建筑消防中自动喷水灭火系统及其水力计算分析 毕业论文.doc

安徽建筑大学毕 业 设 计 (论 文)论文题目：建筑消防中自动喷水灭火系统及其水力计算分析 专业班级：作者姓名：指导教师：完成时间：anhui jianzhu universitya dissertation for bachelors degreestudies on the building fire automatic sprinkler systemand hydraulic calculationspeciality: safety engineeringauthors name: supervisor: finished time: 摘 要摘 要随着我国近几年来的重大火灾的时常发生，造成很严重的经损失和人员伤亡，消费问题越来越收到普通老百姓的关注。当今消防问题已经成为民生问题，越来越多的人都开始关注消防，从最近几年的消防事故中我们可以看出，其实消防与我们每个人密切相关。而动喷水灭火系统是灭火效率高又经济的一种灭火系统，自动喷水灭火系统正广泛应用于工程建设中，是自动扑灭初期火灾的最好措施，可将火灾损失减少到最低限度。自动喷水灭火系统是目前世界上最可靠、最经济的建筑防火措施，在欧洲和美国、澳大利亚等发达国家，它已经成为了建筑防火措施中最重要的一环。本文就火灾的特点和灾造成的损失开始，简单的说明现行我国的目前多采用的消防措施。重点说明自动喷水灭火系统，对自动喷水灭火系统组成进行简单介绍，通过对自动喷水灭火系统基本的水力计算方法及我国现行主要的计算方法的详细分析，根据水力学原理和水利计算公式，对某建筑进行水利计算和消防设计的分析。关键字：建筑火灾 ；自动喷水灭火系统；水力计算；工程实例 abstractabstract with the serious fire in recent years in our country frequently，caused serious the damage and casualties，the consumption problem has received more and more ordinary peoples attention。the fire has become the peoples livelihood, more and more people are beginning to pay attention to the fire，in recent years the fire accident, we can see that, in fact, fire and we are closely related to each person。along with reform and open policy penetrating with our country national strength enhancement, the automatic deluge system widely applies in the engineering construction, is automatically suppresses the initial period fire the best measure, may reduce the fire damage to the threshold. as the most reliable and economic construction fire protection measures in europe the united states, australia and other developed countries, automatic sprinkler system has become a building fire safety measures in the most important. in this paper, the features and the disaster loss caused by the fire started, the present of our country at present the fire fighting measures simple focusing on the automatic sprinkler system after analyzing the basic hydraulic calculation methods of automatic sprinkler system and the current hydraulic calculation methods of china in detail， according to hydraulics principle and hydraulic calculation formula, and theoretically deducing the discharge relation between sprayers on branch lines, hydraulic calculation and analysis of the fire protection design of a building.key word: building fire , the sprinkler system , hydraulic calculation , the project instance目 录目 录摘 要iabstractii第一章 绪 论11. 