细水雾灭火系统设计

细水雾灭火系统设计、施工及验收规范日期：2007-5-17出自：浏览10646次1总则1.0.1本条提出了制定本规范的目的和意义，即合理地设计细水雾灭火系统通过正确的施工与调试方式，使之有效地保护人身和财产安全。细水雾灭火系统是以水为介质，采用特殊喷头在特定的工作压力下喷洒细水雾进行灭火或控火的一种固定式灭火系统。细水雾雾滴直径小，比表面积大，火场火焰及高温将其迅速汽化，细水雾在汽化过程中吸收大量热量，降低火场温度，并降低氧气含量，达到迅速灭火的功效。细水雾灭火系统的研究及应用的历史超过50年，但其技术发展也长期处于停滞不前状态。随着近几年科学技术的高速发展，加之卤代烷系列灭火剂的全面被禁止使用，大量消防保护场所亟待新型的灭火系统予以保护。在各国科研、生产及学术研究机构的共同努力下细水雾灭火技术有了较大的发展。细水雾灭火系统对保护对象可实施灭火、抑制火、控制火、控温和降尘等多种方式的保护，同时，对于扑救带电设备火灾中发挥了良好的作用。其灭火机理可归纳如下：1、高效吸热细水雾喷头对具有一定压力的水流进行分流、撞击以及空气雾化，将喷头出口处雾滴粒径控制在1000μ以下，小粒径水滴在受热后易于汽化，在气、液相态变化过程中从燃烧物质表面吸收了大量的热量，按100℃水的蒸发潜热为2257kJ/kg计，每只喷嘴喷出的水雾吸热功率约为300kW。2、窒息细水雾喷入火场后，雾滴在受热汽化后，体积增大了1700倍，最大限度地排除了火场的空气，在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入。当氧气周围的氧气浓度降低到一定水平时，火焰将被窒息、熄灭。3、阻隔辐射热细水雾喷入火场后，蒸发形成的蒸汽迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力，能够有效抑制辐射热引燃周围其它物品，达到防止火焰蔓延的效果。我国的细水雾灭火系统研究以公安部天津消防科学研究所承担的国家“九五”重点科技攻关项目子专题“细水雾灭火系统的研究”课题为代表。该项目已于2001年12月通过了科技部和公安部组织的项目鉴定。该项目提出的高压细水雾灭火系统灭火机理、适用范围、工程应用技术参数等数据和结论是编制本规范的重要基础和依据。为了尽快将细水雾灭火系统这项新技术应用到工程实际中，公安部天津消防科学研究所于2002年先后主持召开了“室内油浸式电力变压器细水雾灭火系统工程应用性实体灭火实验”和“图书、档案库房细水雾灭火系统工程应用性实体灭火实验”专家评定会，两次会议得出了关于A类、B类火灾的工程应用技术参数和结论，为编制本规范进一步提供了依据。美国防火协会于1996年第一次发布了《细水雾灭火系统标准》NFPA750，后经修订，又发布了2000版的《细水雾灭火系统标准》NFPA750。NFPA750是指导性标准，它对细水雾的概念、系统类型、系统构成、适用范围进行了阐述和界定。由于我国目前尚无相关的技术标准，为了规范细水雾灭火系统的设计及施工过程，为了提供必要的消防审核、验收依据，特制定广东省地方性工程建设标准《细水雾灭火系统设计及施工及验收规范》。1.0.2本规范目前不适用于运输工具中设置的细水雾灭火系统的设计。1.0.3本条规定了细水雾灭火系统设计、施工及产品选型的原则。考虑到细水雾灭火系统本身就属于不断发展完善的新型灭火系统，需要不断地引进和开发新的技术，将成熟、先进的相关产品运用到灭火系统中来。但同时也要求在保障安全可行并且经济合理的前提下使用新技术、新产品。1.0.4本条规定的细水雾灭火系统适用范围是在多次火灾模拟实验以及大量经证实安全可靠的国内外技术资料的基础上列出的。本规范将细水雾灭火系统的适用范围限定在室内及地下建筑物内环境正是由于规范组目前所掌握的相关技术资料和试验数据还不足以证明细水雾灭火系统能够扑灭广东地区任何气候条件下的相关类型火灾。因此，在本规范适用范围中没有包括室外场所的内容。1.0.5本条主要是明确了不能以水介质扑救的火灾类型。