细水雾灭火系统在古建筑保护中的应用

1、安全技术细水雾灭火系统在古建筑保护中的应用1.引言 古建筑泛指历史保留至今具有较高文物价值和历史价值的建筑物，古建筑具有不行再生性。我国古建筑分布点多面广，多为木结构，存在很大的火灾危急性;同时由于防火间距不足;消防通道不畅，因此火灾扑救非常困难。但随着旅游经济的进展，一些地方政府部门已经开头意识到古建筑爱护的重要性，加强了对古建筑的消防平安投入，增加了自救力量，如加装了火灾自动报警、自动喷水灭火设施，有些甚至建立了特地的消防站点等。但由于古建筑火灾爱护的特别性，消火栓包括消防队员使用的消火栓及水喷淋灭火系统等水系消防措施实际存在很多不足： (1)消防灭火后，产生大量水渍，易造成古建筑中文物的

2、破坏。 (2)消防用水量大，要求消防储备水量巨大，对古建筑来讲难度比较大。 (3)消防设施安装体积大，管道粗，不易隐蔽，破坏文物的整体景观。 而细水雾灭火系统可以克服这些不足，细水雾系统灭火特点： (1)灭火效能高，反应时间快。它冷却性能好、抑制性强。细水雾还有肯定的穿透性，可以解决全沉没和遮挡的问题，还可防止火灾的复燃。它仅需喷淋系统的10%或更少的水量，为要考虑供水的体积以及重量的古建筑爱护带来了一个明显的优点。 (2)其使用平安，应用范围广。它不会对环境及爱护对象造成危害，避开了气体灭火系统灭火中灭火剂与燃烧物发生链式反应而产生对人员有害的气体。它可局部应用，独立的爱护古建筑某一部分，又

3、可作为全沉没系统，爱护整个空间。尤其可用于水源匮乏的地区及部分禁止用水的场所。 (3)管道管径较小、节约管材，工程造价低，安装、维护简便，安装时隐藏性强，能很好的维护文物的整体景观，符合古建筑爱护要求。 2.细水雾的灭火机理 水喷淋及消火栓系统中包含了大量的水滴，这些水滴的直径足够大以至于能穿透火焰羽流进潮湿这个燃料表面。因而传统水喷淋灭火系统的灭火机理主要是通过直接冷却效应来扑灭火灾2。细水雾的水滴尺寸很小，具有很大的表面积和很高的密度。细水雾灭火系统的灭火机理主要是汽化吸热降温作用和隔绝氧气窒息作用来扑灭火灾： (1)汽化吸热降温作用 由于水滴尺寸很小，它的表面积很大，因而水滴的表面换热系

4、数增大，在环境温度上升时，可以快速汽化。由热力学可知，水的汽化潜热很大，可达大约2280kJ/kg，远比水的温升吸热量大得多，因而可汲取大量热量，降低空间的温度。 (2)隔绝氧气窒息作用 水滴在汽化过程中不仅汲取大量热量，同时体积快速膨胀，可扩大1700多倍。道尔顿定律指出混合气体全压力等于各组成气(汽)体分压力之和。对于封闭空间而言，在水滴汽化前，氧气在空气中的比例为21%，氮气为79%，相应的氧气和氮气的分压力分别为2.06104帕和7.75104帕。随着水的快速汽化，水蒸汽分压力快速增大。据计算，对于30m3的空间，5升水完全汽化形成的水蒸汽分压力可达2.78104帕，相应的氧气的压力降

5、低到1.48104帕，即氧气的含量将降低到15.05%，从而造成隔绝氧气的窒息作用来达到灭火的目的。 另外细水雾灭火系统在灭一些特殊火灾中还存在非主要作用： (1)乳化作用 当扑救油类火灾时，水雾冲击油品表面，形成乳化层，一方面降低了油品的蒸发速度，另一方面由于水雾滴的单击搅拌作用能使可燃液体表层产生不燃烧的乳化层，起到了阻燃的作用。 (2)浸润作用 当用于扑救溶于水的可燃液体火灾时，可产生稀释冲淡效果，降低了燃烧速率，起到掌握火灾的作用。 (3)洗涤作用 这是由于燃烧的灰粒、烟尘颗粒与细水滴粘合而得到洗刷，削减烟尘。 (4)屏蔽作用 类似于分别效果的作用，削减火源对四周物体的热辐射，同时阻挡