1 概述11.1.1 我国火灾现状与特点11.1.2 目前建筑消防的主要措施21.1.3 自动喷水灭火系统与消火栓灭火系统的比较31.2 课题的提出及研究意义31.3 我国自喷系统与国外先进国家的差距41.3.1 技术方面的差距41.3.2 应用范围61.3.4 国内外研究现状61.4 自动喷水灭火系统的发展前景81.5 本文主要研究内容8第二章自动喷水灭火系统分析92.1 自动喷水灭火系统的分类92.1.1 湿式自喷系统92.2.2 干式自喷系统102.2.3 预作用自喷系统102.2 自动喷水灭火系统的基本要求112.3 喷头和管网的布置122.3.1 喷头的布置原则和布置形式122.3.2 喷头的布置间距问题152.4 报警阀172.5 末端试水装置182.5.1 末端试水装置的功能和设置182.6 消防水箱182.7 自动喷水灭火系统的减压措施192.8 本章小结19第三章 建筑消防自喷系统的水力计算203.1 自喷系统的水力计算方法203.1.1 欧美现行的自喷系统水力计算方203.1.2 我国现行的自喷系统水力计算方法203.2 自喷系统基本公式及水力计算213.2.1 自动喷水灭火系统的基本参数213.2.2 “矩形面积一逐点法”算法及公式223.2.3 管道流量计算243.2.4. 管系特性系数243.2.5. 管道水头损失计算253.2.6. 水泵扬程或系统入口的供水压力273.2.7 减压措施的水头损失27第四章 工程实例294.1 确定该建筑物的火灾危险等级294.2 确定设计技术类型304.3 选择和布置喷头304.4 管网布置314.5 水力计算334.6 选择消防水泵35第五章 总结与展望395.1总 结395.2建 议39参考文献40致 谢42第一章 绪 论第一章 绪 论1. 1 概 述1.1.1 我国火灾现状与特点 随着我国经济发展步伐的加快，我国的特大火灾发生率上升速度较快。2004年2月15日，吉林省吉林市中百商厦发生特大火灾，造成54人死亡;2004年7月28日，浙江省温州市辉煌皮革有限公司发生特大火灾，造成18人死亡1。2009年1月31日，福建省长乐市拉丁酒吧生日聚会在桌上发烟花引起火灾造成15人死亡，2011年4月25日北京大兴一层服装加工车间内用电短路并引发周围可燃物燃烧，造成17人死亡，24人受伤。由于原有老建筑，因过去经济不发达，总想节省，而导致消防设施简单化，加之近年来大量用电设施的增加，以及原有设施老化及维修失调，使火灾发生的概率在增高，因此我国近年来大火接连不断。针对这种情况，我们应研究对策解决上述问题，做到“防患于未然，责任重于泰山”2。世界上主要国家上个世纪末的火灾统计情况3 见表1.1，从表中可以看出与发达国家相比，我国每年的起火次数较少，但死亡人数较多，我国每年的总火灾次数在10个国家中排在倒数第二，但死亡人数排在第5位，若按千次火灾平均死亡人数则我国排在第2位，是各国平均值的近5倍。这说明我国的消防保护体系，对生命安全的保护还有一定的差距，值得提高全民的防火安全观念，以及普遍提高我国的有效消防设施水平，特别是提高自动喷水灭火系统的普及率4。表1.1 20世纪90年代若干国家的火灾统计国别居住人口（百万）火灾次数（千次/年）死亡人数（人/年）每千人的火灾次数每百万的火灾次数每千次火灾的死亡人数中国12034523000.041.951.1印度936.5200170000.2118.285 美国263.5200046007.5817.42.3 俄国148.3300150002.02101.150 日本125.55819000.4615.132.8 德国81.72157002.638.6 3.3 英国58.34608507.8914.61.8 法国58.12906004.9910.32.1 澳大利亚18.3801604.378.72.0 爱尔兰0.3632458.8912.51 .4由于现代社会财富的积累相当高，现代的家庭、办公、以及其他娱乐场所的装修和家具己不可同日而语。主要体现在用电量大增、可燃物更多、以及塑料制品的大量使用。20世纪50年代，绝大部分家庭、公共场所、办公、商场等的装修都比较简单，基本是地面为水泥地面或水磨石，墙面为石灰粉白，而现在的装修档次相当高，有木墙裙、软包、木地板、地毯，而家具则更多，材料的种类更多，塑料制品更是大量应用。