高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的應(yīng)用

湯然

（浙江省金華市環(huán)境衛(wèi)生管理處，浙江金華 321000）

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，歐美起步較早，在制定了設(shè)計、施工及驗收規(guī)范的同時，專業(yè)廠家也生產(chǎn)出了一系列的專利產(chǎn)品，如Hi-fog、Fogtec。我國在上個世紀(jì)90 年代后，開始了高壓細(xì)水霧在消防中的研究和應(yīng)用，并取得了突破，由于高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠等優(yōu)點，近幾年在消防系統(tǒng)設(shè)計中越來越被重視，并得到廣泛應(yīng)用。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)作為一種新型的水消防技術(shù)，在各行各業(yè)已得到了廣泛應(yīng)用，目前國內(nèi)也有了很多的地方標(biāo)準(zhǔn)（如北京市、河南省、廣東省、江蘇省、山西省、遼寧省、浙江省、福建省、湖北省等）。2013 年國家出臺了 《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》 （GB50898—2013），并要求從2013 年12 月1 日起實施。但高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)對很多工程師來說可能比較陌生，筆者現(xiàn)對上海市某外資品牌汽車亞太總部及技術(shù)研發(fā)中心高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1 項目概況

上海市某外資品牌汽車亞太總部及技術(shù)研發(fā)中心，是該品牌在亞太地區(qū)進(jìn)行全球技術(shù)運營的基地，包括高級實驗樓和技術(shù)研發(fā)中心大樓（以下簡稱研發(fā)中心大樓），位于上海市浦東新區(qū)。在研發(fā)中心大樓內(nèi)，將開展設(shè)計、工程、動力電池等方面的研發(fā)和實驗工作；同時進(jìn)行汽車整車及零部件的基礎(chǔ)研究和測試，主要包括工程研發(fā)實驗、汽車部件分析、計量實驗、材料實驗、綜合測試實驗、空調(diào)系統(tǒng)和熱力學(xué)實驗、彈性實驗、整車拆裝、動力試驗、電/磁實驗、信息處理試驗等。

研發(fā)中心大樓占地面積為17 390 m3，建筑面積 2 776 m2，建筑總高度為14.1 m。

2 消防系統(tǒng)的選擇

2.1 消防設(shè)計

2.1.1 消防要求

研發(fā)中心大樓投資方是美國企業(yè)，依據(jù)美國消防規(guī)范NFPA、美國工廠聯(lián)合保險商協(xié)會FM 標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)主提出的消防要求，結(jié)合我國消防要求及研發(fā)中心大樓特殊性，確認(rèn)在動力實驗室消防設(shè)施采用高壓細(xì)水霧消防系統(tǒng)[1]。

2.1.2 消防設(shè)施

研發(fā)中心大樓內(nèi)的普通機(jī)械測試區(qū)，實驗過程中不使用易燃危險物質(zhì)，而僅在工程研發(fā)實驗室和動力實驗、混合動力試驗中會使用很少量的易燃、易爆氣體和液體。這些易燃、易爆的氣體和液體平時均存放在儲氣站內(nèi)，各實驗室的存放間僅存放供試驗使用的少量氣體和液體。消防設(shè)施采用自動噴水滅火系統(tǒng)[2]。

動力實驗室中的發(fā)動機(jī)動力測試，實驗時會持續(xù)不間斷運行幾到幾十個小時，本區(qū)域引入的易燃物質(zhì)為汽油、柴油和氫氣。針對發(fā)動機(jī)測試區(qū)域的火災(zāi)特點和火災(zāi)危險性，依據(jù)相關(guān)要求，消防設(shè)施采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，對整個房間和局部設(shè)備進(jìn)行防護(hù)[1]，這也是該品牌汽車全球消防設(shè)施統(tǒng)一要求之一。

2.2 火災(zāi)危險源與火災(zāi)類型

2.2.1 火災(zāi)危險源

該研發(fā)大樓的動力實驗區(qū)域內(nèi)火災(zāi)危險有三類，見表1：

表1 火災(zāi)危險源

2.2.2 火災(zāi)類型

研發(fā)中心大樓內(nèi)有可燃固體火災(zāi)、可燃液體火災(zāi)、電氣火災(zāi)，多種火災(zāi)并存且立體交叉，可燃物立體布置；燃燒的可燃液體，極易蔓延至地溝中，引起電纜火災(zāi)。

