浅议雨淋自动喷水－泡沫联用系统设计

徐向华

(上海亚新工程顾问有限公司，上海 200042)

泡沫灭火系统，是当今世界上对扑救可燃液体火灾普遍使用的灭火系统，其原理是泡沫液与水通过特制的泡沫比例混合器混合成泡沫混合液，经泡沫产生器与空气混合产生泡沫，再通过不同的方式最后覆盖在燃烧物质的表面形成泡沫层，由于泡沫层的冷却、隔绝氧气和抑制燃料蒸发等作用而使火灾熄灭。按泡沫液的发泡倍数可分为低倍数泡沫、中倍数泡沫、高倍数泡沫。

自动喷水－泡沫联用系统是在自动喷水灭火系统上发展而来，通过在自动喷水灭火系统上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。该系统采用的泡沫液为低倍数泡沫，具有安全可靠、经济实用、灭火效率高等优点。下面以某化工企业危险品仓库为例对雨淋自动喷水－泡沫联用系统作一下简单的介绍。

1 工程概况

该危险品仓库占地面积约1500 m2（长60 m×宽25 m×高5 m），单层，甲类(1、2、5、6项)，分为三个防火分区，每个防火分区面积约500 m2。由于其占地面积和防火分区面积均超过了《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006）第3.3.2条规定，所以根据该规范第3.3.3条要求必须设置自动灭火系统。

2 灭火系统选择

在化工企业危险品仓库中往往存在较多易燃液体，发生火灾后燃烧速度快并可能发生爆炸性燃烧，因此根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2001，2005年版，以下简称“喷规”）第4.2.5条和第4.2.7条规定采用雨淋自动喷水－泡沫联用系统；该系统主要分为以下两种方式：

2.1 前期喷泡沫后期喷水

这种方式将泡沫液储罐设置在雨淋阀后，见图1。平时雨淋阀之前的管道中充满消防水，雨淋阀处于关闭状态，当危险品仓库发生火灾时，火灾报警系统发出控制信号，启动消防泵供水、打开雨淋阀，当消防压力水流经泡沫液储罐时，储罐上的比例混合器将其按比例分流，其中6%压力水进入泡沫液储罐，挤压胶囊，置换出等量的泡沫液与其余94%压力水在主管道中混合，形成6%的泡沫混合液，流向泡沫喷头，产生泡沫向火场喷洒灭火，经过一段时间，泡沫液用完，系统开始喷水冷却防止复燃。为了及时有效扑灭火灾，减少泡沫混合液到达喷头的时间，泡沫液储罐往往靠近防火分区或位于防火分区内。这样设计就要求1个雨淋阀对应1套泡沫液储罐，经济性能较差，并且设备布置分散，不易管理，安全性低，因此这种方式适用于雨淋阀设置数量少的场所。

图1 前期喷泡沫后期喷水系统原理图

由于该危险品仓库建筑面积较大，防火分区较多，需要设置6个雨淋阀组分区控制，所以系统不适合采用这种方式。

2.2 前期喷水后期喷泡沫

该种方式将泡沫液储罐设置在雨淋阀前，见图2；平时雨淋阀之前的管道中充满消防水，雨淋阀和比例混合器进液管上的电磁阀均处于关闭状态，当危险品仓库发生火灾时，火灾报警系统发出控制信号，启动消防泵供水、打开雨淋阀和比例混合器进液管上的电磁阀，刚开始时雨淋阀与比例混合器之间的消防水通过喷头向火场喷水灭火，同时比例混合器之前的消防压力水通过比例混合器后形成泡沫混合液也流向喷头，经过一段时间，当雨淋阀与比例混合器之间的消防压力水用完时，泡沫混合液达到喷头处，向火场喷洒泡沫强化灭火效能，最后当泡沫液也用完时系统又开始喷水防止复燃，因此，准确说该系统应该是前期喷水－中期喷泡沫－后期喷水的过程。在这个系统中多个雨淋阀只需要对应一套泡沫比例混合器及泡沫液罐，因而降低了费用，而且泡沫比例混合器及泡沫液罐可以设置在距危险品仓库较远的消防泵房内，在及时有效扑灭火灾的同时提高了系统安全性。