这些都使建筑物内的火灾荷载增加，今天的住宅与50年前相比火灾荷载至少增加了一倍，其它场所的火灾荷载也都有不少的增加，凡此种种都对消防提出了挑战5。1.1.2 目前建筑消防的主要措施 (1)防火分区系统它采用相应耐火性能的建筑构件或防火分隔物，将建筑物人为划分为在一定时间内防止火灾向同一建筑物的其它部分蔓延的局部空间。设置的目的是利用防火墙、板、防火门、防火卷帘等装置将火势封闭在局部空间内，阻止其蔓延，以有利于消防扑救。 (2)火灾自动报警系统火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报瞥装置以及其它辅助功能的装置组成的火灾报警系统。它是人们为了早期发现、通报火情，并及时采取有效措施控制和扑灭火灾而设置在建筑物中或其它场所的一种自动报警系统。 (3)消火栓灭火系统消火栓灭火系统长期作为一种最基本的灭火设施，占据着我国消防体系的主导地位，从数百米的超高层到几米的低层建筑都设置。利用消火栓灭火系统进行灭火需要两个基本要素:一是消火栓设备;二是消火栓的使用者一消防队员。 (4)自动喷水灭火系统自动喷水灭火系统依靠闭式喷头或开式喷头喷水灭火。喷头集火情探测与喷水技术于一体，建筑物内失火后燃烧产生的热量使喷头的热敏元件启动，喷头喷水灭火。同时系统中的水流指示器向消防控制中心报警，并显示失火地点。报警阀的压力开关也向消防控制中心报瞥并启动消防水泵。水力警铃也同时发出声音报警。自动喷水灭火系统实施灭火仅依靠其系统本身，而不需要外界的支持。 从上面的四项建筑消防技术可以看出，防火分区系统仅仅具备防止火灾蔓延功能。火灾自动报警系统也仅具备火灾报警功能，而无防火功能。在具备灭火功能的设施中，消火栓灭火系统受人为因素影响较大，真正同时具备防火、控火和灭火功能的技术设施是自动喷水灭火系统6。1.1.3 自动喷水灭火系统与消火栓灭火系统的比较 从灭火效果来看，自动喷水灭火系统明显优于消火栓灭火系统。与自动喷水灭火系统相比，消火栓灭火系统具有以下不足:(1)自动化程度低自动喷水灭火系统能自动感知火灾、报警、开启喷头、控火、灭火。在正常工作状态下，这种装置昼夜24h都处于准动作状态，不会因现火情或报警不及时而延误扑救，导致火灾蔓延扩大。而消火栓灭火系统的今基本要素中有一个是人，即消防队员。火灾发生后，如果消防队员没有到达现场，消火栓灭火系统的灭火功能难以正常发挥。 (2)消防栓灭火效率低自动喷水灭火系统的灭火效率高，根据美国国家消防协的统计资料，自动喷水灭火系统灭火、控火的成功率高达96.2;美国纽约市1969年至1978年十年间，自动喷水灭火系统灭火成功率达到98.496;澳大利亚和新西兰报道的灭火成功率达到99.87。同自动喷水灭火系统相比，消火栓灭火系统，主要供消防人员或受过专门培训的人员使用。事实上，消防人员到达现场灭火时都是利用自带设备从火灾现场外围开始灭火，建筑物内的消火栓灭火系统很少被真正利用，其使用率较低。(3)灭火时间长，损失大根据美国消防协会的统计资料，自动喷水灭火系统从 火灾发生到火灾被系统扑灭，时间一般不会超过10分钟7。自动喷水灭火系统扑灭火灾时间短的主要原因在于自动喷水灭火系统进行灭火时，火灾往往都处于初期，火势小，易于扑灭，同时造成损失就相应较小。消火栓系统灭火发挥功能的个必要要素是消防队员的参与，我国的火灾统计资料表明，消防队员从接到报警至到达现场开始扑火，至少需要15分钟左右的时间8。这样在火灾初期，火势得不到控制，会迅速蔓延开来，即使消防队员将火迅速扑灭，往往也造成了较大的财产损失。1.2 课题的提出及研究意义 综合上述我国火灾现状和特点，一旦发生火灾，尤其是在那些结构复杂、功能多样、火灾隐患大的建筑物中，如果不能及时地扑灭一定会给经济和生命财产造成巨大的损失。目前我国建筑消防体系中占主导地位的灭火系统是消火栓灭火系统。但通过上述对比，我们发现消火栓灭火系统存在着种种不利于快速灭火的环节，可能达不到及时控制火灾的效果。反之，自动喷水灭火系统能够及时发现并能够对火灾进行有效的控制(即灭火)。从全世界范围看，目前最有效的灭火、控火方式就是利用自动喷水灭火系统进行灭火，欧美许多国家早己确立了自动喷水灭火系统在建筑消防体系中的主导地位。 我国对自动喷水灭火系统的研究取得了很大的成果，但在目前的技术应用中还存在着不足，在设计、施工、维护、管理等方面都还存在着缺陷，影响了系统灭火性能的发挥，这就要求我们进行更深层次的研究，不断完善自动喷水灭火系统。 自动喷水灭火系统，尤其是占据了70%以上份额的湿式自动喷水灭火系统，作为一种灭火、控火于火灾初期的有效消防手段，越来越受到人们的重视，也是本文的研究对象。工程设计中人们对自动喷水灭火设计规范)(以下简称喷规)中某些条款的理解存在着差异，特别是当新“规范”开始实施时，广大设计人员对“规范”中某些新的规定和条款有着不同的看法。在进行自动喷水灭火系统的设计与水力计算时，偏向于使用经验方法确定自动喷水灭火系统的设补断馄 本课题正是基于上述，在总结我国自动喷水灭火系的发展状况、地位、作用及成果的前提下，把自动喷水灭火系统从设计到运行这个过程作为研究范围，来进行自动喷水灭火系统及其水力计算的研究。