1.0.6本条规定中所指的“现行的国家有关标准”，除在本规范中已指明的以外，还包括以下几个方面的标准：1、防火基础标准与有关的安全基础标准；2、有关的工业与民用建筑防火标准、规范；3、有关的火灾自动报警系统标准、规范；4、有关的产品标准；5、其它有关的标准。2术语、符号2.1术语2.1.1细水雾WaterMist本条定义是参照NFPA-750关于细水雾的定义，但在水雾雾滴大小的选择上又略有不同。通常，水雾粒子粒径若Dv0.99小于400μ，则基本上可以扑灭B类火灾。较大粒径的水雾粒子由于对燃烧物有较佳的湿润效果，因此对扑灭A类火灾十分有效。由于以上原因，本规定定义细水雾系统为能产生Dv0.99小于1000的水雾系统。2.1.2雾滴体积直径Dvf雾滴体积中间直径Dv0.5，表示喷雾液体总体积中50%是由直径大于此中间直径的液滴，另外50%是由直径小于此中间直径的液滴组成的。也就是说，在该直径以上或以下的粒子的累积体积相等。Dv0.5也可表示为VMD，是一种以被喷雾液体的体积来表示液滴大小的方法。由于VMD是以喷雾液体体积为基础的表示方法，所以它被广泛引用。2.1.3细水雾灭火系统WaterMistSystems细水雾灭火系统以水为介质，对火焰和烟羽区进行冷却、稀释氧气、阻隔辐射热以实现控制、抑制及扑灭火灾。2.1.4低压系统LowPressureSystems根据NFPA-750的定义，系统工作压力小于175psi（12.1bar）为低压细水雾灭火系统。2.1.5中压系统IntermediatePressureSystems根据NFPA-750的定义，系统工作压力大于175psi（12bar），小于500psi(34.5bar)为中压细水雾灭火系统。2.1.6高压系统HighPressureSystems根据NFPA-750中定义，系统工作压力大于500psi(34.5bar)为高压细水雾灭火系统。公安部天津消防研究所在进行细水雾实体灭火试验过程中特别侧重研究和试验了细水雾高、中、低压灭火系统对各类火灾的灭火效果。高压细水雾灭火系统适应范围最为广泛，它能扑灭：A类、B类、C类火灾和电器火灾。如：电子计算机房、通信设备房、控制室、磁带库、配电间、档案库、油浸变压器室、液压设备室、地铁车站等场所的消防保护，这些类型的保护区在国外已有很多采用高压系统保护的工程实例。中、低压系统较多用于B类火灾。2.1.7单管系统SinglePipingSystems对于只有水一种液体在管道内流动，称为单流体系统，应该没有疑问；如果还有一种系统，管路内流动的有高压氮和水，尽管是气、液两相流，按照本规范的定义，也应该是单流体细水雾灭火系统。2.1.8双管系统TwinPipingSystem双管系统产生细水雾的机理是，低速流动的水流与较高速度流动的气流相接触，产生水雾雾滴。双流体系统的雾化喷头如图所示。2.1.9预制式系统Pre-engineeredSystem系统所采用的水或气，既可以是由系统本身配备的储水罐或储气罐供给，也可以由系统以外的水源或气源供给。某一种规格或类型的预制式系统可以保护的火灾种类及保护空间的规模，都要由实验室根据实际火灾试验来测定。进口的细水雾灭火系统多数都通过了FM认证，具有FMRC提供的实验报告。对于预制系统，厂商提供的设计手册包括了工程设计所需要的基本参数，设计师只需要简单计算就可选出适当的系统。该系统是应用最为广泛、最为成熟的一种细水雾灭火系统。2.1.10全淹没系统TotalFloodingSystem主要用于保护整个防护区，而不同于局部应用系统，只保护一个具特定的设备或设备的某一部分。2.1.11局部应用系统LocalApplicationSystem主要是保护一个特定的被保护对象，或该对象的一个局部，如燃气轮机的轴承。细水雾相对于气体灭火系统的重要优势之一，就是被保护空间封闭程度对灭火效果的影响要比气体小的多，所以可以采用局部应用系统。