闭式自动喷水
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[摘要] 介绍了闭式自动喷水-泡沫联用灭火系统的优点、组成、灭火原理、设计要求，设计步骤和计算方法。同时结合民用建筑的工程实例，提出了闭式自动喷水-泡沫联用系统泡沫罐的布置方案，供设计参考。
[关键词] 泡沫液罐 泡沫液 泡沫混合液 比例混合器 压力泄放阀 泡沫液控制阀
闭式自动喷水-泡沫联用灭火系统是把自动喷水与泡沫系统的优点有机结合起来，作为一种新型有效的灭火系统写入新的《自动喷水灭火系统设计规范》中，现已越来越多的应用于民用建筑中，对可燃、易燃液体火灾和固体的扑灭，如Ⅰ类地下汽车库、危险品仓库、飞机仓库、柴油发电机房等。一些经济发达城市的消防部门要求Ⅰ类地下汽车库必须设自动喷水-泡沫联用灭火系统，下面主要介绍的是汽车库采用闭式自动喷水-泡沫联用灭火系统。
一、 本灭火系统有如下特点：
1、 能迅速扑灭B类火灾，灭火时间短。
2、 水成膜泡沫能将油品表面迅速覆盖，使油面不能接触空气，因此，缩短 了灭火时间，减少了财产损失。
3、 节约水量，本灭火系统先喷泡沫灭火，然后喷水进一步冷却，比单独闭式自动喷水灭火更有效的控制了初期火灾，故节约了水量，并防止其复燃。
4、 本系统比单独泡沫灭火系统结构简单，经济，特别适用于闭式自动喷水系统改为自动喷水-泡沫联用系统，在普通湿式自动喷水灭火系统中并联相关组件即可，能有效减少设备投资和灭火后的处理工作。
二、 系统组件
本系统组件除闭式自动喷水组件湿式报警阀、压力开关、水力警铃、水流指示器、信号阀等以外，还有泡沫液罐（内贮有泡沫液）、比例混合器、泡沫罐供水信号阀、泡沫液控制阀等。泡沫液罐为内带橡胶囊的压力容器，橡胶囊内有泡沫液，发生火灾时，水进入泡沫罐的水室，利用水压将泡沫液挤出橡胶囊。本系统的泡沫液应采用水成膜泡沫，一般分为AFFF水成膜泡沫液和 ATC/AFFF抗水成膜泡沫液两种，混合比分别为3%和6%两种。比例混合器用来调节系统水与泡沫液之间比例，使之达到设计要求，水与泡沫液混合后成为泡沫混合液进入管网。泡沫罐供水信号阀用来控制泡沫液控制阀的开启，通过入口水流来开启它。泡沫液控制阀用来释放泡沫液罐中泡沫液进入比例混合器。
三、 灭火原理
灭火系统示意图见下图示，在备用状态下，泡沫液罐罐壳和橡胶囊之间充满压力水，橡胶囊内的泡沫液在囊外水压的作用下，压入泡沫液控制阀的进口端， 同时，系统压力水通过控制管道也进入泡沫液控制阀的控制腔，使泡沫控制阀处于关闭状态。火灾发生时，灭火系统进入动作状态，闭式喷头喷水，水流指示器动作，湿式报警阀开启，消防水泵启动，消防水进入管网；同时，压力水打开泡沫罐供水信号阀，把控制管道中的压力水泄放掉，使泡沫控制阀自动开启，在水压的作用下，泡沫罐中的泡沫浓缩液通过泡沫液控制阀，比例混合器的低压区，和从主管道进入比例混合器的水混合成为泡沫混合液，输入管网到喷头进行灭火。
四、 设计要求
本系统设计应同时满足《自动喷水灭火系统设计规范》第5.0.1条和第5.0.8条的要求，其设计参数为：转换时间不大于3min，持续喷泡沫时间不小于10min，则喷水时间不小于50min。转换时间即为系统由开始喷水到喷泡沫的时间，由于浓缩泡沫液与水混合后的液体在流体力学特性上与普通自来水几乎相同，因此自动喷水-泡沫联用灭火系统的管道计算可同普通水计算方法相同，由此转换时间可以理解为在4 L/s流量时，系统自泡沫液罐经过比例混合器到最不利3只喷头之间的水的排放时间，在较大系统中，如配水管径较大、配水管较长，则很难满足此条，所以，配水管不宜过长，管径以不大于DN100为好，比例混合器、泡沫液贮罐、湿式报警阀应合理布置。
五、设计步骤
1、按《自动喷水灭火系统设计规范》要求布置喷头，确定报警阀，泡沫液罐，比例混合器的位置。
2、连接管线和初步确立管径。
3、计算系统转换时间
式中t ——系统转换时间，min；
Vg——从比例混合器到最不利喷头处管道的容积，L，计算时参见下表；
公称直径（mm）
25
