自动喷水灭火系统的应用

自动喷水灭火系统的应用

摘要：随着城市建设的快速发展，各类建筑层出不穷，建筑屋内人员众多，易燃物多，一旦发生火灾并迅速蔓延，必然带来极大的危害，室内消防的主要措施消防栓的地位遭受质疑，正在逐步向自动喷水灭火系统转变，本文将对自动灭火系统的可行性和优越性详细分析，为进一步预防火灾事故的发生，保障人民的生命财产安全提供可行措施。

关键词：火灾 消防 自动喷水灭火

 引言

长期以来，我国多层建筑的室内消防都是以消火栓系统为主。只有在《建筑设计防火规范} GBJ 1 6—8( 2 0 0 1年版 ，以下简称“建规”) 第 8 ．7 ．1条中规定 的特殊场合 和部位才要求设置自动喷水灭火系统 。但大量的灭火实践经验证，室内消火栓系统作为灭火主力军的地位正不断受到质疑。对于多层建筑，在消防给水系统方面 ，逐步向以自救为主的自动喷水灭火系统过渡，辅以简化的消火栓给水系统或消防软管卷盘，有条件地弱化消火栓系统，才能使水灭火系统运用范围得以延伸，进一步发挥水灭火系统技术的作用，更有效的保障人民生命财产安全 。

建筑物内人员多，易燃物多，疏散困难，一旦发生火灾并迅速蔓延，必然带来极大的危害。从国内近几年发生的多起群死群伤火灾案例来看，一是火灾发现晚，当发现火灾时局面已难以控制；二是发生火灾时，人的本能心理是尽快逃生而少有人去主动采取有效措施灭火。如2004年2月15日发生的吉林中百商厦火灾，造成59人死亡，70人受伤，而在整个过程中没有任何人使用室内消火栓灭火。由此可以看出自动灭火系统的重要性，因此及早报警，及时灭火是今后消防灭火的发展方向。

 1 目前面临的建筑火灾特点

由于现代空间建筑的规模越来越大，构造越来越复杂，在建筑风格、结构形式、使用功能等方面多种多样，加之新材料、新技术和新结构形式的发展和应用，通常使得复杂空间结构的建筑面积大、空间宽敞、装潢考究、电气设备多、火灾

隐患大、结构上多采用轻质高强的钢结构，这类高层建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大的不同，给防火安全带来很多新的问题，其火灾出现了新的特点。

1.1 火势猛烈，火灾蔓延速度极快

高层建筑装修豪华，室内含有大量的可燃物质，如家具、窗帘、地毯、吊顶装饰等，发生火灾时燃烧猛烈。加之高层建筑的竖向井道多，如电梯井、楼梯井、通风井、管道井、电缆井、垃圾道、排气道等，它们都是火灾蔓延的通路，形成“烟囱效应”；加上这些竖井的抽风作用，一旦发生火灾，火势蔓延迅速，楼层越高，抽风越强，火势越猛。据测定，初期的火灾，烟气水平扩散速度约为0.31m/S;在火灾猛烈燃烧阶段，水平扩散速度为0.5～0.8m/s，而竖向扩散速度高达3～4m/s,例如，美国希尔顿饭店8层起火，火灾蔓延到30层的顶部，仅用了20分钟，浓烟翻滚直上，高出楼顶达150米。

1.2 火灾扑救工作复杂

高层建筑消防设计立足于“自救”，其灭火设备复杂、自动化程度高、只要任何一个环节有问题，灭火设施便不能充分发挥作用。扑灭初期火灾至关重要，但现场人员却对灭火设备不会使用或无力使用,等消防人员全副武装从驻地赶到现场，登上高楼，不仅体力消耗人，还可能与消防中心、水泵房等联系不便、配合困难，楼高风大、火势猛，消防队员在高热、浓烟下操作，比一般火场难度大得多。目前国产登高消防车辆尚不能满足高层建筑安全疏散和扑救火灾的需要，不能将人员及时疏散到室外。

