自动喷水灭火系统

第17章自动喷水灭火系统17。1概述17。1。1自动喷水灭火系统的历史自动喷水灭火系统，简单地说，就是在火灾情况下，能自动喷水灭火，以保障人身和财产安全的一种灭火系统。其特征是：通过加压设备将水送入管网至带有热敏元件的喷头处，喷头在火灾的热环境中自动开启喷水灭火。对于装有闭式喷头的系统，只有那些受火灾影响的喷头才开启喷水扑灭下方的火灾。通常喷头下方的覆盖面积大约为12m2。自动喷水灭火系统发展迄今已有100多年的历史，最早是以“钻孔管式喷水灭火系统”(1812年安装在英国皇家剧院(TheatreRoyalDruryLane)的形式出现，此系统由英国人威廉·康格里夫(ColonelWilliamCongreve〉设计，并申报了专利(专利号3606号，日期是1812年〉。在美国，最早是在1852年开始使用钻孔管，用于纱厂。由于纺织业的需要，使得喷淋系统得到了发展。随后，1864年，伦敦的斯图尔特·哈里森(MajorA。StewartHarrison)发明了第一个自动喷头(火焰烧断绳子开启橡皮阀，打开喷头〉；1875年美国的亨利·帕米里(HenrysPaz-melee)发明了最早得到广泛应用的帕米里喷头(熔点为160。F的易熔焊锡控制喷头启闭〉；1922年，出现了格林奈尔玻璃球喷头。自20世结60年代初以来，自动灭火喷头因能适应各种火灾危险场合的需要从而得到很快发展，出现了大水滴喷头、快速反应喷头。系统也由单一的湿式系统发展而出现了干式系统、预作用系统、雨淋系统等。自动喷水灭火系统在我国应用已有70多年的历史。1926年在上海毛纺厂(解放后为上海第十七毛纺厂)，1934年在上海国际饭店，20世纪50年代苏联援建的一些纺织厂都设了自动喷水灭火系统。1949年后，我国上海消防厂和山东临沂生建机械厂曾先后生产过72℃、141℃易熔合金喷头和控制阀门等产品。从20世纪80年代初开始，随着我国经济突飞猛进地发展，自动喷水灭火系统的生产和应用也得到了很大的发展。从1978年起，我国开始对自动喷水灭火系统进行系统研究，相继推出了一批玻璃球喷头、报警阀门和相关组件，可组成湿式、预作用式和雨淋、干式等自动喷水灭火系统，逐渐改变了以往自动喷水灭火系统依靠进口的局面。同时，开始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，使我国的自动喷水灭火系统的研究、生产和应用走上了正轨。17。1。2自动喷水灭火系统的立法最初正是由于自动喷水灭火系统能有效地避免因火灾而造成的经济损失，迎合了保险商的需要，因而引起了保险公司和厂家的兴趣。喷水灭火系统的可靠性是保险人、厂家和保险公司最为关心的事情，因此，为了保证所设自动喷水灭火系统的安全可靠性，有必要建立一个可行的自动喷水灭火系统的性能和设计标准。世界上最早的自动喷水灭火系统的规范是于1885年由英格兰曼彻斯特的约翰·沃曼德(JohnW。Worn叫d)起草的。联合火灾保险公司的沃曼德看到了建立喷水灭火系统规范的需要，于1885年起草了第一部喷水灭火系统的规范，并于1888年被伦敦的防火协会(FOC)采用。1892年，由防火协会起草的第一部规范正式出版了。为了适应新的发展，这一规范反复进行修订，到1968年出版了第29版的FOC自动喷水灭火系统，其中根据用户的需要将火灾分成轻危险级、普通危险级、严重危险级三类。第29版的FOC规范在1985年随着防灾协会〈LPC〉的成立，转由防灾协会负责，在1952年参考FOC规范，英国标准委员会首次颁布了喷水灭火系统的实用规程(CP402、201，1952〉，在1979年扩充成英国标准BS5306。在北美，自动喷水灭火系统规范的建立也比较早。早在19世纪末，1895年和1896年，来自20个北美保险公司的代表召开了一系列会议，起草了北美共同的自动喷水灭火系统规范。他们成立了国家防火协会(NFPA〉，并颁布了北美洲统一的自动喷水灭火系统规程。该规程也即现在的NFPA13号自动喷水灭火系统标准的前身。