浅析高倍数泡沫灭火系统在机械立体车库的应用

郑建冰

(北京炎黄联合国际工程设计有限公司厦门分公司 福建厦门 361004)

浅析高倍数泡沫灭火系统在机械立体车库的应用

郑建冰

(北京炎黄联合国际工程设计有限公司厦门分公司 福建厦门 361004)

有限的用地面积与日益增多的车辆无疑成为当下许多城市的共同矛盾，为解决车辆停放难题，机械立体车库应运而生。高倍数泡沫灭火系统在机械车库中的应用，有效地解决了自动喷淋系统对机械车库净高的增加而影响本建筑基坑开挖及支护难度，减少工程造价。

机械立体车库；高倍数泡沫；淹没时间；供给速率

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图1 机械车库剖面示意图

1 工程概述

厦门市观音山雀氏运营中心位于思明区南投路与台东路交叉口西北侧，为一类办公楼，地上二十三层，地下二层，建筑总用地面积为2605m2，地下室占地面积为2053m2，地下一层为普通停车库，地下二层为机械立体车库，机械车库建筑面积为1485m2，共停车129辆。机械车库设有三个防火分隔，每个防火分隔停车数量不超过50辆，净高为6.3m，共设三层停车平台，每层净高1.95m，停车平台为钢结构体系，并设有三个周转车位(出入口)和两股航道及两部升降平台，机械车库剖面详见(图1)。

2 机械立体车库灭火系统的类别和选择

(1)本工程用地面积紧张，需开挖较深的地下空间以满足车辆的停放要求，导致邻近建筑基础标高在本工程基础之上，且根据地勘资料显示地下室局部为结构岩层，对基坑开挖及支护有较大影响。为减少地下空间开挖，提升车库净高，车库顶板设计为0.4m高无梁厚板，基础形式为2m厚大伐板，为工程顺利实施创造了有利条件。

(2)普通停车库采用自动喷淋灭火系统是常规的设计选择，而机械立体车库结构体系复杂，安装较为繁琐，车辆管理自动化程度要求较高。采用自动喷淋系统或泡沫水喷淋系统，需在车库内分层设置下垂型喷，并加设集热板，且安装时还需与车库钢构及系统调试过程密切配合。三层停车位的喷淋管道及喷头安装总高度约0.6m～0.7m，势必增加机械车库净高，对建筑基坑开挖和支护难度及工程造价上都有较大影响。

(3)针对以上情况，考虑采用高倍数泡沫灭火系统，根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067-97)第7.3.4条规定：设置泡沫喷淋、高倍数泡沫、二氧化碳等灭火系统的汽车库、修车库可不设自动喷水灭火系统，对车库了净高的控制提供了有利保障。

(4)泡沫是由泡沫溶液形成的充满气体的气泡聚集体。泡沫按其发泡倍数分为三种：发泡倍数低于20倍的为低倍数泡沫；发泡倍数介于20～200倍之间的为中倍数泡沫；发泡倍数介于 200～1000倍之间为高倍数泡沫。高倍数泡沫灭火系统分为全淹没式、局部应用式和移动式三种类型，本工程机械立体车库为封闭空间，四周均有围挡，平常无人值守，仅在地下一层设有值班室，根据规范《泡沫灭火系统设计规范》(GB 50151-2010)第6.2.1条要求(以下简称“泡沫规范”)，高倍数泡沫灭火系统采用全淹没灭火形式。

3 灭火原理及特点

该系统是将高倍数泡沫按规定的高度充满保护区域，并保持泡沫到需要的时间。在保护区域内的高倍数泡沫以全淹没的方式封闭火灾区域，并由一定比例的泡沫液、水和空气，经机械式的水力撞击作用，相互混合形成充满空气的微小稠密的膜状泡沫群，阻止连续燃烧所必须的新鲜空气接近火焰，使其窒息、冷却，达到控制和扑灭火灾的目的。

高倍数泡沫灭火系统以全淹没或覆盖的方式扑灭火灾，具有发泡倍数高、灭火效率强、灭火迅速，并具有极强渗透性能，对难于接近或不易发现火源的A类及B类火灾等极为有效。高倍数泡沫可用做隔离带隔绝火焰，分隔火区，防止和控制火势的蔓延、具有灭火用水量小、水渍损失小、抗复燃能力强、成本低、绝热性能好、无毒无污染、不破坏生态环境等优势。

