（市政工程专业论文）建筑消防中自动喷水灭火系统及其水力计算的研究.pdf

建筑消防中自动喷水灭火系统及其水力计算的研究 摘要 自动喷水灭火系统具备自动响应性、定向性、性能预值性。该系统能够自 动巡检和监控火灾的发生并能及时地扑灭初期火灾，具有安全可靠、经济实用、 灭火成功率高等优点。 本文把“自动喷水灭火系统从设计到运行”这个过程作为研究范围，重点 剖析此过程中存在的一些热点问题。对自动喷水灭火系统组件进行分析，使各 个组件的功能作用、布置要求更加明了化。对自动喷水灭火系统设计施工中常 见的问题进行分析，使系统设置更加合理；对自动喷水灭火系统设计规范 中的几个问题进行讨论，并阐述了自己的看法。把“矩形面积逐点法”作为系 统水力计算的方法，利用v b 语言进行管网水力计算，使计算快捷、方便，取 得了较好的效果。此外，针对当今常见的商住高层建筑“如何确定其系统流量 才能使每一层作用面积内的喷水强度达到规范要求”这个问题，阐述了自己的 观点。 关键词；自动喷水灭火系统设计旌工水力计算v b s t u d i e so l lt h eb u i l d i n gf i r ea u t o m a t i cs p r i n k l e rs y s t e m a n dh y d r a u l i cc a l c u l a t i o n a b s t r a c t t h es p r i n k l e rs y s t e mh a sa u t o m a t i c i t y ，d i r e c t i o nf i n d e ra n dc a p a b i l i t y e x c e p t i o n t h es y s t e mc a nc h e c ka u t o m a t i c l yt h ef i r ea n dp u ti to u ti nt i m e t h e r e a r em a n ya d v a n t a g e si nt h es y s t e m ，i n c l u d i n gs a f e t y , c r e d i b i l i t y , h i g hr a t eo f s u c c e s sa n ds oo n t h ea r t i c l er e s e a r c h e st h es c o p eo fd e s i g n i n gt oi n s t a l l a t i o nt ow o r k i n gi nt h e e n d i ta n a l y z e ss o m ed i 伍c u l tp r o b l e m s a n a l y z ep a r t si nt h ea u t o m a t i cs p r i n k l e r s y s t e m w j c o u l d r e c o g n i z e t h ef u n c t i o na n dd e s i g n i n gr e q u e s t d e e p l y i t r e s e a r c h e ss o m ef r e q u e n tp r o b l e m si nd e s i g n i n ga n di n s t a l l a t i o n i te m p h a s i z e sh o w t oi n s t a l la n dm a n a g e i ta n a l y z e ss o m ef r e q u e n tp r o b l e m si nt h ec o d eo fd e s i g nf o r s p r i n k l e rs y s t e ma n de l a b o r a t e sm yo w no p i n i o n s t h ea r t i c l ec o m p a r e ss o m e h y d r a u l i cc a l c u l a t i o n sa n da s s u r e st h a tt h es q u a r ea r e a - d o ti st h es c i e n t i f i cw a yi n t h ee n d t h ea r t i c l ec o m b i n e sv i s u a lb a s i ca n dh y d r a u l i cc a l c u l a t i o na n d e s t a b l i s h e st h em o d eo fv b h y d r a u l i cc a l c u l a t i o n i tm a k e st h eh y d r a u l i c c a l c u l a t i o ns i m p l ea n dd i r e c t i na d d i t i o n t h ea r t i c l es o l v e