论文部分内容阅读
摘要：随着社会的发展与进步，重视大空间智能灭火系统设计对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍大空间智能灭火系统设计的有关内容。
关键词大空间；智能；系统；灭火；计算；设计；原理；
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着我国国民经济的迅速发展，人们生活水平快速提高，各种民用建筑类型都得到了长足的发展。特别是随着大型公共建筑的增多，建筑师越来越倾向采用大空间来突出建筑的风格，给人以开敞、气派、肃穆、庄严的感觉。尤其目前常见的采光屋面结合高大中庭的设计理念在机场航站楼、高档会所等建筑中有广泛的应用。
一、大空间灭火的概念
大空间场所是指民用和工业建筑物内净空高度大于8m，仓库建筑物内净空高度大于12m的场所。大空间灭火指建筑空间净空大于 8m的工业与民用建筑等场所的火灾探测、预警、报警、控制、扑灭、排水。在这类建筑空间中，传统烟感、温感、喷水系统由于空间高度大而且探测、报警、扑灭均为被动型，效果不理想；往往火灾已经开始漫延后可能还无法启动系统，即使启动自动喷淋系统，由于水量小很难扑灭火灾（失去了早期灭火作用）；使用雨淋系统也需要较长时间才能灭火，而且会形成“水灾”，对于高层建筑及人员密集型场所的疏散很不利。在此情况下，利用红外传感探测技术引入了大空间智能主动灭火的系统。此系统当环境温度 为4-55℃ 时，可自动搜寻明火火灾，并自动调节喷水方向，力求以大水量充实水柱，及时扑灭火灾。
二、大空间智能灭火系统设计要点
2.1 水力计算
2.1.1 管道水力计算仍然根据管材的不同，延用传统公式计算。
2.1.2 喷头水力计算参考厂家产品。现有智能灭火产品对明火火灾需要 20S左右的探测反应时间，且对早期燃烟、蓄温反应效果较差，为实现早期灭火，弥补当今红外传感探测的缺陷；单个喷头一般设置水量 5l/s，当工作压力0.6MPa 时，保护半径 20m，在工作压力 0.25MPa时，保护半径 6m（参考数据）；力求以大流量充实水柱将火灾在 1~3min 内扑灭。并设定当红外传感探测确定火灾扑灭后，自动延时1min 进行平面扫射，以降低环境温度防止火灾漫延及复燃。一般灭火耗时小于3min 左右所需排放废水很少，仅考虑 1 个 DN50 地漏即可。在 DBJ15- 34- 2004中水箱储备水量仍然按喷水 1h 考虑，作者认为既然红外传感可设置灭火后自动关闭电磁阀停止喷水且当距火灾最近喷头喷水后其它喷头自动处于待命状态而不是同时喷水，因此仍然按1 小时考虑储水则没有道理而且严重耗用空间；如果说是考虑喷淋系统有 1h 的水量，消火栓系统也有 1~3h 水量，则误解了规范；在传统规范中，由于是被动探测火灾且需要人为判断火灾是否已被扑灭，为确保生命财产安全才储备较多的水量。如果说是考虑有多处火灾发生，需要同是启动多个喷头，则误解了大空间建筑功能；作为大空间构筑物多是体育馆、豪华宴会厅、展览馆、大型仓库等，这类场所都不是人群经常活动的场所，此类场所管理人员、通用设施较其它民用建筑齐备，永久性可燃设施不多，按国家现行制造标准，设施堆放不可能产生火灾；电力系统布置也比较简捷明快，除老化、误操作外没有发生火灾的可能性，若因为老化发生火灾，那么这样的失修建筑灭火系统也必然会失修，即使发生火灾也难以启用，若是误操作又是水能扑灭的火灾，必然也不会是多点。因此大空间建筑缺少发生多处火灾的必然性。若是多处火灾则必然不是偶然火灾，而是故意纵火，使用的燃火剂必然是水难以扑灭或用水扑灭作用不大。储水再多对于直接扑灭火灾也意义不大，只是降低环境温度。
由于此类建筑已设有消火栓系统，足已降低环境温度。假如，使用大空间智能主动灭火系统代替消火栓系统避免人员灭火，则水量应按 1~3h 甚至更大计算(当发生多处火灾或大面积火灾，多个喷头启动，其用水量将大于消火栓系统)储备水量所占空间将更大；所有电力、控制线及元气件必须全部设置于不燃不升温空间内，以确保正常工作，但以现有材料很难做到；无法及时调节喷水方向，确保重要通道和物品免受损失；当环境温度大于 55°C 时，探测系统将不能正常工作。如果设置储备水量，作者以为按有两个独立的防火分区同时有两处发生火灾，并且发生一次复燃，较为合适。即储备水量 =24×60×5/1000=7.2m3；另外，在仓库空间内使用此系统效果不好。首先若是早期明露火灾，以单个喷头可以灭火；若是暗处或内空间火灾，由于对烟探测效果不好，且为其它物品阻挡，当出现明火使已基本形成大火灾，早期灭火降温效果很差；即使对烟感有探测效能，由于火灾隐蔽使用此系统也没用，这类空间还是应该使用雨淋设施配以消火栓系统更好。