1.3 我国自喷系统与国外先进国家的差距 尽管我国已有70多年的使用历史和50多年自行设计、安装、调试和管理经验，但同国外己有上百年应用历史，拥有先进技术的国家相比，我国自喷系统的差距还相当大，可以具体总结为以下几个方面。1.3.1 技术方面的差距技术方面的差距国外应用自动喷水灭火系统己有一百多年的历史。在这长达一个多世纪的时间里，一些经济发达的国家，投入巨资进行系统的研制与开发，具有更高灭火效率、可以实用不同场所、不同环境的先进系统不断出现。在系统类型上，除了在我国经常使用的湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统和水幕系统外，还研制出重复启闭预作用系统、自动喷水一泡沫联用灭火系统、快速响应早期灭火喷头的自动喷水灭火系统和先进的炮系统。在喷头的研制方面，根据不同环境和不同的使用场所研制出适合各自条件的喷头。除了常见的标准喷头外，还研制推广快速响应喷头、扩展覆盖边墙型喷头和快速响应早期灭火喷头、大水滴喷头等特种喷头以及家庭自喷系统所使用的喷头。 其实，从消防水炮的事例就可以看出我国与国外在自动喷水灭火系统在技术上的差异。先进的水炮系统也是一种典型的自动喷水灭火系统，主要用于室内高度大于13m的大空间场所。在日本、欧美，该系统在机场、体育馆和展览馆等大空间场所使用较为普遍。国内也有使用。国外对消防水炮的研制和应用技术比较成熟。如日本所使用的日本报知机水炮，现有高、中、低三级产品。高级型水炮每台炮水量为150l/s，射程为150180m;中型水炮水量为70l/s，射程为6080m;而低级型水炮射程为1820m。报知机系列产品设计先进，制作精良，性能优越，而且能实现自动对焦，对准着火点，以及实现与报警系统联动。国内于90年代开始消防水炮的研制。上海消防科研所“九五”攻关课题之一即是“消防水炮研制”，且已研制出射程可达70m的水炮产品。但上海消防科研所研制的水炮只是一种遥控水炮，不能实现自动对准着火点，也不能实现同报警系统联动。1.3.2 标准制定方面的差距标准制定方面的差距从1979年到现在，我国的自动喷水灭火系统设计规范己经颁布了四次，也经历了一个不断修订和改进的过程，但是同英美等技术较发达国家的技术标准制订过程和技术标准进行比较，还具有许多差距。具体表现在以下几方面:第一修订时间间隔过长美国对于制定的自动喷水灭火系统安装标准，一般根据每年的技术进步和当前出现的实际情况和经验教训，每年或者两年修订一次，使规范的发展与技术进步同步。在其规范建立的106年时间里，规范共计修订了57次，为自动喷水灭火系统的进步和保证其高效的灭火效率作出了贡献。我国对于修订设计规范的间隔时间没有规律弓从1985年颁布的第一本自动喷水灭火设计规范到2001年进行重新修订，时间跨度达到16年，在这期间出现的自动喷水灭火系统的新技术在实际应用中缺乏依据和标准。第二标准制定不完善美国在制定自喷系统的规范时，不仅类型全面，而且对于许多类型的自喷系统，不仅在nepa 13中对其使用范围、布置形式、约束条件和使用要求做出详细规定，而且还单独制定出详细规范来指导人们的使用。英国bss306 part ii一自动喷水灭火系统安装规范，给出了自动喷水灭火系统的12种不同的供水方式。我国在制定相关规范时，对于许多类型的自喷系统都没有单独的规范，而且规范中的类型还不全面，许多新型的自动喷水灭火系统类型没有出现在规范中，规范的制定明显落后于技术的发展。比如上文中提到的重复启闭预作用系统、自动喷水一泡沫联动系统、家庭自动喷水灭火系统等类型至今没有相关的规范标准;在涉及到供水方式时，并不是根据建筑物的具体情况设置，而是只要是设置自动喷水灭火系统就要求两路水源、消防水泵和屋顶水箱或增压装置，造成系统投资增大，阻碍了小规模建筑自动喷水灭火系统的应用。第三自主知识太少在我国，研究自动喷水灭火系统的科研机构数量少，应用范围有限，来的经验相对较少。在制定自动喷水灭火系统的规范时，很多标准都是借鉴国外的标准来制定，而不是根据我国的国情从实际出发，例如火灾危险等级的划分、火灾危险等级所对应的喷水强度等。同时许多标准都是在制定后再在实践中去证实它的合理性，缺乏规范制定的前瞻性。上述这些规范制定过程中的弊端己经严重阻碍了自动喷水灭火系统新技术在我国的发展、推广和广泛应用。应用范围小在我国，建筑设计防火规范和高层民用建筑防火规范根据我国国民经济水平，仅对火灾危险性大、经济损失大、政治影响大、发生火灾后人员伤亡严重的重点部位作了设置要求。目前，在美国的一些旅馆、饭店都设置自动喷水灭火系统，而不设消火栓系统，甚至不装报警装置;在香港则无论何种建筑、何种装修标准(不能用水保护的场所除外)一律装设自动喷水系统。根据国外资料介绍，上文提到的住宅自动喷水系统，在加拿大运用超过巧年，在澳大利亚、英国和美国也广泛使用。但这一系统的实际应用在我国还未见相关报道。