该规程自颁布后，由NFPA委员会每年修订一次。目前世界上广泛使用的有关自动喷水灭火系统的规范和标准还有国际标准化组织的ISODP6182，美UL试验室的UL199等。我国从1985年开始正式颁布了几项有关自动喷水灭火系统的国家标准，它们是《自动喷水灭火系统，洒水喷头的性能要求和试验方法》(GB5135一85〉、《自动喷水灭火系统，产品系列型谱和型号编制方法》〈GB5136一85)、《自动喷水灭火系统设计规范》(GBJ84-85)、《自动喷水灭火系统施工与验收规范》、《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)。这些都将有助于自动喷水灭火系统在我国的发展和应用。17。1。3自动暖水灭火系统的应用17。1。3。1应用效果自动喷水灭火系统之所以能成为目前世界上使用最广泛的固定式灭火系统，特别是应用在高层建筑等火灾危险性较大的建筑物中，主要是由于它在保护人身和财产安全方面有着其他系统无可比拟的优点。据美国NFPA(美消防协会〉调查统计，装有这种设备的建筑物比没有装此项设备的建筑物在火灾中的生命丧失要少1/2~2/3。详见表17-1、表17-2(1982~1991年由NFIRA美国火灾事故报告系统和NFPA进行的普查〉和图17-1、图17-2(根据NFIRS和NFPA在1982~1991年间的普查结果绘制)。虽然装有自动喷水灭火设备的家庭发生火灾占的比例极低，但从其次数已看出它的效果。据1982~1991年之间的统计，在装有自动喷水设备的家庭中发生火灾48900次，死亡200人，而没有装该设备的家庭发生火灾3704600次，死亡33825人，估算在千次火灾中前者减少死亡率达55%。我国自动喷水灭火技术迅速发展，广泛应用，也取得了明显的社会效益和经济效益。如上海第一百货商店解放后有3次起火，都是由自动喷水灭火设备扑灭或阻止火势蔓延的。第一次是在1958年，该大楼地下室油布雨伞自燃起火，一个喷头开启将火扑灭；第二次是在1965年底，底层橱窗电动模型用电灯泡将可燃布景烤着起火，也是由一个喷头开启将火扑灭的；第三次是在1976年，该大楼顶层静电植绒车间起火(起火部位未安装喷头，两侧有喷头)，引着了大量可燃物，燃烧猛烈，火势的蔓延迅速，但在起火部位两侧各开启了两个喷水头，阻止了火势的蔓延扩大，在消防队出水扑救的配合下，较快地扑灭了火灾。上海大厦在1974年面包房熬油起火，上海国际饭店的第4层、第18层厨房油锅起火及第6层客房起火，都是由一个喷头开启将火扑灭的。17。1。3。2自动喷水灭火系统的控火灭火率通过统计资料可知自动喷水灭火系统的灭火性能。在美国，1925年到1969年的统计资料表明，共发生火灾81425次，系统的灭火控火率达96。2%。在澳大利亚和新西兰，从1886年到1968年的82年间，安装有自动喷水灭火系统的建筑物，共发生火灾5734次，系统的控火灭火率为99。8%。另外，有些国家和地区，近年来安装的自动喷水灭火系统，灭火控火成功率达100%。表17-3是美国国家防火协会(NFPA)的统计资料。从表17-3中可见，自动灭火系统在各种不同用途的建筑物中都具有很高的控火灭火率，这也是该系统能得到广泛应用的原因之一。自动喷水灭火系统的控火灭火率还与喷头的开启数有关。从图17-3美国纽约高层建筑和其他建筑中自动喷水灭火系统喷头开启数与控火灭火率的曲线中可见，当自动喷头开启数为1时，在高层建筑中系统的控火灭火率已达69。7%，在其他建筑中也达到61。3%。当喷头开启数为5个和少于5个的情况下，系统的控火灭火率已达到90%。从表174中看到，当喷头开启数接近100时，系统的控火灭火率也接近100%。从自动喷水灭火系统的应用实践和统计资料可以看出，自动喷水灭火系统的灭火控火率很高，对建图17-3纽约自动喷水灭火系统筑物中的灭火具有很高的实用价值，而且随着科技进控火灭火率步，该系统的应用范围将会越来越广泛，系统的可靠性和控火灭火率也会相应提高。171。