高层建筑消防自动喷水灭火系统的分析

摘要：自动喷水系统灭火、控火及时，灭火效果好，在性质重要或火灾危险性较大，人员集中、不易疏散，外部增援灭火与救生较困难的建筑物或场所，宜设置自动喷水灭火系统。笔者就民用建筑自动喷水灭火系统设计中的几个具体问题进行交流。

关键词：高层建筑；消防系统；　自动喷水；　优势

1自动喷水灭火系统的分类、原理

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。

1.1闭式自动喷水灭火系统

1.1.1湿式自动喷水灭火系统

湿式自动喷水灭火系统是充满水的管道系统上安装有自动喷水闭式喷头，并与至少一个自动给水装置相连，当喷头受到来自火灾释放的热量驱动打开后，立即喷水灭火。或者是准工作状态时管道内充满有压水的自动喷水灭火系统。系统采用湿式报警阀，报警阀的前后管道内均充满压力水。

该系统包括闭式喷头、水流指示器、湿式报警阀组、控制阀和至少一套自动供水系统，以及消防水泵结合器等组成。自动供水系统是指自动喷水灭火系统动作时水能自动满足系统供水压力和水量的城市自来水、高位水塔（水箱）、气压水罐、水力自动控制的消防给水泵。

优缺点：湿式自动喷水灭火系统应用较为广泛，占自动喷水灭火系统总应用量的70%以上。其构造简单，经济可靠，灭火速度和控火效率高，施工维修方便等优点。

1.1.2干式自动喷水灭火系统

干式自动喷水灭火系统是干式报警阀后充满有压空气或氮气的管道系统上安装有自动喷水闭式喷头，当喷头受到来自火灾释放的能量作用打开后，喷头首先喷射管道中的气体，排出气体后，有压水通过管道到达喷头喷水灭火。

优缺点：由于干式喷水灭火系统在报警阀后充以空气而无水，该系统在喷水之前有一个排气进水的过程，使喷水灭火的动作较湿式系统缓慢，影响控火速度。另外，干式喷水灭火系统需要一套充气设备，管网气密性能要求高，系统设备复杂，维护管理也较为不便。

1.1.3预作用自动喷水灭火系统

该灭火系统克服了干式喷水灭火系统控火灭火率低、湿式系统易产生水渍损失的缺陷，可以代替干式系统提高灭火速度，也可代替湿式系统用于管道和喷头易于损坏而产生漏水、以致造成严重水渍的场所，还可用于对自动喷水灭火系统安全要求较高的建筑物中。

1.1.4自动喷水-泡沫联用灭火系统

自动喷水-泡沫联用灭火系统是在自动喷水灭火系统中配置可供给泡沫混合液的设备，组成既可喷水又可喷泡沫的固定灭火系统。自动喷水-泡沫联用灭火系统既可以灭火，也有预防作用。可以预防因易燃液体的沸溢和溢流而把火灾引到附近区域，以及复燃；还可以控制和暴露防护，在不能扑灭火灾时控制火灾燃烧，减少热量的传递。

自动喷水-泡沫系统是比自动灭火系统更有效的系统，可应用于固体火灾、易燃液体火灾、气体火灾的扑灭。可在需要时，代替自动喷水灭火系统和水喷雾系统。

优缺点：自动喷水-泡沫联用灭火系统是利用泡沫灭火剂来强化灭火效果，前期喷水控火，后期喷泡沫强化灭火效果；或前期喷泡沫灭火，后期喷水冷却防止复燃。该系统因加入了泡沫灭火剂灭火效果更好，为此可以节省灭火用水。

1.2开式自动喷水灭火系统

1.2.1雨淋系统

该灭火系统所使用的喷头为开式喷头，火灾发生时，系统保护区上方的所有喷头一起喷水灭火，形似下雨降水。

1.2.2水幕系统

该灭火系统由水幕喷头、管网、雨淋阀（或者手动快开阀）、供水设备和探测报警装置等组成。水幕系统不能直接用来扑灭火灾，只用作防火隔断或进行局部降温。在高层建筑中一般用于保护门、窗或其他孔洞等。

1.2.3水喷雾灭火系统

该灭火系统在组成上与雨淋系统相似，所不同的是该系统使用的是一种喷雾喷头，这种喷头有螺旋状叶片，当有一定压力的水通过喷头时，叶片旋转，在离心力作用下，同时产生机械撞击作用和机械强化作用，使水形成雾状喷向被保护部位。

1.3自动喷水控制原理

自动喷水灭火系统的工作原理流程图如图1所示。在报警阀的上下管道内经常充满压力水，在火灾发生时，由于火场环境温度的升高，闭式喷头玻璃球内液体膨胀，玻璃球炸裂，喷头打开喷水，即开始灭火。

管网中的水由静止变为流动，水流指示器被流动的水感应后动作把水流信号转变为开关量报警信号，送入控制器，在报警控制器上指示某一区域已在喷水。

喷头持续喷水造成报警阀上部水压低于下部水压，这种压力差达到一定值时，原来处于关闭状态的阀片自动开启，压力水通过报警阀流向喷水系统的干管和配水管，同时通过专用细管进入延时器，经延时确认，进入水力警铃和压力开关，发出声音报警信号，同时压力开关动作，将压力下降的信号变为开关量报警信号，送入报警控制器。