1.3.3 国内外研究现状国外自动喷水灭火系统已有一百多年的发展历史，在这长达一个多世纪的时间内，一些经济发达国家，从研究到应用，从局部应用到普遍推广，有过许许多多成功和失败的教训。在总结经验的基础上，制定了本国的自动喷水灭火系统设计、安装的规范和标准，而且还进行了一次又一次的修订(如英国的自动喷水灭火系统安装规则，美国的自动喷水灭火系统安装标准等)。自动喷水灭火系统不但已经在高层建筑、公共建筑、工业厂房和仓库中推广使用，而且发达国家已经在住宅建筑中开始安装使用。在建筑防火设计中推广应用自动喷水灭火系统，获得了巨大的社会与经济效益。美国德克萨斯州佩雷楼市在1982年就已率先确立了自动喷水灭火系统在建筑消防中的主导地位，这一举措使该市获益不少，1997年至1998年度就节约了252万英镑，并使火灾损失减少到最低8。 在我国，自动喷水灭火系统的应用也已有多年。早在1926年，上海的毛纺厂就开始安装自动喷水灭火系统。从80年代初开始，我国对自动喷水灭火系统的产品进行规模生产，并大量在工程项目中使用。通过这些年来的系统研究，我国已建立了自动喷水灭火系统的产品质量标准，成立了产品质量检测中心，编制了设计、施工、验收规范和安装图集。 在技术规范和标准的制定方面，我国先后发布了自动喷水灭火系统设计规范、自动喷水灭火系统施工与验收规范)、自动喷水灭火系统:洒水喷头性能要求和试验方法等规范和室内自动喷水灭火设施安装标准图集。大大提高了我国自动喷水灭火系统的技术含量，也有利于消防的管理。 在自动喷水灭火系统的理论上，我国开展了喷头热敏性能的量化和喷头灭火效能影响的评价研究。喷头的热敏性能通过响应时间指数(rti)来反映。rti越低，喷头开放也就越快，其灭火效果也相对较好。喷头的灭火效能与所需喷水密度(rdd)和喷头实际送达的喷水密度(add)有关。当喷头空间的热损失较小时，喷水穿过火焰上羽卷流送达的密度就相对提高。 在喷头技术上，现已有标准喷头、快速响应喷头(rti50 (ms)0.6、大水滴喷头(es)、快速响应早期喷头(esfr)、扩展覆盖边墙型喷头、启闭式喷头等。在系统方式上，除了常规的湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统和水幕系统外，还出现了重复启闭预作用系统、自动喷水一泡沫联用灭火系统。水力报警阀的功能在系统中也得到进一步明确。在每个报警阀组的给水最不利处，均设末端试水装置，以利于系统的检测，加强了系统平时的维护、管理。 自动喷水灭火系统向前发展的同时，在技术应用中还存在一定的问题，如系统应用的场所和设置部位还不够广泛、系统不能按照设计的参数运行等等。灭火系统的设计应重视“以人为本”的原则，大力推广自动喷水灭火系统，在很多建筑内部都可设置自动喷水灭火系统，如高级住宅、工业厂房、公共活动场所、医院疗养院及老年、少儿、残疾人活动场所等等。在系统的设计中，突出表现在喷头的布置不够规范。自动喷水灭火系统的闭式喷头既是洒水灭火的元件，也是探测火灾的感温元件.合理选择和布置喷头，直接影响到扑灭初期火灾的效果。此外，系统的管道布置远没有消火栓给水系统的可靠性高，消防水源的保障也需提高。另外，我国的有关规范是参考了国外的设计标准，有些地方可能不符合我国国情，在设计、施工、维护、管理方面，都还存在着不足之处，影响了系统灭火性能的发挥，需加以探讨研究。1.4 自动喷水灭火系统的发展前景 自动喷水灭火系统目前有三个发展方向:一是水滴向细或超细方向发展和演变;二是水滴向大或者超大水滴方向发展，目的是更强有力地穿透烟羽流和火焰，到达燃烧物的表面;三是闭式喷头向快速反应方向发展9 10。 水是一种最可靠、最有效且最易取的灭火剂，自动喷水灭火系统也正是充分利用了水的特点实施灭火，而实践也证明了自动喷水灭火系统的灭火高效性。随着喷水灭火机理研究的不断深入，新的自动喷水灭火方法和机理将不断出现，为保护人和物提供可靠的技术保证。在我国，现有技术在一定程度上己经不会影响自动喷水灭火系统的推广和广泛使用，存在的问题是人们的思想观念和意识，缺少的是政策的推动和制度的约束。随着我国经济实力的增强和人们对自动喷水灭火系统认识的深入，自动喷水灭火系统将逐渐取代消火栓灭火系统的主导地位，成为我国消防体系中最主要的灭火设施11。1.5 本文主要研究内容本文主要的研究内容包括以下几个方面:1、 对自动喷水灭火系统组件进行分析，明确各组件的功能作用、布置要求。2、 在消防系统中自动喷水灭火系统的水力计算予以简单的介绍3、 浅析自动喷水灭火系统在建筑灭火过程中的作用与分析以及部分水力计算。安徽建筑大学本科毕业论文 -46- 第二章 自动喷水灭火系统分析第二章 自动喷水灭火系统分析2.1 自动喷水灭火系统的分类自喷系统主要是根据喷头类型和管网充水情况进行分类，根据喷头的封闭情况，自喷系统可分为开式自喷系统和闭式自喷系统;根据管网充水情况，闭式自喷系统可分为湿式自喷系统、干式自喷系统和预作用喷水灭火系统12;开式系统包括水幕系统，雨淋系统，工程上绝大多数采用闭式系统中的湿式系统，也是本文重点介绍的系统。