干式消火栓系统在寒冷地区中应用的分析探讨

干式消火栓系统在寒冷地区中应用的分
析探讨
摘要：在寒冷地区，干式消火栓系统不需要保温，节省投资，保障消防安全可靠，应得到更多应用。

介绍了干式消火栓系统分类、快速启闭阀、快速排气阀，探讨了系统运行及技术要点，供有关学者参考交流。

关键词：寒冷地区；干式消火栓系统；系统运行维护；技术要点
消火栓灭火系统是目前消防应用最广的一种灭火形式。

根据消防管网中平时
是否充满水，分为湿式消火栓系统和干式消火栓系统。

目前，在我国的建筑设计
中以湿式系统为主。

但对于寒冷地区，消防管道很可能在冬季冻结，甚至管道冻裂。

对于管道可能出现冻结地方一般做法是采用电伴热保温；电伴热保温方式投
资及运营费用比较大，而且造成了能源的浪费。

实际使用中由于保温材料施工安
装不当、用户可能经常关闭等原因，保温效果不理想，而且极易存在事故隐患，
例如伴热带老化漏电等，无法保障消防系统的正常运行。

与湿式系统相比，干式
消防系统消防给水管道不需要管道保温，既能够做到有效防止冬季消防给水管道
结冻，又能保证消防系统正常运行。

干式系统分类
干式消火栓系统主要有3种：
（1）全自动干式系统
平时管道内充满压缩空气，发生火灾时，火灾报警系统接到报警信号，开启
快速启闭阀，同时向中控室发出开泵或报警信号，消防泵启动后，管道内压缩空
气迅速排除，可在短时间内由干式转变为湿式。

（2）半自动干式系统
平时系统管道充低压空气或氮气，或为干管。

发生火灾时，由消防控制中心或消火栓附近的手动报警按钮控制快速启闭阀的开启，同时向中控室发出开泵或报警信号，消防泵启动后，管道内空气迅速排除，短时间内由干式转变为湿式。

（3）手动干式系统
该系统无永久的给水设施，由消防车的消防泵通过消防水泵接合器向系统供水。

快速启闭阀选择
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）第7.1.6条：在供水干管上宜设干式报警阀、雨淋阀或电磁阀、电动阀等快速启闭装置；当采用电动阀时开启时间不应超过30s。

表2为几种快速启闭装置对比。

表2 几种快速启闭装置对比[2]
电动阀电磁阀干式报警阀雨淋阀
动作
原
理由电动执行
机构( 一般是用电机) 和阀门连接起来驱动，开或关动作完成需要一定的时间模拟量利用电磁线圈产生的磁场来拉动阀芯，从而改变
利用电
磁线圈产生
的磁场来拉
动阀芯，从
而改变阀体
的通断
阀门进口侧充
水，出口侧充以压
缩气体，当气压低
于某一定值时能使
水自动流入系统并
进行报警的单向阀
通过火灾探测器
的火警信号后，直接
开启雨淋阀上的电磁
阀，使压力腔水快速
排出，工作腔内的水
迅速推起阀瓣，开启
雨淋阀，系统充水
操控电动、手
动、消火栓按钮
电动、
手动、消火
自动、手动、
消防控制室联动及
电动、手动、消
火栓按钮开启，消防
方式开启，消防控制
室联动及手动开
启
栓按钮开
启，消防控
制室联动及
手动开启
手动开启控制室联动及手动开
启
阀
门
开
启
时间需要一定的
开启时间
可实现
快速开启
可实现快速开
启
可实现快速开启
阀门
与
系统
控
制需要联动阀
门，通过系统设置的压力、流量开关启动消防泵
需要联
动阀门，通
过系统设置
的压力、流
量开关启动
消防泵
阀门开启后可
通过阀组的压力开
关报警，通过系统
设置的压力、流量
开关启动消防泵
阀门开启后可通
过阀组的压力开关报
警，通过系统设置的
压力、流量开关启动
消防泵
阀门
选
用
要求符合国家相
关阀门规范规定，还应满足开启时间不得超过30 s
符合国
家相关阀门
规范规定，
还应满足选
用弹簧非浸
泡在水中
式、失电开
启型、有紧
参照《自动喷
水灭火系统第4
部分:干式报警
阀》 (GB5135.4—
2003)
参照《自动喷水
灭火系统第5部分:
雨淋报警阀》
(GB5135.5—2018)
急断电启动
按钮
图
1
图2
设置电磁阀、电动阀和雨淋阀的干式消火栓系统启动速度要比设置干式报警阀的启动速度快。