1.3 高层建筑钢结构耐火性不够

高层建筑一般是采用钢结构建筑或部分采用钢结构，超高层建筑必须采用钢结构，因混凝土结构太重，建筑太高将不负重荷。而钢结构质轻，可以做到很高很大，因此，在高层建筑中得到广泛应用，但对于防控火灾方面就存在问题了，

普通的钢材在6 0 0 ℃的环境下，就会产生变形扭曲。最典型的就是美国“ 9-

1 1 ”事件，世贸大楼不是撞塌的，而是烧塌的。因为高温导致钢结构变形，承受不了上面的重量，就轰然坍塌。所以超高层建筑的钢结构安装后必须在表面喷涂一层厚厚的防火涂料，一般地，涂料保证的耐火时限最多为2～3小时。但是目前许多高大建筑结构形式中受力构件无法采用传统的包裹或涂料方法进行防火保护造成结构破坏甚至倒塌。

1.4 人员疏散困难

高层建筑层数多，垂直疏散距离长，疏散到室外地面、屋顶直升飞机停机坪或避难层所需的时间也相应增长。由于高层建筑人员众多，不少公共活动场的人员相对集中，火灾时增加了疏散的难度，容易造成重大伤亡事故。高层建筑发生火灾后，常因通讯联络失控，往往下层发生火灾，上层仍然未知有其事。尤其是在高层酒店中，人员众多，人地生疏，给安全疏散增大了困难，更易导致惨重事故。

 2 传统消防措施和自动消防措施比较

目前，我国传统的建筑消防措施见表1。而火灾发生时，只有消火栓系统和自动喷水灭火系统能完成灭火功能。防火分区系统可以防止火灾蔓延，火灾自动报警可以为人们及早发现、通报火灾。显然，人工灭火系统很难做到将火灾扑灭在火灾初期阶段这一最佳时机，目前我国普遍采用的“建筑防火分区+火灾自动报警+自动喷水灭火”组合方式。在这个组合中，有利于提高效益／投资比的主要是自动喷水灭火系统。目前我国有单设消火栓灭火系统的建筑，却没有单设自动喷水灭火系统公共与民用建筑，这与扑灭早期火灾的原则相悖。为了及时有效地将火灾消灭在萌芽中，建议采用以自动喷水灭火系统为主，辅以消防卷盘系统的消防灭火措施或组合，见表2。

表1 传统消防措施

消防措施 应用范围 优缺点 控火保证率

消防栓系统

消防栓+防火分区

大多数底层建筑

多层或面积较大的单层建筑

优点：系统简单；缺点：人工灭火、安全性差。

优点：建筑防火分区在一定程度上阻止了火势的蔓延，为消防队员争取了可能灭火的时间；缺点：人工灭火，安全性差．防火分区本身并不能灭火，防火墙、防火卷帘也影响了建筑

的使用功能。 77

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消防栓+火灾自动报警+消防防火分区

消防栓+火灾自动报警+消防防火分区+自动喷水系统 普遍用于标准高的多层建筑或一些高层建筑

广泛用于低层、多层、超高层建筑 优点：消防队员能较早地接到出击命令，提高了消火栓系统的灭火性能；缺点：人工灭火，安全性差，防火墙、防火卷帘。影响了建筑的使用功能，非专业人员不能及时灭火。