每个楼层有一个水流指示器，每个水流指示器有一个输入模块，当输入模块接收到水流指示器的动作信号后，通过总线信号输送到报警控制器；压力开关的动作信号也通过输入模块输送到报警控制器。两路信号通过主机逻辑编程，指令相应输出模块启动喷淋泵加压，使管网持续保持一定的压力，启泵电信号通过输入模块回馈到报警控制器并有显示。

2系统主要组件及作用

由联动型火灾报警控制器、手动紧急启停控制盘、水流指示器、压力开关、报警阀、延时器、喷头、管路、供水设施等组成。

2.1联动型火灾报警控制器

联动型火灾报警控制器是一种能为探测器供电、接收、显示和传递火灾报警信号，并能对自动消防装置发出控制信号的装置。

本文所述系统选用陆和公司的LH-160控制器，它是由地址编码两总线火灾探测报警与智能消防联动控制系统构成的控制器，包括主控板、驱动板、通信板和多功能板。采用多CPU工作，最大限度地保障了控制器的稳定运行，并加快了控制器的处理速度，设置在一层警卫室。

2.2手动紧急启停控制盘

用于手动控制重要联动设备的启动或停止。当火灾事故发生后，根据实际需要，手动操作控制盘上的按钮，将现场的喷淋泵、消防泵启动或停止，并能显示其启动以及停止状态。设置在一层警卫室，紧靠报警控制器。

2.3喷头

自动喷水灭火系统的喷头担负着探测火灾、启动系统和喷水灭火的任务，是系统的关键组件之一。根据结构和用途的不同有多种形式，常用的为玻璃球洒水喷头，由喷水口、玻璃球、框架、溅水盘、密封垫组成。

2.4报警阀

报警阀也是自动喷水灭火系统中的重要组件，平时始终处于关闭状态，只有火灾时才打开。主要作用是接通和切断水源、启动系统、启动水力警铃和压力开关报警。该装置设置在展示厅地下室的消防泵房。

2.5喷淋水泵及水泵接合器

喷淋水泵是自动喷水灭火系统主要的供水设备，由主泵和备用泵两组组成，采用的是自灌式离心泵，以满足自动启动的要求。消防水泵接合器是自动喷水灭火系统的临时供水设备，共2个，每个水泵接合器的流量为10～15L/s，设置在展示厅方便消防车连接的位置。

2.6报警控制装置

报警控制装置在自动喷水灭火系统中担负着探测火情、发出警报、启动系统和对系统工作状态监控的作用，主要由水流指示器、压力开关、水力警铃、延时器和火警

按钮组成。其中水流指示器安装在展示厅每层的配水干管上，共3个。压力开关、水力警铃、延时器均在地下室的消防泵房。火警按钮安装在每层东西两侧楼梯旁、一层大厅显著位置及地下室。

3自动喷水灭火系统的优势

3.1技术可行性

3.1.1自动喷水，及时灭火

自动喷水灭火系统靠喷头喷水灭火。喷头集火情探测和喷水灭火于一身，着火点产生的热量使其上方的喷头感温元件（玻璃球或易熔金属）启动，喷头立即喷水灭火。

其控火保证率可达95%以上。

3.1.2同步报替，及时疏散

系统喷头喷水灭火的同时，水流指示器向消防控制中心报替，并显示着火地点。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，水力警铃同时发出报警声音，可使消防控制中心通过喇叭及时疏散人员。因此自动喷水灭火系统兼有报警和灭火的双重功能。

3.1.3有效分割，有效控火

只要自动喷水灭火系统（含火灾自动报警）还能正常运转，喷头的自动动作也会将火灾控制在一定区域内，至少起到了建筑防火分割的作用。

3.1.4自动灭火，保证安全

自动喷水灭火系统的自动化灭火方式，可把大量人工从这个危险的行业中解放出来，并且自动跟踪火势，形成对火势的包围分隔。充分利用消防原理中的时间因素，快速反应实施灭火，把火灾消灭在萌芽状态，这是其他系统无法比拟的。

3.2灭火、防火的有效性

3.2.1灭火有效率

消火栓是我国目前最基本的灭火设施，原理是人工开启水枪，通过喷水而达到灭火的目的。在多数情况下，人们看到起火后常以报警为主要措施。从接到火警到消防队到现场（含准备）至少需要10min，往往失去了灭火的最佳时机。

外加灭火过程的人工化，极易造成对消防队员的伤害。其控火保证率没有超过86%。自动喷水灭火系统则具有相当的优越性：喷水灭火自动化，不需要人工灭火；喷水灭火的时间早，火灾损失小；控火保证率高达95%以上。

3.2.2防火有效性

自动喷水灭火系统阻隔火势蔓延的效率大大高于建筑防火分区系统。一旦火灾发生，着火点上方及其周围的温度就会上升，当喷头处的感应温度达到标准设定值时，便会自动喷水灭火。

由于传热速度比燃烧速度快，故启动喷头的服务面积远远高于燃烧面积。由于喷水范围比燃烧面积大，故能有效地将火灾控制在一个远小于正常设置的防火分区内。

综上所述，从自动喷水灭火系统的造价和灭火性能方面看，这种系统确是一种经济合理，安全可行的固定式灭火系统，它具有很高的实用价值。因而必将拥有美好的发展前景。

4结语

自动喷水灭火系统是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施，是应用最广泛、用量最大的自动灭火系统，正确合理地设计自动喷水灭火系统，使之充分发挥保护人身和财产安全的作用，不仅可以从减少火灾损失中受益，而且可减少消防总开支。

参考文献

[1]许莉丹.消防自动喷水灭火系统应用中常见问题及解决对策[J].科技创新导报.2009（31）