五种自喷系统的适应条件各不相同，各种系统的适应场所如表2.1。表2.1 不同自喷系统的适应场所自喷系统类型适应场所湿式系统干式系统预作时系统雨淋系统水幕系统保护区环境温度4t70 保护区环境温度t4或t70替代干式系统，对误喷要求高场所对火灾猛烈，燃烧迅速场所催保护需要防火冷却分隔的场所2.1.1 湿式自喷系统湿式自喷系统是工程上应用最为广泛的一种系统，该系统采用的是闭式喷头和湿式报警阀组，由于在报警阀的前后管道内始终充满着压力水，且能在发生火灾时立刻喷水，故称湿式喷水灭火系统或湿管系统四。 湿式自喷系统中，重要的组件主要有：1)湿式报警阀:湿式报警阀是一种控制水流的单向阀，只允许水流入湿式灭火系统而不能流出，并且在达到规定的压力和流量时可以驱动报警装置13。2)延迟器:延迟器主要用于湿式喷水灭火系统，用以防止报警装置在水压发生波动时的误报警。延迟器设于湿式报警阀后，少量的水可以从其底部的泄水孔排出而不会进入水力警铃，从而解决了湿式报警阀一开启，水力警铃就报警的缺陷。由于湿式报警阀在正常压力波动下也可能开启，若不设置延迟器可能会导致水力警铃误 报警，设置延迟器时若其在短时间内充满水，则水流会进入水力警铃并促其发出报 警14。如火灾发生时，由于喷头不间断喷水，湿式报警阀完全开启，水流快速通过湿式报警阀进入延迟器，并在1 min内充满延迟器，然后流向水力警铃，发出报警， 同时启动压力开关，向控制中心报警。3)压力开关:压力开关由壳体、杠杆、固定铰、主副弹簧、传立锥、弹性波纹密封管、水压腔、微动开关组成，是一种靠水压或气压驱动的电气开关。压力开关必须直立安装，且通常与水力警铃一起安装;压力开关利用水力闭合弱电路实现报警，把报警管路中的压力信号转换为电信号传输到火灾报警控制器，可以监视报警阀的报警 管路水压并在发出报警信号后启动消防泵;在开式自动喷水系统中，压力开关可代替水流指示器监视系统的工作状态口15。4)水流指示器:水流指示器一般安装在配水干管或配水管始端，在系统开放一只喷头时，水流通过水流指示器，指示器将水流的信号转换成电信号传送至报警控制器或消防中心，发出报警信号，并报告火灾发生的区域部位及楼层口32。当管道发生泄露故障时，水流指示器也会类似运行。设计水流指示器时需注意，管道水流的工作压力应该在0.14mpa-1.2mpa之间，报警驱动流量在15l/min-37.5 l/min范围内。2.2.2 干式自喷系统 由于干式自喷系统的管路和喷头在正常情况下处于充气状态而不充水，故称之为干式系统或干管系统口。干式自喷系统是在湿式自喷系统的基础上发展起来的，但采用的是干式报警阀，且要有充气设备和排气设备16。干式自喷系统在报警阀后的管路内无水，不怕冻结，不怕环境温度高，从而该系统适用于寒冷和高温的建筑物和场所与湿式自喷系统相比，干式自喷系统增加了一套充气设备和一套排气设备，并且将管网内的气压保持在一定范围内;因此，干式自喷系统投资较大，管理比较复杂，在喷水灭火速度上不如湿式自喷系统来得快，在应用上也没有湿式自喷系统广泛四。尽管干式自喷系统的灭火速度不及湿式自喷系统，但设计干式自喷系统的启动时间不宜超过1min。2.2.3 预作用自喷系统 预作用系统是湿式自喷系统与干式自喷系统的结合，其采用的报警阀为雨淋阀，也需要有充气设备。该系统平时与干式自喷系统相同，管路平时充满低压气体而不充水，但当发生火灾时，水进入雨淋阀后的管路并使其在短时间内充水，使系统转变为湿式自喷系统;干式自喷系统转变为湿式自喷系统的过程包含着预备动作的功能，故称为预作用自喷系统。预作用自喷系统主要特点:1)与湿式自喷系统相比较:一、预作用自喷系统可以适用于冬季结冰、温度过高的建 筑和对误喷水要求严格的场所，而湿式自喷系统不适用。由于该系统管网中平时不充水，从而可避免因系统破损而造成的水渍损失。二、预作用自喷系统比湿式自喷系统报警更及时，为组织扑救节省了时间。预作用自喷系统能在喷头动作之前报警，而湿式自喷系统必须在喷水后才能报警16。2)与干式自喷系统相比较:预作用自喷系统解决了干式自喷系统延迟喷头喷水时间的问题，由于该系统没有干式自喷系统必须在喷头动作完成排气后才能喷水灭火的缺陷。3)与雨淋系统相比较:预作用自喷系统的安全可靠性更高;尽管两者均有早期报警装置，但是，预作用自喷系统管路平时充低压气体而雨淋系统通常为空管，从而预作用自喷系统可以配合自动监测装置发现系统中是否有渗漏现象，而雨淋系统没有这个功能。 由上述可知，预作用系统综合了湿式自喷系统、干式自喷系统及雨淋系统的优点，适用于要求较高、性质重要及不允许误喷的场所，也适用于干式系统适用的场所17。如:高级宾馆、大型商场、冷藏库，计算机房、图书馆、档案馆，重要的政治和经济场所等。2.2 自动喷水灭火系统的基本要求自动喷水灭火系统是由洒水喷头、报警阀组、水流指示器、压力开关、末端试水装置等组件以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时自动按设定的喷水强度喷水的固定灭火系统。