优点：灭火手段多，给人以较高的安全感；缺点：消防投资费用太大，而灭火成功率却比单设自动喷水灭火系统的灭火成功率高不出很多。 86

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表2扑灭早期火灾为主的建筑消防措施

消防措施 应用范围 优缺点

消防卷盘系统

自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统+消防卷盘系统

自动喷水灭火系统+消防卷盘系统+消火栓系统 消防车能达到的大多数低层建筑

面积较大的低层建筑或不超过50 m的高层普通建筑

不超过50 m的高层建筑或面积较大的危险性高的低层建筑

超过50 m的高层建筑 优点：系统简单，及时灭火，不需专业人员灭火；缺点：人工灭

火，安全性差。

优点：系统较简单，及时灭火，不需专业人员灭火，阻止了火势的蔓延，有、一定的自救能力；缺点：需专业人员维护。

优点：及时灭火，不需专业人员灭火，阻止了火势的蔓延，有一定的自救能力；缺点：系统较复杂，需专业人员维护。

优点：及时灭火，阻止了火势的蔓延，有较好的自救能力和火灾发展阶段的灭火能力；缺点：系统较复杂，自动灭火为主，辅以专业人员灭火。

 3 自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。依照采用的喷头分为两类：采用闭式洒水喷头的为闭式系统；采用开式洒水喷头的为开式系统。属于闭式自动喷水灭火系统的有湿式系统、干式系统、预作用系统、重复启闭预作用系统、自动喷水—泡沫联用灭火系统。属于开式自动喷水灭火系统的有水幕系统、雨淋系统和水雾系统。（详见下表）

自动喷水灭火系统:

闭式自动喷水灭火系统→ 湿式自动喷水灭火系统

干式自动喷水灭火系统

预作用自动喷水灭火系统

重复启闭预作用系统

自动喷水——泡沫联用灭火系统

开式自动喷水灭火系统→ 雨淋灭火系统

水幕系统

水喷雾灭火系统

闭式自动喷水灭火系统采用闭式喷头，它是一种常闭喷头，喷头的感温、闭锁装置只有在预定的温度环境下才会脱落和开启喷头。因此，在发生火灾的时候，这种喷水灭火系统只有处于火焰之中或临近火源的喷头才会开启灭火。

开式自动喷水灭火系统采用的是开式喷头，开式喷头不带感温闭锁装置，处于常开状态。发生火灾时，火灾所处的系统保护区域内的所有开式喷头一起出水灭火。（以下仅举三例做详细介绍）

3.1 湿式系统

1. 湿式系统工作原理：

火灾发生的初期，建筑物的温度随之不断上升，当温度上升到以闭式喷头温感元件爆破或熔化脱落时，喷头即自动喷水灭火。该系统结构简单，使用方便、可靠，便于施工，容易管理，灭火速度快，控火效率高，比较经济，适用范围广，占整

个自动喷水灭火系统的75%以上，适合安装在能用水灭火的建筑物、构筑物内。（详见下图）

2. 湿式系统使用范围：

在环境温度不低于4℃、不高于70℃的建筑物和场所（不能用水扑救的建筑物和场所除外）都可以采用湿式系统。

3. 湿式系统特点：

①. 结构简单，使用可靠

②. 系统施工简单、灵活方便

③. 灭火速度快、控火效率高

④. 系统投资省，比较经济

⑤. 适用范围广

3.2 干式系统

1. 工作原理

干式系统与湿式类似只是控制信号阀的结构和作用原理不同，配水管网与供水管间设置干式控制信号阀将它们隔开，而在配水管网中平时充满着有压力气体用于系统的启动。发生火灾时，喷头首先喷出气体，致使管网中压力降低，供水管道中的压力水打开控制信号阀而进入配水管网，接着从喷头喷出灭火。不过该系统需要多增设一套充气设备，一次性投资高、平时管理较复杂、灭火速度较慢。（详见下图）

2. 干式系统适用范围

干式系统适用于环境温度低于低于4℃和高于70℃的建筑物和场所，如不采暖的地下车库、冷库等。

3. 干式系统特点

①. 干式系统，在报警阀后的管网内无水，故可避免冻结和水汽化的危险，不受环境温度的制约，可用于一些无法使用湿式系统的场所。

②. 比湿式系统投资高。因需充气，增加了一套充气设备而提高了系统造价。