2.1.12组合分配系统CombinedDistributionSystem考虑到在一栋建筑内同一时间发生火灾的概率只有一次，因此，在建筑物内设有两个或两个以上防护区时就可以采用一套细水雾灭火系统进行保护。2.1.13容器式系统Self-ContainedSupplyingSystem由储水容器、储气容器、单向阀、集流管、安全泄压装置、控制阀、喷嘴、管道、连接管件及压力开关、探测器、报警控制器等部件组成的细水雾灭火系统。该系统备用状态下储水容器常压、储气容器高压。2.1.14泵组式系统PumpSupplyingSystem由储水箱、过滤器、高压泵组、集流管、安全泄压装置、控制阀、喷嘴、管道、连接管件及压力开关、探测器、报警控制器等部件组成的细水雾灭火系统。该系统备用状态下储水箱存储灭火所需全部水量。2.1.18细水雾喷头WaterMistNozzle它是系统中最为关键的部件。根据喷嘴的结构形式、喷雾形状分及用途分为许多种类型，用于消防系统的喷嘴主要有螺旋式喷嘴（spiralnozzle）、雾化式喷嘴（air-atomizingnozzle）、撞击式喷嘴（Impingingnozzle）、多头喷嘴(clusternozzles)、多孔喷嘴(multipleorificenozzle)等。喷嘴产生细水雾的原理为下列几种方式之一：液体以相对于周围空气很高的速度被释放出来，由于液体与空气的速度差而被撕碎成在液滴直径在几百微米的水细水雾；液体流碰到固定的表面，因碰撞产生水微粒子；两股组成类似的流体相互碰撞，形成水微粒子。描述喷嘴水力特性的参数主要有，水雾液滴直径，喷嘴接口的螺纹尺寸、特性系数（K）、在各个压力下的流量、喷雾角度、喷嘴孔径、自由畅通直径。自由畅通直径（FreePassDiameter）是指该尺寸的颗粒通过喷头时不至于堵塞。此外还有喷头的外形尺寸、重量、制造材料、消防认证等。2.1.19雾化介质AtomizingMedia作为雾化介质的气体，既可以是有高压氮气，也可以是压缩空气。2.1.20防护区Protectedarea防护区必须具有一定的承压能力，保持相应封闭性。其围护结构应具有一定的耐火等级。2.1.21系统响应时间ResponseTime系统响应时间对有效扑救初起火灾具有重要意义。2.1.22检验批inspectionlot根据《建筑工程质量验收统一标准》，工程竣工验收所包括的最基本内容，在验收工作中的最小单位。3设计方法3.1.1由于细水雾喷头的孔径一般非常小，水中的杂质会影响细水雾灭火系统组件的正常工作，因此对该系统用水的水质提出要求。对于特殊的被保护物体为达到更好的灭火效果也可以在水中加入适当的灭火药剂。水质应为无污染、无腐蚀、无悬浮物、无沉淀物。其最低要求应达到国家饮用水水质标准，有特殊要求的被保护对象所需水质由设计者定。3.1.2设置备用泵是为了保证系统供水的可靠性，备用泵的流量和扬程应不小于最大一台工作泵的流量和扬程。可靠的动力保障，也是保证可靠供水的重要措施。因此，提出了泵组式灭火系统的供电负荷必须达到一级负荷。这条规定与现行国家防火规范要求相同。3.1.3全淹没灭火系统是对整个保护空间进行灭火，设计灭火系统时必须以整个保护空间的体积为依据进行设计计算；局部灭火系统是指细水雾完全分布到被保护的危险区域或物品的周围，局部应用系统必须设计成能保护在封闭、半封闭或户外条件下的物品或危险区域，局部应用系统必须采用自动喷头或通过独立的探测系统来驱动。3.1.4由于细水雾具有趋热特性，而且水颗粒细小、质量轻，所以细水雾系统释放灭火前，应关闭影响灭火效果的设备和设施。对于人员确认发生的火灾已经被扑灭后，才可启动排烟设备进行排烟和灾后处理。3.1.5细水雾灭火系统对于A、B类火灾非常有效，但对于扑灭可燃气体的火灾，必须在细水雾灭火系统中设置联动信号，灭火系统释放前，关断可燃气体气源。3.1.6本条严格限定了对全淹没灭火系统的要求，必须严格分析保护区域的特点，精密设计，使系统安全有效。3.1.6.1对于全淹没细水雾灭火系统防护区允许开口面积系数β和开口设置位置是通过