4 高倍数泡沫灭火系统组成

一般由消防泵、消防水池、泡沫液泵、泡沫液储罐、泡沫比例混合器、泡沫发生器及压力开关、过滤器、阀门、火灾控测器、报警装置及控制系统等组成。本工程高倍数泡沫灭火系统采用与自动喷淋系统合用，泡沫系统水量由消防水池(V=432m3)满足，系统压力经减压阀组减压后供水，系统组成详见(图2)。

1、泡沫发生器 2、阀门 3、电磁阀 4、信号阀 5、比例混合器6、过滤器 7、泡沫液泵 8、泡沫罐

4.1 高倍数泡沫发生器

高倍数泡沫发生器是将水和泡沫液按规定的比例混合，在一定压力下，进入发生器喷嘴，以雾化的形式均匀地喷向发泡网，在网面形成混合液，并在风机产生的气流作用下将混合液吹胀，形成大量的气泡群。

泡沫发生器性能：发泡量：200m3/min，发泡倍数：700倍，混合液流量：300L/min，喷嘴工作水压0.15MPa，驱动风压1670pa。

4.2 比例混合器

本工程采用平衡压力比例混合器，是由当独的泡沫液泵按设定的压差向压力水流中注入泡沫液，并通过平衡压力调节阀，能在一定的水流压力或流量范围内自动控制混合比的比例混合装置。

4.3 高倍数泡沫液的选择

高倍数泡沫液分为3%型和6%型两种，本工程采用3%型，并利用新鲜空气发泡，选择淡水型高倍数泡沫液。

4.4 水源的水质要求

高倍数泡沫灭火系统由位于地下二层消防水池经喷淋泵加压后并经减压阀减压后供给用水，水温对泡沫液的发泡倍数有直接影响，给水温度宜在4℃～35℃范围内。

4.5 管道系统

根据自动喷水系统的要求，系统管网的工作压力经减压阀减压后为0.5MPa，泡沫液、水和泡沫混合液等在主管道内流速不超过5m/s，在支管道内的流速不超过7m/s。管材采用热镀锌钢管，与泡沫液接触的泡沫液输送管道、比例混合器、过滤器等管材采用不锈钢等耐腐蚀材料。管道上的阀门应有明显的启闭标志。

4.6 泡沫液泵及储罐

泡沫液泵采不锈钢加压泵，扬程为30m，流量10立方米/小时。本工程泡沫液储罐设置与地下一层泡沫间内，并通用不锈钢管道输送至各防护区，储罐采用不锈钢耐腐蚀材料。储罐设置有液面计、出液孔、取样孔、排渣孔、吸气阀及人孔等附件。

5 系统计算

5.1 泡沫淹没深度的确定

根据规范“泡沫规范”第6.2.3和6.2.4条规定，当用于扑灭A类火灾时，淹没深度不应小于最高保护高度的1.1倍，且应高出最高保护对象0.6m以上；当用于扑灭B类火灾时，汽油、煤油、柴油和苯类火灾的淹没深度应高于起火部位2.0m以上。淹没体积应按下式计算：

V=S×H-Vg

(式一)

V—淹没体积(m3)；

S—防护区地面面积(m2)；

H—泡沫淹没深度(m)；

Vg—固定的机器设备等不燃物体所占的体积(m3)；

5.2 淹没时间

指从高倍数泡沫发生器开始喷放泡沫至充满各类防护区域内规定的淹没体积所需的时间。本工程泡沫系统与喷淋系统合用，根据(表1)淹没时间按3min确定。

表1 淹没时间(min)

5.3 供给速率

是指由于高倍数泡沫在淹没时间内充满淹没体积所需的总体积，按下式计算：

(式二)

高倍数泡沫系统与自动喷淋系统联合使用，泡沫破泡率按(式三)计算：

RS=LS×QR=3.0

(式三)

R—泡沫最小供给速率(m3/min)；

T—淹没时间(min)；

CN—泡沫破裂补偿系数，宜取1.15；

CL—泡沫泄漏补偿系数，宜取1.05～1.2；

Rs—喷水造成的泡沫破泡率(m3/min)；

Ls—泡沫破泡率与水喷头排放速率之比，取0.0748(m3/min)；

QR—预计动作的最大水喷头数目总流量(L/S)，取40；

(式四)

N—防护区泡沫发生器设置的计算台数；

r—每台泡沫发生器在设定的平均进口压力下的发泡量，取值200(m3/min)；

5.5 泡沫混合液流量Qh=N×qh

(式五)

qh—每台泡沫发生器在设定的平均进口压力下的泡沫混合液流量，取值300(m3/min)；

5.6 发泡用泡沫液流量：Qp=KQh

(式六)