顾名思义，自动喷水灭火系统在火灾发生时，必须能够自动地按设定的参数向着火部位或需要保护的对象喷水。因此，自动喷水灭火系统的喷水灭火必须具备自动响应性、定向性、性能预值性。自动响应性，是指系统能够通过探测元件感知火灾的发生，并自动启动系统向着火部位或保护对象喷水，即自动探测、自动启动的功能。湿式系统、干式系统一般是依赖闭式喷头作为感温探测元件而使系统自动启动;雨淋系统、水幕系 统是以火灾探测器或温控压力自动释放器作为探测元件使系统自动启动;预作用系统则是以火灾探测器和温控压力自动释放器及其他控制元件作为火灾探测控制元件，共同组成自动启动系统。 定向性，是指系统在喷水时，应自动地将水喷向着火区域或保护对象，而未着火的保护区和保护对象则不应喷水。只有这样，才能最大限度地减少水渍损失，减少系统配置，降低灭火成本，系统的设置才具有较高价值。性能预值性，是指系统在发生火灾时及在伺应状态时，能够按预设的参数和方式完成一系列的功能，它们包括:系统喷洒的水量，应在作用面积内满足喷水强度的要求。系统动作后，应能把系统动作信号转变成声报警信号、电报普信号予以报带，即具有自动报普系统。手动试验检测功能。在系统处于伺应状态时，能够完成对系统进行一系列试验检测，以确认系统的供水压力、流量、报警和联动功能是否符合要求。2.3 喷头和管网的布置2.3.1 喷头的布置原则和布置形式喷规第7.1.1条规定:喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置。当喷头附近有障碍物时，应符合本规范7.2节的规定或增设补偿喷水强度的喷头。此条规定了布置喷头应遵循的原则，它包含以下几方面的含义18 。(1)喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流的部位，使喷头的热敏元件在最短时间内受热动作。(2)使喷头的洒水能够均匀分布，不出现未被覆盖的空白，也不出现过多的重复覆盖面积。这是判定系统可靠性的重要手段，是一切自动喷水灭火系统应具有的功能。(3)按规定处理障碍物的遮挡，若满足不了与障碍物的距离要求，应增设喷头，补偿因喷头的洒水受阻而不能达到的灭火水量。喷头布置形式有三种：正方形，长方形，菱形。图2.1喷头的三种布置形式 (a)正方形布置如图2.1 (a)所示，喷头之间的间距l=2rcos45=1.414r (b)长方形布置如图2.1 (b)所示，在长方形布置中，只有当4个喷水圆两两相切于o点，而且在r=n时，该喷头的布置最经济合理。 喷头的长边间距m = 2r cos30 =1.732r喷头的短边间距n=r (c)菱形布置如图2.1 (c)所示，喷头a,b,c,d交错布置，其连线构成菱形，其中喷头b, c, d连线构成一个等边三角形，只有喷水圆域边缘通过该等边三角形的形心时，才既不会有过多交汇，也不会出现空白，是最经济的布置。 喷头的横向间距m = 2r cos30=1.732r 喷头纵向间距n=r+rcos30=1.5r(4)配水支管控制的喷头数每根配水支管上安装的喷头数量并不是不受控制。规范规定配水管两侧每根配水支管控制的标准喷头数，轻微险级、中危险级场所不应超过8只，同时在吊顶上下安装喷头的配水支管，上下侧均不应超过8只。严重危险级及仓库危险级场所均不应超过6只19。控制每根配水支管上布置的喷头数量，目的是为了控制配水支管的长度，避免水头损失过大;同时，火灾的发生区域并不都是长方形区域，当配水支管上的喷头数量过多，配水支管过长时按照理论进行水力计算的结果。 (5)各种喷头布置经济性比较和选择在喷头的三种布置形式中，同样四只喷头所覆盖的面积各不相同，每只喷头平均覆盖面积分别如下:正方形布置:每只喷头平均覆盖面积为正方形abcd，面积 s=ll=2r2长方形布置:每只喷头平均覆盖面积为长方形abcd，面积 s=mn=1.732r2。菱形布置:每只喷头平均覆盖面积为正六边形，面积 s=6(1/2 r2cos30)=2.598r2。 从上面三种形式的单个喷头的平均覆盖面积计算结果可以看出，相同条件下的四只喷头，在菱形布置时，单个喷头的平均覆盖面积最大，长方形布置所覆盖的面积最小。菱形布置所覆盖的面积是正方形布置所覆盖的面积的1.3倍，是长方形布置所覆盖面积的1.5倍;而正方形布置所覆盖的面积是长方形布置所覆盖的面积的1.15倍。即在相同面积的防火区域布置喷头，菱形布置时，所需喷头的数量最少，经济性最好，正方形次之，长方形布置所需喷头最多，经济性最差。因此，在选择使用喷头的布置形式时，应优先选择菱形布置。但是，在保护区域的边界菱形布置形式喷头不好布局。在正方形布置中，其经济性处于三种布置形式的中间，并且喷头与喷头之间的间距相等，既易于喷头的布置，也易于施工，在工程中使用最多。长方形布置形式在长方形保护区域使用最多，例如走廊等保护区域。2.3.2 喷头的布置间距问题 喷头的布置间距对系统的水力计算也十分重要，因它不仅关系到作用面积内的平均喷水强度，还关系到系统的水头损失大小。其间距应根据系统的喷水强度、喷头的流量系数和工作压力确定。