2.2系统配置
现有产品中，此技术实际上是一个开式喷头，需配以电磁阀做启闭之用。不能使用喷泉电磁阀，应使用水工电磁阀。电磁阀反应时间在0.5s左右，符合快速滅火的要求。基于制造原因，小于DN50电磁阀应用较多、技术比较成熟、维护简单，但大于 DN50 电磁阀应用甚少，主要是电磁驱动力难以满足阀门的开启。电磁阀驱动孔径在2mm左右，为免堵塞，输水管道应采用复合管或热镀锌钢管等不易产生锈蚀的管材，采用卡箍、套丝等连接方式并确保管内冲洗干净；并在输水主干管设置水处理器，截流杂质。减压孔板、减压阀应使用不锈钢材质。如图1所示为智能型主动喷水灭火系统示意图。
图1 智能型主动喷水灭火系统示意图
三、优点与改进完善
上述大空间智能型主动喷水灭火系统基本涵盖了目前现有的大空间民用、工业建筑的 A 类火灾的扑救及预防，实现了大空间内火灾自动报警与空间定位联动灭火的统一。大空间智能型主动喷水灭火系统把红外传感、计算机、机械传动、远程通讯等技术集于一身，实现了高度智能化的现代消防理念。其特点是：全天候的自动火灾监控，全方位主动喷水灭火；维护性能优越，维护费用较低；灭火装置供水、供电电路简单，有利于工程设计和施工；自动关闭节省水资源；探测距离远，保护面积大，响应速度快，探测灵敏度高；可有效消除由于外界环境及系统偶然因素而引起的误报，可靠性高，减少了扑救过程中造成的损失；可同
时实现可视化，具有防火、防盗、监控功能，提高了系统整体的性能价格比；适合于空间高度高、容积大、火场温度升温较慢、难以设置传统闭式自动喷水灭火系统的场所。
大空间智能型主动喷水灭火系统与传统的采用由感温元件控制的被动灭火方式的闭式自动喷水灭火系统以及手动或人工喷水灭火系统相比具有以下优点：一 是具有人工智能、可主动探测寻找并早期发现判定火源；二是可对火源的位置进行定点定位并报警；三是可主动开启系统定点定位喷水灭火；四是可迅速扑灭早期火灾；五是可持续喷水、主动停止喷水并可多次重复启闭；六是适用空间高度范围广；七是安装方式灵活，不需要贴顶安装，不需要极热装置；八是射水型灭火装置（ 自动扫描射水灭火装置及自动扫描射水高空水炮灭火装置）的射水水柱水量集中，扑灭早期火灾效果好；九是洒水型灭火装置（ 大空间智能灭火装置）的喷头洒水水滴颗粒大、对火场穿透能力强、不易雾化等；十是可对保护区域实施全方位连续监视。
大空间智能型灭火系统与利用各种探测装置控制自动启动的开式雨淋灭火系统相比有以下优点：一是探测定位范围更小、更准确，可以根据火场火源的蔓延情况分别或成组地开启灭火装置喷水，既可达到雨淋系统的灭火效果，又不必像雨淋系统一样一开一大片，可在有效扑灭火灾的同时，可减少由水灾造成的损失；二是在多个（ 组）喷头（ 水炮）的临界保护区域发生火灾时，只会引起周边几个（ 组）喷头（ 水炮）同时开启，喷水量不会超过设计流量，不会出现雨淋系统两个或几个区域同时开启导致喷水量成倍增加而超过设计流量的情况。
结束语
现在的大空间灭火系统还很不完善，作为一个新的产品，特别是在火灾早期探测、扑灭还有待改进；在其未来发展过程中，必须解决燃烟等早期火灾的预警、扑灭。当今红外线技术中，已可探测37℃左右甚至更低的有温物体，温度分析物体形变；当红外系统探测到升温，将信号传递到数据系统，并利用电脑模拟与数字成像技术判定是否为火灾。一旦确定，立即报警，启水泵灭火。随着新材料及技术的应用其系统应用范围将进一步扩大，人工智能系统进一步发展，有望在取代与喷淋系统与雨淋系统。
参考文献
1.《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005年版)
2.《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》DBJ15-34-2004
3.《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338-2003
4. 建筑给水排水设计手册·第二版（上册），中国建筑工业出版社.