32
40
50
65
容积 （L/m）
0.491
0.804
1.256
1.963
3.317
公称直径（mm）
80
100
125
150
容积 （L/m））
5.024
7.850
12.277
17.663
注：由于管道的内径接近公称直径，此容积按公称直径计算，并使计算结果更安全。
4 ——满足转换时间不大于3min时的系统流量，L/s；如t >3 min，则需要对系统配管和管径做调整，减小比例混合器到最不利点喷头的距离，或缩小局部管段管径，直到t ≤3 min为止。
4、泡沫液罐容积计算：
泡沫液罐容积V为有效容量V1备用量V2 及充满泡沫液罐到比例混合器
之间管道的泡沫液用量V3三者之和。
V1 = A×S×C×T×K
式中V1—— 泡沫液罐有效容量，L；
A —― 作用面积，m2 ，根据《自动喷水灭火系统设计规范》第5.0.1条确定；
S —― 喷水强度 L /（min·m2）
C —— 泡沫液的百分比浓度，一般碳氢化合物为3%，极性溶剂为6%；地下汽车库采用6%的水成膜泡沫液。
T —— 系统作用时间，min，不小于10min。
K——安全系数，通常取1.15.
V2 = Vg·C
式中V2 ——— 泡沫液罐备用量，L；
Vg—— 同上；
C —— 同上。
泡沫液罐容积
V = V1 + V2 + V3= A×S×C×T×K + Vg×C+ V3
式中V3 ——泡沫罐到比例混合器之间的管道容积，L
5.计算举例
某地下汽车库停车共753辆，为Ⅰ类停车库，共9个防火分区，若每个防火分区设一个泡沫液罐，费用太高，投资大，占用房间面积大，也不方便管理，优化设计后，按每3个防火分区共用一个泡沫液罐设计，按按最不利防火分区最不利点进行设计计算。
[解] 1） 本项目危险等级为中危险Ⅱ级，喷水强度8L/Min.M？，作用面积160M？，灭火用水量30L/s，灭火时间1小时。湿式报警阀组及水成泡沫液储罐分设在3个设备间内，并分别接至各防火分区相应的泡沫比例混合器。发生火灾时，系统产生不小于4L/S的6%泡沫混合液，自喷水至喷泡沫转换时间小于3min，先绘出自动喷水灭火系统平面图。
2）根据平面图量出从比例混合器到最不利喷头处管道的各管径长度，计算出管道容积为：
Vg =0.491×3+0.804×6+1.256×3+1.963×4+3.317×2.7+5.024×2.9+7.850×85=708.69L
3） 系统转换时间为：
==2.95min
4） 计算出泡沫液罐容积：
系统作用时间T取10min，泡沫罐到比例混合器之间的管道管径为DN40。
V= A×S×C×T×K + Vg×C+ V3 =160×8×0.06×10×1.20+ 708.69×
0.06+1.256×70=1013.64L，选用1500L 水成膜泡沫液储罐，共三个。
5）管材选用
自动喷水-泡沫联用灭火系统管材与湿式自动喷水灭火系统的管材相同，采用内外壁热镀锌钢管。DN80采用卡箍式连接。特殊之处为泡沫液储罐到比例混合器之间的管道采用不锈钢管，是因为此段管道长期与泡沫液接触，泡沫液对管道有一定的腐蚀性。此外泡沫液控制阀也应采用铜或不锈钢材质。
五、 结束语
自动喷水-泡沫联用灭火系统在设计时应综合考虑，合理布置泡沫液储罐位置，既能满足规范要求，又能节省投资，便于集中管理的原则，根据经验在进行设计时，比例混合器至最不利点管道长度只能为100米左右，管道管径选用DN150时很难满足转换时间不大于3min的要求，管径一般取DN100为宜，但这又与《自动喷水灭火系统设计规范》第8.0.7条矛盾，需与当地消防部门沟通解决此问题。
参考文献
1 《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084—2001，2005年版
2 《低倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50151-92，2000年版
3 《汽车库.修车库.停车厂设计防火规范》GB50067-97