新喷规表7.1.2的规定是按喷头工作压力为0.10mpa计算出来的，如果喷头工作压力或是喷头的流量系数发生了变了。喷头工作压力为0.05mpa时，喷头的喷水半径和布置间距(正方形)可总结如下表所示。表2.2喷头半径r危险级别标准喷头（k=80）快速响应喷头（k=115）轻危险级2.67m3.19m中危险级级2.17m2.6m中危险级级1.88m2.26m表2.3喷头布置间距危险级别标准喷头（k=80）快速响应喷头（k=115）轻危险级3.77m4.51m 中危险级级3.07m3.68m 中危险级级2.66m3.19m把表2.2与新喷规中表7.1.2进行比较发现，在标准喷头和工作压力为0.05mpa的前提下，喷头正方形布置的间距小于新喷规中表7.1.2中给出的数值，这说明喷头工作压力对喷头布置间距有直接的影响20。同样，采用不同流量系数的喷头对喷头布置间距也产生直接的影响。 规范中表7.1.2给出的布置间距是标准喷头(k=80 )在特定工作压力( 0.1mpa)为保证一定的喷水强度而求得的，适用于喷头工作压力为0.1mpa的情况。上面的论证也是在保证喷水强度达到规范要求的前提下进行的，因此可以说，按上述条件来布置喷头时，能取得同样的灭火效果。 总之，在保证喷头喷水强度的前提下，喷头处水压变化时，喷头出水量、喷头保护面积、喷头间距和喷头喷水半径等也相应变化，即它们是变量，而不是定值。同理，改变喷头的类型，即改变喷头的流量系数，喷头出水量、喷头保护面积、喷头间距和喷头喷水半径等也相应变化。2.3.3管网布置形式系统配水支管和干管组成的管网系统的布置形式有四种形式:中央中心型、侧边中心型、中央末端型和侧边末端型，见图2.2(a)中央中心型；(b)侧边中心型；(c)中央末端型；(d)侧边末端型1一立管2一喷头图2.2干管布置形式图喷规第10.1.4条规定:当自动喷水灭火系统中设有2个及以上报普阀组时，报警阀组前宜设环状供水管道。设置环状供水管道的目的是保证每个报等阀组都能做到双向供水，所以必须应用阀门将环状供水管道分成若干独立段.2.4 报警阀 报警阀组是自动喷水灭火系统的关键组件之一，它在系统中的主要作用包括启动系统、接通或切断水源、输出报警信号和防止水流倒回供水源。报警阀对系统的可靠性和灭火成功率有着举足轻重的作用。根据系统的不同报警阀可分为湿式报警阀、干式报警阀和雨淋阀。喷规6.2.6条规定:报警阀组宜设个在安全及易于操作的地点，报替阀距地面的高度宜为1.2m;安装报警阀的部位应设有排水设施。其6.2.8条又要求，水力警铃应设在有人值班的地点附近，且与报警阀连接的管道总长不宜大于20m。规范没规定报警阀集中还是分散设置，也没严格规定放置地点21。因此，报瞥阀的设置除满足自身的作用要求、控制面积和系统大小的规定外，还应满足位置安全、易于操作、附近有人值班、提醒人员疏散、自动启泵等功能的要求。2.5 末端试水装置2.5.1 末端试水装置的功能和设置对于自动喷水灭火系统，末端试水装置的功能通常是在报警阀压力开关动作直接启动消防泵以前完成，即测得的是消防给水系统的稳压装置对系统的影响和作用性能。末端试水装置的功能是检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃能否及时动作和报警，检验系统的可靠性，末端试水装置可以定期或不定期的启动，或人工随时抽检系统是否处于工作状态，以便及时排除故障，提高系统的可靠性。图2.3为我国在工程中经常采用的末端试水装置的安装图示2.6 消防水箱消防水箱的功能对于湿式系统而言，消防水箱的功能是维持平时管网的压力，当发生火灾时迅速启动自动喷水灭火系统。如果要达到最不利处喷头的工作压力，消防水箱的设置高度往往要达到十米以上，结构上往往无法达到这一要求。现在通常的做法是把消防水箱设置在屋顶水箱间内，并增设加压泵来满足压力要求。在火灾初期十分钟内，系统动作的程序是首先由消防水箱启动系统，然后加压泵工作，最后水通过加压泵加压流向喷头，喷头动作。因此可以说，启动喷水系统是消防水箱的主要功能。2.7 自动喷水灭火系统的减压措施在自动喷水灭火系统中，尤其是对高层和超高层建筑而言，存在着高低层管道水压不平衡的现象，即使在同层中，当保护面积较大时，由于设计是按最不利工作面积计算，同层中有利工作面积内喷头的水压也有剩余，为保持压力平衡，对连接有利工作面积的配水管或配水千管予以减压22。目前，对自动喷水灭火系统进行减压的措施有设置减压阀、减压孔板、节流管等，本文主要讨论如何用减压孔板进行减压。减压装置设置时，配水管道的工作压力不应大于1.2mpa;轻、中危险等级场所中配水管入口的压力均不宜大于0.40mpa 。减压孔板应设置在直径不小于50mm的水平直管段上，前后管段的长度均不宜小于该管段直径的5倍;孔口直径不应小于设置管段直径的30，且不应小于20mm:应采用不锈钢板材制作。节流管设置时，直径宜按上游管段直径的1/2确定;流管内水的平均流速不应大于20m/s。减压阀应设在报警阀组入口前;入口前应设过滤器;上报警阀