综上所述，系统采用第二种灭火方式较合适，泡沫比例混合器及泡沫液罐则设置在消防泵房内，与消防泵一起集中控制与管理。

3 系统布置

图2 前期喷水后期喷泡沫系统原理图

为了避免系统的总用水量过多，水渍损失较大，影响系统的经济性能，结合“喷规”第5.0.4条，确定每个雨淋阀保护面积不超过300 m2。由于该危险品仓库每个防火分区面积约500 m2，所以在每个防火分区内设置两套雨淋阀；为了保证喷水区域边界的喷头布置能有效地扑灭分界区附近的火灾，做法如图3所示，中间加设止回阀，左侧的雨淋阀组由左侧区域火灾报警系统连锁控制，右侧的雨淋阀组由右侧区域火灾报警系统连锁控制，严格区分。为了防止误报，在仓库中间顶板下设置500 mm高的挡烟壁板，另外，在仓库中间区域设置2 m走道严禁堆放可燃物品。

图3 管道布置图

4 设计参数

考虑到该危险品仓库主要储存酒精等醇类物品，而“喷规”附录A中的仓库危险级未列出相对应场所，因此，系统设计参照附录A中的“酒精制品、可燃液体制品等工厂的备料与车间”执行，喷水强度按严重危险I级考虑即12 L/min·m2，作用面积为每个雨淋阀的保护面积300 m2，最不利点喷头处压力为0.40 MPa，喷头流量系数K=45，采用吸气式网型喷头，由此可以求出系统设计流量Q＝64 L/s。

式中：Q —系统设计流量（L/s）；

qi—各喷头节点流量（L/s）；

n —每个雨淋阀控制的喷头数，个。

（2）设计扬程

最不利点所需扬程计算公式如下：H= Hz/100+h0+h1+ h2

式中：Hz—最不利配水点与吸水管的标高差；约7m；

h0—喷头所需水压；约0.40 MPa；

h1—管网内沿程和局部水头损失之和；约0.15 MPa；

h2—报警阀，比例混合器等水头损失；约0.20 MPa。

所以，喷淋泵设计扬程：

H=7/100+0.40+0.15+0.20=0.82 MPa。

5 泡沫液的选择及用量计算

在仓库可燃液体当中含有醇类等水溶性液体，根据 《低倍数泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-92 2000版)第2.2.2条必须选用抗溶性泡沫液，其主要有以下两种：①抗溶性氟蛋白泡沫液，由氨基酸型氟表面活性剂、耐液性添加剂、氟碳表面活性剂、水解蛋白、胶化防止剂等原料配制而成；其价格低，储存期短，一般为2年左右，之后泡沫液就变粘稠，带有臭味，需要更换；②环保型抗溶性水成膜泡沫液，由特殊生物聚合物、氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、稳定剂、高分子生物胶、溶剂等原料配制而成；其储存期比较长，一般为8年，节省费用，不污染环境。

综上所述，系统采用环保型抗溶性水成膜泡沫液。

泡沫混合液供给强度与喷水强度相同为12 L/ min·m2，泡沫液混合比6%，供给时间10 min，保护面积300 m2，由此可以求出泡沫液用量M=2376(L)。M=kαRAT

式中：M—泡沫液用量（L）；

k —安全系数，k = 1.1；

α—泡沫液混合比，6%；

R—泡沫混合液供给强度(L/min·m2)；

A—保护面积（m2）；

T—泡沫混合液连续供给时间（min）。

6 结束语

在工程设计中，应根据工程实际情况，合理选用泡沫灭火系统，并配以消火栓等其他灭火系统及消防报警设施，才能及时有效地扑灭火灾。另外，希望在“喷规”及“低倍”修订时，能够补充化工危险品仓库雨淋系统和抗溶性泡沫喷淋系统的有关设计参数，以便于设计时参照执行。

参考资料：

[1] 《建筑给水排水设计手册》（第二版）.中国建筑工业出版社.

[2] 《给水排水工程快速设计手册》(3建筑给水排水工程). 中国建筑工业出版社.

[3] 《自动喷水灭火系统设计规范》.中国计划出版社，GB50084-2001(2005版).

[4] 《低倍数泡沫灭火系统设计规范》.中国计划出版社，GB50151-92 (2000版).