K—混合比系数，系统选用混合比为3%泡沫液时，取0.03；

5.7 泡沫液贮量：Wp=Qpt

(式七)

t—泡沫液和水连续供给时间min，取值15min；

经以上(式一)～(式七)计算结果详见(表2)：

表2 各防火分隔高倍数泡沫灭火系统设计参数

5.8 高倍数泡沫灭火系统布置详见(图3、图4)。

图4 地下二层泡沫发射器布置平面图

6 系统联动及控制

本系统按控制方式分为自动控制和手动控制两种形式。自动控制灭火系统由探测器、报警器、自动控制箱与高倍数泡沫灭火系统连接组成，其工作原理见(图5)。

1、压力开关 2、探测器 3、报警器 4、自动控制箱5、现场手动应急阀

高倍数泡沫灭火系统除具有自动控制外，还应有手动控制和应急操作等控制方式。自动控制一般由火灾自动报警系统联动。当火灾探测器捕捉到火灾信号时将信号传至一层消防控制室和区域报警装置处，在消防控制室和防护区发出声光报警，确认火灾发生，现场工作人员撤离，同时启动消防供水泵和泡沫液泵，启动火灾区域的分区控制电磁阀，打开防护区的排气口，同时切断生产和照明用电，施放泡沫灭火。在有人值班的场所可以将控制器设定为手动状态，无人值班时转为自动控制。

7 遇到的问题及解决办法

(1)机械车库自动运行精度要求较高，泡沫液管道及导泡筒的设置不得影响车库系统的动行，设计过程中应与设备厂家密切配合。

(2)本工程车库内结构剪力墙较多，且车库层高较高，影响泡沫对整体空间淹没速度，导致发泡速度不均。解决办法为在地下二层地面相对死角的空间增设泡沫发生器，形成立体保护，并对泡沫液管道管径进行相应增大，以控制流速，提高灭火效率。

(3)机械车库位于地下二层，共设有三层停车平台，根据“泡沫规范”第6.2.3.2条规定要求，当用于扑灭B类火灾时，汽油、煤油、柴油和苯类火灾的淹没深度应高于起火部位2.0m以上。若车库中第三层平台发生火灾时，则淹没深度超出了车库的净高，故本工程淹没深度采用机械车库净高来确定淹没体积。

(4)高倍数泡沫灭火剂应存放在阴凉、干燥的库房内，防止曝晒，贮存的环境温度为0℃～40℃，贮存期为三年。在高倍数泡沫灭火系统投入的使用过程中，应定期检查、更换灭火剂，以免影响系统的正常使用。

8 结语

普通自动喷淋系统对车库的消防设计并不是唯一的选择，应根据工程实际情况作出相应分析。本文主要对机械车库的消防设计思路进行剖析，对高倍数泡沫系统在新型车库中的应用提供了借鉴参考。随着城市的发展，建筑的形式越来越多样化、复杂化，我们应针对工程特点和特殊情况，合理的选定消防系统，为工程的实施创造有利条件，在符合国家相关规范的前提下，打破传统思维，创新设计思路，满足工程实际需求，这样才能设计出合格的作品。

[1]GB 50067-97，汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S].

[2]GB50151-2010，泡沫灭火系统设计规范[S].

[3]GB 50084-2001，自动喷水灭火系统设计规范[S].

[4]GB 50016-2006，建筑设计防火规范[S].

[5]陈秀生.给水排水设计手册[Z].中国建筑工业出版社.

[6]DGJ08-60-2006，机械式停车库(场)设计规程[S].

On the High-expansion Foam Fire Extinguishing System in the Mechanical Stereoscopic Garage

ZHENGJianbing

(Beijing Yanhuang Joint International Engineering Co., Ltd., Xiamen Branch, Xiamen, 361004)

Limited land area and the increasing number of vehicles will undoubtedly become common in many cities of the current conflict, to address the problem of vehicle parking, mechanical parking garage emerged. High-expansion foam fire extinguishing system in the mechanical garage, effective solution to the automatic sprinkler system to increase the mechanical garage ceiling height of the impact of the building excavation and support difficult to reduce the project cost.

Mechanical parking garage; High-expansion foam; Drowned time; Supply rate

郑建冰(1981.10- )，男，中级工程师。

2015-01-23

TU998.1

A

1004-6135(2015)04-0091-04