2.3 細(xì)水霧系統(tǒng)的分類和選擇

細(xì)水霧按照霧徑大小分為三級：①Ⅰ級細(xì)水霧（國內(nèi)稱為超細(xì)水霧），這是最細(xì)的水霧，適用于撲滅B 類易燃液體及電氣等火災(zāi)。②Ⅱ級細(xì)水霧（國內(nèi)稱為細(xì)水霧），由于霧滴尺寸稍大,霧流動能大，較易到達(dá)燃燒面，因此，適用于撲滅B 類易燃液體火災(zāi)、A 類固體可燃物及電氣等火災(zāi)。③Ⅲ級細(xì)水霧（國內(nèi)稱為普通水霧，即一般的水噴霧），霧滴大，因此，適用于撲滅A 類固體可燃物、電氣及B 類易燃液體等火災(zāi)。細(xì)水霧的滅火功能比較復(fù)雜，它與可燃物的類型、可燃物的數(shù)量以及燃燒速度和細(xì)水霧的粒徑等都有關(guān)。

根據(jù)系統(tǒng)工作壓力的不同，細(xì)水霧系統(tǒng)可分為高壓、中壓和低壓細(xì)水霧系統(tǒng)。高壓細(xì)水霧系統(tǒng)是指系統(tǒng)工作壓力大于等于3.50 MPa 的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，低壓細(xì)水霧系統(tǒng)是指系統(tǒng)工作壓力小于等于1.20 MPa 的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，中壓細(xì)水霧系統(tǒng)工作壓力介于兩者之間。目前，應(yīng)用較多的為高壓細(xì)水霧系統(tǒng)與中壓細(xì)水霧系統(tǒng)，工程應(yīng)用中常用的高壓細(xì)水霧系統(tǒng)壓力為8～12 MPa。根據(jù)本項目實際情況，設(shè)計區(qū)域內(nèi)火災(zāi)類型復(fù)雜，因此選用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。

2.4 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的分類和選擇

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)根據(jù)被保護(hù)對象的不同可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)，其中閉式系統(tǒng)又分為閉式濕式系統(tǒng)和閉式預(yù)作用系統(tǒng)。表2 為三種系統(tǒng)的分類。

本項目設(shè)計區(qū)域內(nèi)的易燃物質(zhì)為汽油、柴油，油類火災(zāi)蔓延速度快，因此選用響應(yīng)快速、滅火高效的開式系統(tǒng)。

3 高壓細(xì)水霧消防系統(tǒng)

3.1 高壓細(xì)水霧滅火原理

高壓細(xì)水霧是消防領(lǐng)域的一種新技術(shù)，它是利用先進(jìn)的噴霧霧化技術(shù)，縮小并控制霧滴直徑、改變其空間分布規(guī)律，大大提高其吸熱效率和滅火效能，極大的削減系統(tǒng)滅火用水量，從而有效地解決了由于自動噴水滅火系統(tǒng)啟動后必然造成的水漬損失；而且對于可燃液體火災(zāi)、可燃?xì)怏w火災(zāi)和電氣火災(zāi)等自動噴水滅火系統(tǒng)不適用的場所也能實施有效滅火，大大拓展了自動噴水滅火系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

工程實踐表明，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)能夠替代哈龍滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)，并且為一些傳統(tǒng)滅火設(shè)施不能應(yīng)用的場所提供了消防保護(hù)。

研發(fā)中心大樓高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)采用單流體高壓細(xì)水霧，霧滴直徑Dv 0.5 不大于200 μm，霧滴直徑Dv 0.99 不大于400 μm。

3.2 系統(tǒng)的工作原理及控制方式

3.2.1 系統(tǒng)工作原理

在準(zhǔn)工作狀況下，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)從泵組出口至區(qū)域閥前的管網(wǎng)內(nèi)，維持一定壓力，當(dāng)壓力低于穩(wěn)壓泵的設(shè)定啟動壓力1.0 MPa 時，穩(wěn)壓泵啟動，使系統(tǒng)管網(wǎng)維持穩(wěn)定壓力1.0 ～ 1.2 MPa，穩(wěn)壓泵運行超過10 s后壓力仍達(dá)不到1.2 MPa 時，主泵啟動，穩(wěn)壓泵停止。

高壓細(xì)水霧消防系統(tǒng)原理圖見圖1。

表2 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的分類

圖1 高壓細(xì)水霧消防系統(tǒng)原理圖

依據(jù)消防有關(guān)要求，高壓細(xì)水霧消防系統(tǒng)設(shè)有自動控制、手動控制和應(yīng)急操作三種控制方式[3]。

3.3 消防系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)

系統(tǒng)保護(hù)區(qū)設(shè)計參數(shù)見表3[1]。

本系統(tǒng)防護(hù)區(qū)最大流量用于72 m2動力實驗室，經(jīng)計算系統(tǒng)設(shè)計流量157 L/min；系統(tǒng)設(shè)計工作壓力根據(jù)最不利點噴頭最低工作壓力10 MPa 要求，經(jīng)計算后管道系統(tǒng)壓力12.0 MPa。系統(tǒng)的持續(xù)噴霧時間為30 min。