关键词大空间；智能；系统；灭火；计算；设计；原理；
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着我国国民经济的迅速发展，人们生活水平快速提高，各种民用建筑类型都得到了长足的发展。特别是随着大型公共建筑的增多，建筑师越来越倾向采用大空间来突出建筑的风格，给人以开敞、气派、肃穆、庄严的感觉。尤其目前常见的采光屋面结合高大中庭的设计理念在机场航站楼、高档会所等建筑中有广泛的应用。
一、大空间灭火的概念
大空间场所是指民用和工业建筑物内净空高度大于8m，仓库建筑物内净空高度大于12m的场所。大空间灭火指建筑空间净空大于 8m的工业与民用建筑等场所的火灾探测、预警、报警、控制、扑灭、排水。在这类建筑空间中，传统烟感、温感、喷水系统由于空间高度大而且探测、报警、扑灭均为被动型，效果不理想；往往火灾已经开始漫延后可能还无法启动系统，即使启动自动喷淋系统，由于水量小很难扑灭火灾（失去了早期灭火作用）；使用雨淋系统也需要较长时间才能灭火，而且会形成“水灾”，对于高层建筑及人员密集型场所的疏散很不利。在此情况下，利用红外传感探测技术引入了大空间智能主动灭火的系统。此系统当环境温度 为4-55℃ 时，可自动搜寻明火火灾，并自动调节喷水方向，力求以大水量充实水柱，及时扑灭火灾。
二、大空间智能灭火系统设计要点
2.1 水力计算
2.1.1 管道水力计算仍然根据管材的不同，延用传统公式计算。
2.1.2 喷头水力计算参考厂家产品。现有智能灭火产品对明火火灾需要 20S左右的探测反应时间，且对早期燃烟、蓄温反应效果较差，为实现早期灭火，弥补当今红外传感探测的缺陷；单个喷头一般设置水量 5l/s，当工作压力0.6MPa 时，保护半径 20m，在工作压力 0.25MPa时，保护半径 6m（参考数据）；力求以大流量充实水柱将火灾在 1~3min 内扑灭。并设定当红外传感探测确定火灾扑灭后，自动延时1min 进行平面扫射，以降低环境温度防止火灾漫延及复燃。一般灭火耗时小于3min 左右所需排放废水很少，仅考虑 1 个 DN50 地漏即可。在 DBJ15- 34- 2004中水箱储备水量仍然按喷水 1h 考虑，作者认为既然红外传感可设置灭火后自动关闭电磁阀停止喷水且当距火灾最近喷头喷水后其它喷头自动处于待命状态而不是同时喷水，因此仍然按1 小时考虑储水则没有道理而且严重耗用空间；如果说是考虑喷淋系统有 1h 的水量，消火栓系统也有 1~3h 水量，则误解了规范；在传统规范中，由于是被动探测火灾且需要人为判断火灾是否已被扑灭，为确保生命财产安全才储备较多的水量。如果说是考虑有多处火灾发生，需要同是启动多个喷头，则误解了大空间建筑功能；作为大空间构筑物多是体育馆、豪华宴会厅、展览馆、大型仓库等，这类场所都不是人群经常活动的场所，此类场所管理人员、通用设施较其它民用建筑齐备，永久性可燃设施不多，按国家现行制造标准，设施堆放不可能产生火灾；电力系统布置也比较简捷明快，除老化、误操作外没有发生火灾的可能性，若因为老化发生火灾，那么这样的失修建筑灭火系统也必然会失修，即使发生火灾也难以启用，若是误操作又是水能扑灭的火灾，必然也不会是多点。因此大空间建筑缺少发生多处火灾的必然性。若是多处火灾则必然不是偶然火灾，而是故意纵火，使用的燃火剂必然是水难以扑灭或用水扑灭作用不大。储水再多对于直接扑灭火灾也意义不大，只是降低环境温度。
由于此类建筑已设有消火栓系统，足已降低环境温度。假如，使用大空间智能主动灭火系统代替消火栓系统避免人员灭火，则水量应按 1~3h 甚至更大计算(当发生多处火灾或大面积火灾，多个喷头启动，其用水量将大于消火栓系统)储备水量所占空间将更大；所有电力、控制线及元气件必须全部设置于不燃不升温空间内，以确保正常工作，但以现有材料很难做到；无法及时调节喷水方向，确保重要通道和物品免受损失；当环境温度大于 55°C 时，探测系统将不能正常工作。如果设置储备水量，作者以为按有两个独立的防火分区同时有两处发生火灾，并且发生一次复燃，较为合适。即储备水量 =24×60×5/1000=7.2m3；另外，在仓库空间内使用此系统效果不好。首先若是早期明露火灾，以单个喷头可以灭火；若是暗处或内空间火灾，由于对烟探测效果不好，且为其它物品阻挡，当出现明火使已基本形成大火灾，早期灭火降温效果很差；即使对烟感有探测效能，由于火灾隐蔽使用此系统也没用，这类空间还是应该使用雨淋设施配以消火栓系统更好。