st h ep r o b l e mw h i c hi s h o wt oa s s u r e 也em o s ts y s t e mf l u xt os a r i s f yt h es p r a yt h es t r e n g t ho fw a t e r k e yw o r d s ：t h es p r i n k l e rs y s t e m ，d e s i g n i n g ，i n s t a l l a t i o n ，h y d r a u l i cc a l c u l a t i o n ，v b 插图清单 图2 - 1 喷头布置图8 图2 - 2 干管布置形式图9 图2 - 3 环状管道供水示意图9 图2 4 报警阀组集中设置示意图1 0 图2 - 5 报警阀组分散设置示意图1 l 图2 - 6 国内末端试水装置推荐安装图示1 2 图2 - 7 具有自控功能的末端试水装置推荐安装图示1 2 图2 - 8 湿式系统水箱高度示意图1 3 图3 一l 消防水池布置示意图1 5 图3 - 2 喷头布置喷水示意图1 9 图4 - 1 自动喷水灭火系统水力计算原理图2 6 图4 - 2 水力计算主程序界面1 3 1 图4 - 3 水力计算主程序界面2 3 1 图4 - 4 水力计算主程序界面3 3 2 图4 - 5 水力计算基本数据输入界面3 2 图4 6 最不利点水压界面3 3 图4 - 7 水力计算主程序界面4 3 3 图5 1 喷头平面布置图3 4 图5 - 2 自动喷水灭火系统图3 5 图5 - 3 走道喷头平面布置图3 8 图5 - 4b 、s 、r 关系示意图4 0 图5 - 5 走道喷头平面布置图1 4 0 图5 - 6 走道喷头平面布置图2 4 1 图5 - 75 层最不利喷头平面布置图4 3 表格清单 表1 12 0 世纪9 0 年代若干国家的火灾统计l 表3 1 喷水半径r 2 1 表3 2 喷头布置间距2 1 表4 1 民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数2 6 表4 2 流速系数k o 值2 7 表4 3 不同管径的比阻值2 8 表4 4 孔径与管径平方比k 与r 参数2 9 表4 5r 换算成 的值2 9 表4 6 配水管规格3 0 表5 1 系统水力计算结果3 6 表5 2 水箱设置高度计算结果3 6 表5 3 减压孔板规格3 8 表5 4 最不利作用面积内水力计算结果14 0 表5 5 最不利作用面积内水力计算结果2 4 2 表5 6 系统流量水力计算结果4 3 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得 金匿王些塞堂 或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：聋乏签字日期：1 蠢kf 明7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金艘王些盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授 权盒胆王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名；砖玉或 签字日期：司年f 狷c 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名：寸嗡 签字日期：7 年。月尸日 电话：fj 一) 叫。1 切| ) 邮编： 致谢 在论文完成之际，首先感谢合肥工业大学给我这个学习和提高的机会，特 别是我的导师沈致和教授对我的悉心指导，借此机会向沈老师表示衷心的感谢! 本人在两年半的硕士研究生课程学习和撰写学位论文的过程中，自始至终 得到了我的导师沈致和教授的悉心指导，无论从课程学习、论文选题，还是到 收集资料、论文成稿，都倾注了沈致和老师的心血，由衷感谢沈致和老师在学 业指导及各方面所给予我的关心以及从言传身教中学到的为人品质和道德情 操。沈老师广博的学识、严谨的治学作风、诲人不倦的教育情怀和对事业的忠 诚，必将使我终身受益，并激励我勇往直前。 真诚感谢土木建筑工程学院的全体老师，他们的教诲为本文的研究提供了 理论基础，并创造了许多必要条件和学习机会。同时，在课题的研究和论文写 作过程中，还得到了樊户江、闫丽芳同学的帮助，与他们一起讨论课题项目， 使我对论文进一步的深化和完善。感谢同学们与我一起走过这段学习历程，祝 愿他们拥有更加灿烂的明天。 最后，感谢我的父母和姐姐，是他们在生活上给我无微不至的关怀，精神 上鼓励我不断努力前进。借此机会对他们说一声；辛苦了，我的亲人l 谢谢你 们l 作者：苏文龙 2 0 0 7 年1 2 月 第一章绪论 1 1 概述 1 1 1 我国火灾现状及特点 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。