6、火灾的集中，对火灾起遮挡作用。 3.细水雾灭火系统的组成 细水雾灭火系统的组成与雨淋自动灭火系统相像，主要由水源、供水设备、供水管道、雨淋阀组、探测器、掌握器和细水雾喷头组成。细水雾灭火系统按启动方式分自动掌握、手动掌握和应急操作三种。细水雾灭火系统按喷头分为开式系统和闭式系统。对于古建筑消防，细水雾灭火系统多实行自动报警、开式、手动掌握系统。 一般而言自动报警方式可以采纳包括火灾探测器或闭式喷头等。我们认为对于古建筑应优先使用火灾探测器。缘由主要有两点：首先闭式喷头设置在被爱护文物的上方，当感受热气流时，玻璃球破裂，闭式喷头首先喷出的不是水雾而可能是水滴，由此造成水喷淋现象。尽管水量有限，但

7、还是会造成一些不良后果。其次，在火灾初期增长阶段，由于热释放速率较小，喷头热敏元件不会很快动作，当第1只喷头动作，开头喷射水雾后，火灾被掌握或抑制，但是由于种种缘由，不肯定会马上灭火，可是由于细水雾的降湿作用，火灾区域温度降低了，这时可能仍有一些局部文物在燃烧，但由于局部燃烧释放的热量在短时间内不足以抵销环境温度下降的影响，因此不能有效开启其次只喷头，这样就有可能造成局部文物的损毁，这是我们不盼望的。所以，选择用开式喷头再加装火灾探测器是一种较为抱负的方式。 在掌握方式的选择上又可以分自动、手动和应急三种方式。自动掌握是指细水雾灭火系统的火灾探测、报警部分与供水设备、雨淋阀组等部件自动联锁操作

8、;手动掌握是指人为远距离操纵供水设备、雨淋阀组等系统组件的掌握方式;应急操作是指人为现场操作供水设备、雨淋阀组等系统组件的掌握方式。由于，古建筑爱护的特别性，依据我国的设备使用状况，为防止误喷发生，并且管理人员全天24小时值班，在发生火灾时，接到自动报警后，用手动掌握比较平安牢靠。 4.细水雾灭火系统的性能分析 (1)性能比较 细水雾灭火系统由于其喷射的雾滴的直径比水喷淋系统小许多，其性能比喷水系统更有优势。 细水雾灭火系统与自动喷水系统的性能对比：1 水喷淋： 灭火功能：无(控火);冷却功能：有;烟雾擦洗功能：有部分;对人的平安性：无毒;对设备的平安性：有损;雾滴平均粒径(mm)：1;雾滴作

9、用面积(m2/l水)： 细水雾： 灭火功能：有(包围穿透);冷却功能：有;烟雾擦洗功能：有;对人的平安性：无毒;对设备的平安性：无损;雾滴平均粒径(mm)：0.01;雾滴作用面积(m2/l水)：200 (2)经济比较 我们现以一面积为7 m7 m5.1m的库房为例，分别自动喷水和细水雾系统爱护，灭火剂用量及工程造价对比状况见下文(不计入报警系统)。4 灭火剂用量及工程造价对比： 水喷淋： 灭火剂用量：20m3水池;主要设备：18.5KW水泵2台，雨淋阀1个;系统主管道(mm)：DN80;工程造价系数：2.0 细水雾： 灭火剂用量：50L氮气，150L水;主要设备：3个储水瓶，1个氮气瓶，1个掌

10、握阀;系统主管道(mm)：DN20;工程造价系数：0.8 无论是从技术应用到经济的角度，我们可以看出细水雾灭火系统显示出明显的优越性。 (3)灭火试验分析 为了检验细水雾灭火效果，我们在试验室进行了中压条件下的油盘火试验，试验时将直径为40mm的油盘分别盛装肯定容积的汽油和酒精，采纳单一喷头试验，试验时压力掌握在1.6MPa以下，试验时发觉，汽油燃烧时喷头动作仅15秒左右即可扑灭油盘火，酒精火时间稍长，一般在30秒左右。可以看出，细水雾灭火系统具有良好的灭火性能，在水喷雾动作后火场温度能快速降低。 在德国也有人进行过档案文件的灭火时间，试验时文件货架高度为7.6m3.9m3.8m，点火后当时内温升到57时喷头动作，5分钟内烟气基本抑制，文件的损坏率不到20%。我国也有人做过档案馆资料的喷水试验，喷水3分钟后，其水渍损失也特别微小，对于柜式存储的文件几乎无任何水渍损失。(风险管理世界-.RiskMW.com) 5.国内外的应用 英美等发达国家已经在图书馆、古建筑、计算机机房、电气开关装置、柴油发电机组、易燃液体库等广泛的领域应用细水雾系统。我国细水雾灭火技术的讨论和开发是从九五期间开头的，在国家科技攻关基础上的消防课题中，列入了关于细水雾灭火技术讨论的子专题。我国细水雾灭火技术与欧美等发达国家都有肯定差距。但可喜的是我国这项技术也已开头进展到了有用阶段，并且已经在一些工程