4自动喷水灭火系统的分类根据被保护建筑物的性质和火灾发生、发展特性的不同，自动喷水灭火系统，可以有许多不同的系统形式。通常根据系统中所使用的喷头形式的不同，分为闭式自动喷水灭火系统和开式自动喷水灭火系统两大类。闭式自动喷水灭火系统采用闭式喷头，它是一种常闭喷头，喷头的感温闭锁装置只有在预定的温度环境下才会脱落，开启喷头。因此，在发生火灾时，这种喷头灭火系统只有处于火焰之中或临近火源的喷头才会开启灭火。开式自动喷水灭火系统采用的是开式喷头，开式喷头不带感温闭锁装置，处于常开状态。发生火灾时，火灾所处的系统保护区域内的所有开式喷头一起喷水灭火。根据被保护建筑物的要求，闭式自动喷水灭火系统还可分为，湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、干湿式自动喷水灭火系统、预作用喷水灭火系统等形式F开式自动喷水灭火系统，可分为雨淋系统、水幕系统等形式。采用闭式自动喷水灭火系统的场所，其最大净空高度规定如下，民用建筑和工业厂房为8m，仓库为9m，采用快速响应早期抑制喷头的仓库为12m。随着自动喷水灭火系统应用的日益广泛和被保护建筑物要求的提高，自动喷水灭火系统也将不断发展，更趋完善，系统的形式也会不断增多。17。2湿式自动喷水灭火系统17。2。1应用范围湿式自动喷水灭火系统，是世界上使用时间最长、应用最广泛、控火灭火率最高的一种闭式自动喷水灭火系统，目前世界上已安装的自动喷水灭火系统中有70%以上是采用了湿式自动喷水灭火系统，在国内外安装使用已有100多年的历史，具有较丰富的设计安装和管理经验，系统的可靠性好，适用于室内温度不低于4℃且不高于70℃的建筑物、构筑物内(不能用水扑救的建筑物和构筑物除外〉。17。2。2系统组成、工作原理湿式自动喷水灭火系统主要由喷头、湿式报警阀、管网、水流指示器等组成，详见图17·4和表17二5所示。系统工作原理如方框图17-5所示。当火灾发生时，火源周围温度上升，导致火源上方的喷头开启、出水，管网压力下降，报警阀阀后压力下降致使阀板开启，接通管网和水源，供水灭火。与此同时，部分水流由阀座上的凹形槽经报警阀的信号阀，带动水力警铃发出报警信号。如果管网中设有水流指示器，水流指示器感应到水的流动，也可发出电信号。如果管网中设有压力开关，当管网水压下降到一定值时，也可发出电信号，启动水泵供水，消防控制室同时接到信号。系统的繁易程度可根据需要来选择，在湿式自动喷水灭火系统发展的初期，系统通常只包括喷头、管网、报警阀和水源，随着电子技术的发展，系统中加入了诸如火灾控测、报警等装置。这些改进，提高了系统的安全性，保证了系统的控火灭火效果。173。3。1闭式喷头自动喷水灭火系统的主要部件是喷头。闭式喷头实际上带有一种感温阀门，它在火灾的热气流中能自动启动，不能恢复原状，这也就是常说的感温释放器，它在预定的温度下使得喷头能自动开启、喷水、灭火。喷头的动作温度以公称动作温度表示。根据建筑环境的不同要求，喷头的公称动作温度又分为好几种，最常用的是68℃喷'头。喷头由喷头支架〈辄臂)、溅水盘和喷水口堵水支撑组成。喷头支架、溅水盘一般用铜制造，喷头支架的结构应牢固、轻巧，在高压水喷击下不变形，不阻挡水流的喷洒。溅水盘应保证水流按要求均匀散布。喷水口堵水支撑应坚韧、灵敏，在常温下能经受撞击和水压作用，且在规定的温度下失去支撑力量，及时地开启喷水。喷头的喷水口堵水支撑的结构型式较多，有玻璃球支撑型、易熔合金锁片支撑型等。喷水口有堵水支撑的称闭式喷头，无堵水支撑的称开式喷头。开式喷头喷口是敞开的，水流在管道上进行控制。1)玻璃球闭式喷头玻璃球闭式喷头是我国目前常用的喷头，又称爆炸瓶式喷头，由金属喷头架、玻璃球、溅水盘等组成，如图17-6所示。玻璃球用于支撑喷水口的阀盖，玻璃球内充装一种高膨胀液体，如乙隧、酒精等。球内留有一个小气泡，当温度升高时，小气泡会缩小，溶入液体中，在低于动作温度5℃时，液体全部充满玻璃球容积，温度再升高，玻璃球爆炸成碎片，喷水口阀盖脱落，喷水口开启，喷水灭火。在不同的环境温度场所使用的喷头，对其公称动作温度也有不同的