2 0 0 0 年1 2 月2 5 日，我国洛阳的百货楼四层歌舞厅大火，造成3 0 9 人死亡；2 0 0 4 年2 月 1 5 日，吉林省吉林市中百商厦发生特大火灾，造成5 4 人死亡；2 0 0 4 年7 月2 8 日， 浙江省温州市辉煌皮革有限公司发生特大火灾，造成1 8 人死亡。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“防忠于未然，责任重于泰山”口1 。 世界上主要国家上个世纪末的火灾统计情况0 1 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1 0 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“，。 表1 12 0 世纪9 0 年代若干国家的火灾统计 居住人口 火灾次数 死亡 每千人的 每百万人 每千次火灾 国别人数的死亡人 ( 百万)( 千次，年)火灾次数的死亡人数 ( 人，年)数 中国1 2 0 34 52 3 0 00 0 41 95 1 1 印度 9 3 6 52 0 01 7 0 0 0o 2 l1 8 28 5 美国 2 6 3 82 0 0 04 6 0 07 5 81 7 4 2 3 俄国 1 4 8 33 0 01 5 0 0 02 0 21 0 1 15 0 日本 1 2 5 55 81 9 0 00 4 61 5 13 2 8 德国 8 1 72 1 57 0 02 6 38 6 3 3 英国 5 8 34 6 08 5 07 8 91 4 61 8 法国 5 8 12 9 06 0 04 9 9l o 32 1 澳大利亚1 8 38 01 6 04 3 78 72 o 爱尔兰o 3 63 24 58 8 91 2 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 的装修和家具已不可同日而语。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。2 0 世纪5 0 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5 0 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口1 。 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、火灾报警装置 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警并启动消 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“】。 1 1 3 自动喷水灭火系统与消火栓灭火系统的比较网 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2 4 h 都处于准动作状态，不会因 发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 2 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 ) 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 会的统计资料，自动喷水灭火系统灭火、控火的成功率高达9 6 2 ；美国纽约 市1 9 6 9 年至1 9 7 8 年十年间，自动喷水灭火系统灭火成功率达至1 j 9 8 4 ；澳大利亚 和新西兰报道的灭火成功率达至1 j 9 9 8 “1 。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1 0 分钟”】。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 火发挥功能的一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1 5 分钟左右的时间。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 早已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7 0 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 计数据。 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。 本文的目的有三个：一是通过对自动喷水灭火系统的分析和设计施工过程 中存在的问题的讨论，使该系统内部各组件的功能作用明了化、设计安装准确 化，选择布置合理化；二是通过对现行喷规几个问题的讨论，阐述自己的 看法；三是用v b 语言进行系统水力计算，使水力计算方便、快捷；针对当今 常见的商住高层建筑“如何确定其系统流量”这个问题，笔者给出了解决办法。 