分左右投入灭火，但未能有效遏制火势，并 付出牺牲2名消防员的沉重代价，当火势蔓延至27层时，消防队员 被迫撤离。此后，大火继续

6、自由蔓延，直到次日早7点许大火烧至 30层时，驱动了该楼层的10只喷头，遏制了火势的蔓延， 并最终 在与水枪射流的夹击下扑灭了这场大火。自动喷水灭火系统已有100多年的发展历史，生产与应用技术 虽然已于20世纪，50年代趋于成熟，但仍然存在尚未解决的技术 难点。20世纪70年代后期以来，该系统的技术领域取得了突破性 发展，包括：1. 闭式喷头热敏性能的定量分析理论与方法，提出了响应时间 指数（RTl）念、建立了标准试验方法，并开发了快速响应喷头。2. 喷头下喷水量穿透力的研究，使系统在高堆垛高货架仓库中 的应用技术迅速发展，相继开发出大水滴喷头、ESFR喷头和ELO 喷头等新型喷头，按照系统的组成与技术特点，可划分为湿式、干式、预作用式 和雨淋式四种类型。采用闭式洒水喷头的自动喷水灭火系统，被称 为闭式系统。雨淋系统与水幕系统采用开式喷头，可称为开式系统。 水幕系统与雨淋系统的组成虽很相似，但水幕系统不是灭火设施， 而是防火设施。水喷雾系统的组成同样和雨淋系统极为相似，二者 虽仅采用的喷头不同，但在灭火机理与保护对象方面，二者存在着 性质上的不同，因此水喷雾系统不属于自动喷水灭火系统范

7、畴，是 另外一种类型的固定式自动灭火系统。2. 2湿式系统准工作（或称“戒备”、“警戒”）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、水流指示器、湿式报警阀组、供水设施、 稳压设施、末端试水装置及连接管道等组成。连接管道包括短立管、 配水支管、配水管、配水干管，以及水泵的吸水管和供水管等。湿式报警阀组由水流控制阀、湿式报警阀、延迟器、压力开关、水 力警铃，以及压力表、过滤器、试验阀以及安全阀或称泄压阀）等组 成。水流指示器与压力开关的动作信号输入火灾报警器。系统的供 水泵应自动启动。依靠闭式喷头受热时可自动开启喷水的技术特点，系统可自动 控制喷头的开放时间和对火灾部位的局部范围洒水灭火，并在灭火 过程中，根据开放喷头的灭火效果， 自动控制开放喷头的数量， 达到控制喷水面积的目的。一次灭火过程中保持喷水强度的系统最 大喷水范围，体现系统的最大灭火能力。自动喷水灭火系统用于扑救初期火灾。系统有限的喷水强度和喷水面积，不能控制进入猛烈燃烧阶段的火灾。综上所述，系统控火灭火的有效性，取决于闭式喷头的开放时 间和投入的灭火能力。灭火能力体现在两个方面，即：抑制燃烧的 喷

8、水强度和覆盖起火范围的喷水面积。所以，系统的设计，首先应 保证闭式喷头响应火灾的灵敏性， 使之在初期火灾阶段被热烟气 流驱动，在此基础上应保证喷头开放后立即持续喷水和在喷水范围 内保持足够的喷水强度。此类系统的一大弱点，是喷水容易受障碍物的阻挡而不能顺利 到达起火部位，因此必须在同时考虑喷水彳艮难避免受阻的因素后， 确定系统的最大喷水范围，即作用面积。闭式喷头在初期火灾适时开放，并且系统的洒水完全覆盖起火 范围，喷水强度大于灭火需求的水量时，系统没有理由不能灭火。 当系统的喷水因“受阻”而不能送达燃烧面时，将影响灭火能果。2. 3干式系统。警戒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。在干式系统中，传递火警信号的介质，由有压水转换为压缩空气，因此可消除环境温度对管道内充水的影响。系统启动时必须 经过管道排气充水过程后，才能开始喷水。在干式系统延迟喷水的 时间内，火灾将得以继续蔓延，使灭火难度增大，因此导致其灭火 效能低于湿式系统。通过控制干式系统配水管道的排气充水时间， 可以把握闭式喷头开放后的延迟喷水时间。干式系统应配置干式报 警阀组和保持配水管道内充气压力的补气装置（

9、通常为空气压缩机及 其压力控制装置）。干式报警阀的加速器，用于保证干式报警阀的快 速开启，为了尽快排尽配水管道内的压缩空气，配水管道应设置快 速排气阀，并应在快速排气阀的入口，设置警戒状态时封闭管道的电动阀。2. 4预作用系统准工作（警戒）状态时配水管道内不充水，由火灾自动报警系统联 动雨淋报警阀和供水设施后，转换为湿式系统的闭式系统。此类系统由火灾自动报警系统与自动喷水灭火系统组合而成， 采用闭式喷头与预作用报警阀组，阀组中配置雨淋报警阀。利用火 灾探测器的灵敏性优于闭式喷头的特点，使雨淋报警阀和供水泵可 在火灾自动报警系统动作后启动，并在闭式喷头动作前完成配水管 道充水的预作用过程，因此可同时消除湿式与干式系统的缺陷。雨 淋报警阀虽有三种控制开启的方式， 但预作用系统应首选自动启 动方式，目的是为了满足“管道尽快充水和喷头开放后立即喷水” 的要求。利用“火灾探测器动作”和“闭式喷头开放”两个条件之间的 “与门”或“或门”关系启动的系统，是另一类兼备“预作用系统” 与“干式系统”特点的系统，实际是“预作用系统”与“干式系统.”的组合系统。设计时应按其不利条件、即不能避免滞后喷水的 干式系统对待。重复启闭预作用系统属于预作用系统的升级产品。其特点是能 在扑灭火灾后自动关闭报警阀、复燃时再次开阀喷水。和预作用系 统比较，探测器与报警阀有所改进，探测器可输出灭火信号，报警 阀可按指令信号关闭和再次开启，可有效降低不必要的水渍污染。 此类系统我国虽有工程应用实例，但目前仍无国产的产品。2. 5雨淋系统采用开式洒水喷头，由火灾自动报警系统或传动管自动控制雨 淋报警阀的开启和供水泵的启动， 并由雨淋报警阀控制系统的喷 水作用面积的自动喷水灭火系统。当设置场所具备火灾水平蔓延速度快、或因室内静空高度大而 使喷头感温条件恶化等特点时，将使闭式喷头的开放滞后于火灾的 水平蔓延，此时闭式系统将因难以使喷水有效覆盖火灾范围，而导 致不能保证有效控制连续蔓延的地面火灾。雨淋系统具备一旦启

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