当消火栓启动按钮动作后，立即给电磁阀、电动阀或雨淋阀接通启动电源使其打开，向管网充水。

干式报警阀的启动则需要打开消火栓栓口进行排气，管网气压下降到干式报警阀的平衡被破坏，水源压力足以打开干式报警阀时，系统才启动，启动时间要大于其他阀组[5]。

电磁阀或电动阀的开启可靠性不如报警阀组，可在电动阀或电磁阀设置部位增加旁路管道，一旦电磁阀或电动阀故障，手动开启旁通阀供水（图2）。

在图集15S909中提到，电动阀开启时间要远远大于电磁阀，满足30s开启的电动阀也不易采购，又由于大口径的电磁阀造价和维护的需要，可在管道直径大于
300mm的系统采用电动阀方式，其他场所建议采用电磁阀方式。

快速排气阀选择
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）第7.1.6条：在干式消火栓系统管道的最高处应设置快速排气阀。

快速排气阀的作用是在发生火
灾时，能迅速排除消防管道内的气体，使水充满管道，灭火后泄水时能够补充气体。

王军等人在地铁干式消火栓系统中为了快速排除管道中气体，快速排气阀除
了在区间的中部设置,还需沿程设置,一般约1 km长的单线区间应至少设置5个,
每200 m一个。

排气阀的选用规格也至关重要。

据相关试验数据表明：采用排气
量0～260m3/h 的排气阀时，系统管道充水时间既能够满足消防救援要求，又不
会出现水锤现象；而采用 0～350m3/h的排气时，系统充水时间明显缩短，但是
有明显的水锤现象发生，同时在消防用水时，还会出现短时断流现象。

充水时间控制
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）第7.1.6条：干
式消火栓系统的充水时间不应大于5min。

火灾发展过程一般可以分为起初、发展、猛烈、下降和熄灭5个阶段。

从火灾初期到猛烈发生之前的时间是控制火势、扑
灭火灾的理想阶段，否则将难以控制。

一般固体可燃物着火后，在15min内尚属
于起初阶段。

因此有必要对系统的充水时间进行控制，否则干式消火栓系统作用
将很难实现。

技术要点
（1）为保证干式消火栓系统的可靠性及安全，水泵接合器设置在干式
管道的主干管上，当系统失效不能正常工作，消防车可向干式管道充水灭火。

（2）为了保证系统在实施灭火后快速转换成干式，干式消火栓管道应设置
有一定的坡度，方便集中排水。

一般管道应有0.002的坡度，以方便排水，当有
少量消火栓必须采用时，因该管段（竖支管）无法自动排水，可利用栓口进行泄水，若有大量消火栓采用时，可在最低点设置自动低泄阀，其特点在于管压力较
低时（一般设在0.05MPa内）自动泄水，压力加大时自动关闭，泄水流量选择不
宜太大，只要保证能将该段管道内的水在冻结前排走即可。

（3）干湿系统转化时，流量变化容易造成水锤效应，应注意管道泄水及消
防水泵防水锤设计。

必要时还应在环状管网理论水流交汇处增设防水锤措施。

（4）由于充水时间与管网压力密切相关，在火灾初期，充水主要是由高位消防水箱重力供水，若栓口与高位消防水箱高差较小，再考虑一定的管道水损，可利用压力可能更小，因此实际充水时间可能会比理论值更长，这就需要考虑一定的富余量，快速启闭阀后的管道长度应比理论值小。

结语
寒冷地区，相比湿式消火栓系统，干式消火栓系统不需要保温，节省投资运行费用，应得到更广泛的利用。

快速启闭阀及快速排气阀的选择应合理有效，节省系统中干湿转换的时间；应加强系统平时维护、保障系统正常运行。

为保证干式消火栓系统在火灾初期管网可以快速充水，是否可以采用气体顶压设备将火灾初期水量保持较高的压力以缩短管道充水时间，希望大家可以一起探讨。

参考文献
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