1 3 国内外研究状况 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 1 9 8 2 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，1 9 9 7 年至1 9 9 8 年度就节约了2 5 2 万英镑，并使火灾损失减少到 最低”。 在我国，自动喷水灭火系统的应用也已有7 0 多年。早在1 9 2 6 年，上海的毛 纺厂就开始安装自动喷水灭火系统。从8 0 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 头的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。 这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( r t i ) 来反映。r t i 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( a d d ) 和喷头实际送达的喷水密度( a d d ) 有关。当喷头空间的热损失较 4 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( r t i s 5 0 ( m s ) “5 ) ，大水滴 喷头( e s ) 、快速响应早期喷头( e s f r ) 、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 3 1 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阳儿”1 。 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已经不会 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 【“，。 1 4 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： 一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。 二对自动喷水灭火系统设计施工中常见的问题进行讨论，消除此过程中 存在的一些误区，使系统设置更加合理。对现行喷规中的几个问题进行探 讨，阐述自己的看法，希望能起到抛砖引玉的作用。 三用v b 语言进行自动喷水灭火系统水力计算，使计算结果能够自动生 成，并进行实例了演算。 四针对当今常见的商住高层建筑“如何确定其系统流量才能使每一层作 用面积内的喷水强度达到规范要求”这个问题，进行了论证。 6 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和基本要求 2 1 1 自动喷水灭火系统的分类 自动喷水灭火系统按喷头的开闭形式分为闭式和开式两大类。闭式系统包 括湿式、干式、干湿式、预作用系统等；开式系统包括雨淋喷水灭火系统、水 幕系统、水喷雾灭火系统等，如下所示。 一r 湿式自动喷水灭火系统 闭式自动喷水灭火系统j 干式自动喷水灭火系统 j 干湿式自动喷水灭火系统 l 预作用自动喷水灭火系统 自动喷水灭火系统 一 o _ ( ) _ o o c p _ ( 卜 ，、，、 ( c ) “) 图2 - 2 干管布置形式图 ( 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 喷规第l o 1 4 条规定：当自动喷水灭火系统中设有2 个及以上报警阀组 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警 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。 在工程设计中通常布置成图2 3 的形式，效果较好。 自喷泵 图2 3环状管道供水示意图 9 2 3 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，报警阀 距地面的高度宜为1 2 m ；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2 0 m 。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。因此，报 警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。 a 、报警阀的集中设置“盯 集中布置是指将所有报警阀组均设在地下室，或水泵房，如图2 4 所示，水 力警铃设在相应处或引出到附近有人值班处或室外。 集中布置，管理方便，但存在水平管及立管的数目多、占去管道的空间较 多、占用面积、增加造价的缺点；如果在高层建筑中采用报警阀集中设置，对 报警阀的工作压力要求较高；对设置集中消防的建筑小区或建筑群，不易分清 失火区域，难以及时发现哪一栋出现火灾。 系统 接洧防水薄 图2 4 报警阀组集中设置示意图 b 、报警阀的分散设置“。