2.2系统配置
现有产品中，此技术实际上是一个开式喷头，需配以电磁阀做启闭之用。不能使用喷泉电磁阀，应使用水工电磁阀。电磁阀反应时间在0.5s左右，符合快速滅火的要求。基于制造原因，小于DN50电磁阀应用较多、技术比较成熟、维护简单，但大于 DN50 电磁阀应用甚少，主要是电磁驱动力难以满足阀门的开启。电磁阀驱动孔径在2mm左右，为免堵塞，输水管道应采用复合管或热镀锌钢管等不易产生锈蚀的管材，采用卡箍、套丝等连接方式并确保管内冲洗干净；并在输水主干管设置水处理器，截流杂质。减压孔板、减压阀应使用不锈钢材质。如图1所示为智能型主动喷水灭火系统示意图。
图1 智能型主动喷水灭火系统示意图
三、优点与改进完善
上述大空间智能型主动喷水灭火系统基本涵盖了目前现有的大空间民用、工业建筑的 A 类火灾的扑救及预防，实现了大空间内火灾自动报警与空间定位联动灭火的统一。大空间智能型主动喷水灭火系统把红外传感、计算机、机械传动、远程通讯等技术集于一身，实现了高度智能化的现代消防理念。其特点是：全天候的自动火灾监控，全方位主动喷水灭火；维护性能优越，维护费用较低；灭火装置供水、供电电路简单，有利于工程设计和施工；自动关闭节省水资源；探测距离远，保护面积大，响应速度快，探测灵敏度高；可有效消除由于外界环境及系统偶然因素而引起的误报，可靠性高，减少了扑救过程中造成的损失；可同
时实现可视化，具有防火、防盗、监控功能，提高了系统整体的性能价格比；适合于空间高度高、容积大、火场温度升温较慢、难以设置传统闭式自动喷水灭火系统的场所。
大空间智能型主动喷水灭火系统与传统的采用由感温元件控制的被动灭火方式的闭式自动喷水灭火系统以及手动或人工喷水灭火系统相比具有以下优点：一 是具有人工智能、可主动探测寻找并早期发现判定火源；二是可对火源的位置进行定点定位并报警；三是可主动开启系统定点定位喷水灭火；四是可迅速扑灭早期火灾；五是可持续喷水、主动停止喷水并可多次重复启闭；六是适用空间高度范围广；七是安装方式灵活，不需要贴顶安装，不需要极热装置；八是射水型灭火装置（ 自动扫描射水灭火装置及自动扫描射水高空水炮灭火装置）的射水水柱水量集中，扑灭早期火灾效果好；九是洒水型灭火装置（ 大空间智能灭火装置）的喷头洒水水滴颗粒大、对火场穿透能力强、不易雾化等；十是可对保护区域实施全方位连续监视。
大空间智能型灭火系统与利用各种探测装置控制自动启动的开式雨淋灭火系统相比有以下优点：一是探测定位范围更小、更准确，可以根据火场火源的蔓延情况分别或成组地开启灭火装置喷水，既可达到雨淋系统的灭火效果，又不必像雨淋系统一样一开一大片，可在有效扑灭火灾的同时，可减少由水灾造成的损失；二是在多个（ 组）喷头（ 水炮）的临界保护区域发生火灾时，只会引起周边几个（ 组）喷头（ 水炮）同时开启，喷水量不会超过设计流量，不会出现雨淋系统两个或几个区域同时开启导致喷水量成倍增加而超过设计流量的情况。
结束语
现在的大空间灭火系统还很不完善，作为一个新的产品，特别是在火灾早期探测、扑灭还有待改进；在其未来发展过程中，必须解决燃烟等早期火灾的预警、扑灭。当今红外线技术中，已可探测37℃左右甚至更低的有温物体，温度分析物体形变；当红外系统探测到升温，将信号传递到数据系统，并利用电脑模拟与数字成像技术判定是否为火灾。一旦确定，立即报警，启水泵灭火。随着新材料及技术的应用其系统应用范围将进一步扩大，人工智能系统进一步发展，有望在取代与喷淋系统与雨淋系统。
参考文献
1.《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005年版)
2.《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》DBJ15-34-2004
3.《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338-2003
4. 建筑给水排水设计手册·第二版（上册），中国建筑工业出版社.