3.4 消防系統(tǒng)布置

動力實驗室的高壓細(xì)水霧消防系統(tǒng)平面布置圖，見圖2。

3.5 系統(tǒng)組成

高壓細(xì)水霧消防系統(tǒng)由高壓泵組、高壓細(xì)水霧噴頭、區(qū)域控制閥組、補(bǔ)水增壓泵、儲水水箱、不銹鋼管道等組成[4]。

3.5.1 高壓泵組

高壓泵組由主泵、穩(wěn)壓泵、泵控制箱、安全泄壓閥、壓力傳感器、閥件、機(jī)架及連接管道等組成。

本次研究中,探討腦梗塞疾病護(hù)理方案期間,對照組:選擇常規(guī)護(hù)理方案完成;觀察組:選擇常規(guī)護(hù)理+早期護(hù)理干預(yù)方案完成;最終發(fā)現(xiàn)同對照組腦梗塞患者語言康復(fù)情況與肢體康復(fù)情況展開對比,觀察組獲得明顯改善(P<0.05),從而證明早期康復(fù)護(hù)理干預(yù)的有效實施,具有針對性以及有效性,在患者生命體征保持平穩(wěn)基礎(chǔ)上完成對應(yīng)康復(fù)訓(xùn)練,可以使得患者的語言功能以及肢體功能獲得顯著恢復(fù),從而獲得本次結(jié)果。

主泵：單泵的流量為86 L/min，工作壓力14 MPa。主泵選用9 柱塞高壓柱塞泵，二用一備。

穩(wěn)壓泵：穩(wěn)壓泵流量11.8 L/min，工作壓力1.4 MPa，一用一備。

3.5.2 高壓細(xì)水霧噴頭

噴頭最低工作壓力為10 MPa、K ＝0.95、q=9.5 L/min。噴頭內(nèi)設(shè)過濾裝置，過濾網(wǎng)最大孔徑為噴頭最小水道孔徑的35%。高壓細(xì)水霧開式噴頭安裝間距不大于3.0 m，不小2.0 m，距離墻不大于1.5 m。噴嘴應(yīng)均勻布在防護(hù)區(qū)頂上。

3.5.3 區(qū)域控制閥組

開式區(qū)域控制閥組由電動閥、供水球閥、壓力開關(guān)、壓力表及連接管道等組成。其工作壓力為14 MPa，輸入電壓為AC 220V，能進(jìn)行手動及機(jī)械應(yīng)急啟動。區(qū)域控制閥組設(shè)有試驗裝置，用于對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試及檢測。

表3 系統(tǒng)保護(hù)區(qū)設(shè)計參數(shù)表

圖2 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)平面布置圖

3.5.4 補(bǔ)水增壓泵、調(diào)節(jié)水箱（含液位顯示及控制器）及補(bǔ)水電磁閥

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的供水壓力要求不低于0.2 MPa，且不得大于0.6 MPa，本項目的市政供水管的管徑為DN 200，壓力為0.16 MPa，且為一路供水，因此本系統(tǒng)需要加壓供水，在地下一層泵房內(nèi)設(shè)置一個不銹鋼儲水水箱（水箱有效容積4.8 m3）和一套補(bǔ)水增壓泵（水泵流量為167 L/min，揚程為0.32 MPa，一用一備）。

進(jìn)水過濾器：水箱的進(jìn)水管上安裝了聚丙烯纖維纏繞過濾器。過濾器最大過濾尺寸小于最小噴頭流水通徑的80%，為10 μm，最大工作壓力為0.6 MPa。過濾器設(shè)置旁通管及旁通應(yīng)急閥門（平時為常閉狀態(tài)），以便過濾器出現(xiàn)故障時不影響滅火系統(tǒng)的運行。

3.6 管材

管道和管件設(shè)計均采用不銹鋼管無縫管，連接應(yīng)采用卡套式管件，采用金屬支架，間距不應(yīng)大于2 m。

3.7 其他

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)該與建筑、電氣、弱電、暖通、給排水專業(yè)等進(jìn)行良好的配合，才能充分發(fā)揮其系統(tǒng)的特性和效果。

4 系統(tǒng)的優(yōu)點

氣體滅火系統(tǒng)（如二氧化碳滅火系統(tǒng)和七氟丙烷系統(tǒng)）曾被廣泛的用于此類場所，但與二氧化碳和七氟丙烷滅火系統(tǒng)相比，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的優(yōu)點見表4。

5 結(jié)束語

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)作為新型水滅火技術(shù)，因其滅火性能先進(jìn)和使用范圍廣泛，得到普遍的關(guān)注，并逐步在石化、電力、醫(yī)院、汽車等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，愿給出的設(shè)計方法和理念能對高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供一定的參考。

表4 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)與二氧化碳和七氟丙烷滅火系統(tǒng)比較

[1] NFPA750—2006，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)規(guī)范[S].

[2] GB50016—2006，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[3] GB50084—2001，自動噴火滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[4] GB50898—2013，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].