1 1 0 1 一水藉 2 一水泵 3 止回一 4 同闩 5 水泵结合嚣 6 一湿式报警用 7 一捧气一 8 信号目 9 一水流指示嚣 1 0 碛头 1 1 一末端试水装置 1 2 捧水曩斗 分散布置指报警阀组分别移至楼层上或同一层楼面或各栋单体分散设置， 如图2 5 所示，设在各个分区或各单体内安全、易操作位置，一般在其服务面积 就近地点的公共走廊和楼梯等疏散通道的附近，水力警铃也设在楼梯附近。 分散布置，减少了过路的水平管和立管数量，节省了投资；水力警铃可就 近安装；有利于解决系统的压力竖向分区问题，每只报警阀只要承受本系统内 的工作压力就行了；另外，分散布置有利于明确失火分区，分设各栋相应处， 可以及时发现哪一栋出现问题。但存在不利于统一管理，排水设施不易设置等 缺点。 系统 1 一水箱 2 一水泵 3 一止回阔 4 闸阀 5 一水泵结合嚣 6 一湿式报警阍 7 一捧气阔 8 一信号阔 9 一水流指示器 1 0 一喷头 1 1 - - 末端试水装置 1 2 捧水漏斗 瑶糟防水孺 图2 - 5 报警阀组分散设置示意图 分散设置方式特别适用于高层、超高层建筑，以及小区或建筑群内集中消 防的情形，其优点要多于集中设置的方式，在美国、日本等国家均采用报警阀 组分散设置的方式“”。工程设计中，在满足规范要求的前提下，应根据建筑类 别和实际布局情况，选择集中、分散或其它安全可靠的布置方式，以简化给水 管网、节省投资、便于管理，并确保系统供水的安全可靠。 2 4 末端试水装置咖 2 4 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，邸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 6 为我国在工程中经常采用的末端试水装置的安装图示瞪”。 量不刺点l 齄喷头a = = = e = = = = 纠e 试 i i 耻一 h l 压力表 崆纛接头 ：排承_ 斗 延 图2 6 国内末端试水装置推荐安装图式 2 4 2 具有自控功能的末端试水装置 我国开发的具有自控功能的末端试水装置，如图2 7 所示，可用于自动唼水 灭火系统的自动检测，这种具有自动检测功能的末端试水装置能定期定时自动 频繁检测，及时发现系统的故障，从而大大提高了自动喷水灭火系统的可靠性， 所以开发能自动检测的末端试水装置是有意义的。在一些有条件的场所为提高 系统的可靠性，可安装具有自动检测功能的末端试水装置，以便实现自动检测。 图2 7 具有自控功能的末端试水装置图式 2 5 消防水箱 2 5 1 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问内，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 5 2 湿式系统消防水箱的设置高度 湿式系统即为准工作状态时管道内充满用于启动系统的有压水的闭式系 统。 湿式系统为目前我国工程设计中使用最为广泛的自动喷水灭火系统，对于 湿式系统的消防水箱设置高度，我们可以通过参照图2 8 的布置来确定。 r l 乏 l 图2 - 8 湿式系统水箱高度示意图 消防水箱设置高度( h ) 按下式进行计算： h = h l + h 2 + h 3 + h 4 ( 2 一1 ) 式中：h 一湿式系统水箱设置高度( m ) ； h l 一最不利喷头的工作压力，应 5 m h 2 0 ： h 2 一湿式报警阀的水头损失( m ) ； h 3 一水流指示器的水头损失( m ) ； h 4 - 水箱至最不利喷头管道总水头损失( m ) 。 当水箱设置高度( h ) 不能达到( 2 1 ) 式要求时，应设置气压给水装置或降低设 置高度并增设加压泵。气压罐的调节水容积不宜小于1 5 0 l ，增压泵的流量宜为 1 l s ，扬程则根据增压泵设置位置通过水力计算确定。对于( 2 1 ) 式的应用，我 们会在第五章中介绍。 2 6 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干管予以减压。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 2 m p a ；轻、中危险等级场所中配水管入口的压力均不宜大于0 4 0 m p a 。 减压孔板应设置在直径不小于5 0 m m 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3 0 ，且不应小于 2 0 r a m ；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；长度不宜小于1 m ；节 流管内水的平均流速不应大于2 0 m s 。 减压阀应设在报警阀组入口前；入口前应设过滤器；当连接两个及两个以 上报警阀组时，应设置备用减压阀；垂直安装的减压阀，水流方向宜向下。 1 4 第三章自动喷水灭火系统设计施工中常见问题 自动喷水灭火系统对初期火灾控制的高效性已经被无数的事实验证，在我 国它也正在成为应用最为普遍的灭火、控火措施。因此，正确、合理、细致的 设计和严格、准确的施工非常重要。然而，广大工程设计和施工人员由于对规 范理解不够透彻、实际经验不深以及贪图便宜等原因，导致在设计施工过程中 存在着种种问题，如果这些问题不及时解决那它一定会对自动喷水灭火系统的 可靠性造成不良影响。 3 1 自动喷水灭火系统设计施工中常见问题及解决办法 3 1 - 1 消防水池的设置 高层民用建筑设计防火规范g b 5 0 0 4 5 9 5 ( 2 0 0 5 年版，以下简称高规) 第7 3 3 条规定：消防水池总容量超过5 0 0 m 3 时，应分成两个能独立使用的消防水 池。如果消防水池只有一个，当消防水池检修或清洗时，整个消防系统将处于 无水状态，使自动喷水灭火系统失效。防火规范要求消防泵设置备用，吸水管 和出水管有两条，管网为环状，为提高自动喷水灭火系统的可靠性，应该将消 防水池也设置成两个”。因此，建议对于设置自动喷水灭火系统的建筑，即使 消防水池总容量不超过5 0 0 m 3 ，也应将消防水池分成两个能独立使用的消防水 池。与之相对应，当消防水池分成两个时，水泵吸水管的布置也将比较复杂。 从提高系统的供水可靠性这个角度考虑，建议采取以下两种布置形式。 自喷泵消火栓泵 消防水池消防水池 自喷泵消火栓泵 图3 - 1消防水池布置示意图 3 1 2 水泵接合器的设置 水泵接合器的主要用途是当室内消防水泵发生故障或遇大火室内消防用水 不足时，供消防车从室外消火栓取水，通过水泵接合器将水送到室内消防给水 管网，供灭火使用口”。水泵接合器的设置要便于消防车和消防人员使用，特别 要注意水泵接合器的设置位置，要设置在消防车易于靠近的位置，如路口附近， 还应注意不要由于建筑物上部掉落东西而影响供水人员的安全。如一些设有大 面积玻璃窗的建筑物，若将水泵接合器设在玻璃窗的下面，在火灾状态下，下 落的玻璃将会威胁供水人员的安全，所以从使用安全的角度考虑，水泵接合器 的设置地点应避开玻璃幕墙。此外，如果其型号为地下式水泵接合器，那么在 其相应位置的地面或墙面上一定要有醒目的标记，利于消防人员找到。 3 1 3 水流指示器的设置 按照规范要求，不同的防火分区或同一个防火分区不同楼层均应设置水流 指示器。在实际工程设计时，常有不按防火分区设置水流指示器的情况，特别 是在地下室，因为一般地下室防火分区的面积较小，并且有些设备用房并不设 置自动喷水灭火系统，每个防火分区内布置的喷头数量较少，设计者常有将几 个防火分区共用一个水流指示器的情况。这样不符合规范的要求，当发生火灾 时也不便判断发生火灾的准确区域，给灭火带来不便。 在建筑中设置自动喷水灭火系统的目的是能够及时发现并有效控制火灾， 因此，系统内每一个组件的设置都必须合理，符合标准。无论是处于建筑物什 么部位的防火分区，按规范要求每个防火分区必须设置由一个水流指示器，不 应根据防火分区内喷头数量的多少来设置水流指示器。 3 1 4 末端试水装置的设置 为了检测系统的可靠性，测试系统能否在开放一只喷头的最不利条件下可 靠报警并正常启动，要求在每个报警阀的供水最不利点处设置末端试水装置。 但在具体的设计中经常存在以下几种问题口u ： ( 1 ) 许多自动喷水灭火系统排水设施的排水量小于实验阀的泄水量或者干脆 不设排水设施，实验阀在开启后便会造成“水灾”，给以后消防设施的定期保 养、维护埋下隐患。 ( 2 ) 末端试水装置的设置不是按规范要求设置在最不利点，随意性较大，例 如为了照顾排水而将末端试水装置设置在并不在末端的厕所内，达不到试验的 目的。 ( 3 ) 未采用规定的末端试水装置，而用d n 2 5 的球阀代替，其通径是2 5 m m ， 比一只公称通径为1 5 m m 的喷头要大的多，开启后的水流量远远大于一只标准喷 头的排水量，显然这样的试水装置不能代表一只喷头开启的效果。 为了解决上述问题，在设计末端试水装置时，一定要参照上一章提到的末 端试水装置的安装图示并严格按照规范要求进行设计，同时，还要根据试水阀 的具体位置来设置相应的排水设施，做到正确设计、合理布置。 3 2 对自动喷水灭火系统设计规范 中几个问题的探讨 现行的国家标准喷规g b 5 0 0 8 4 - 2 0 0 1 ( 2 0 0 5 年版，以下简称新喷规) 自2 0 0 5 年1 0 e l1 日施行，新喷规对旧喷规( 2 0 0 1 年版) 进行了局部修订， 1 6 其中修改的某些条文为强制性条文，必须严格执行。本节主要对新喷规中 的几条进行讨论，并阐述笔者对这些内容的认识。 3 2 1 对第1 0 3 1 条的理解 笔者对喷规第l o 3 1 条存在着疑问。该条讲采用临时高压给水系统的 自动喷水灭火系统应设高位消防水箱，但此条并没有明确储水量的计算。当无 法满足消防水箱设置高度时，需增设屋顶加压泵，其流量该如何确定? 初期灭 火效果是成功的关键，如果对规范理解不清，设计不合理，就可能加重火灾损 失。 该条文是强制性条文。火灾初期是最佳灭火时机，喷规也主要强调对 初期火灾的控制能力。在保证自动喷水灭火系统供水水源的增压措施中，高位 水箱是最可靠的措施，规范条文中也强调了这一点。高位