关于水喷雾自动灭火技术的研究与设计

多媒体技术及应用 Computer CD Software and Applications 2012年第8期
— 162 —关于水喷雾自动灭火技术的研究与设计
包月军，关楠
（大连天工建筑设计有限公司，辽宁大连 116021）
摘要：本文详细介绍和分析了水喷雾自动消防安全技术和工作原理，并介绍了相关的装置设备，并介绍了系统中各个参数的计算方法以及工作特点，然后分析了水喷雾自动消防技术的适用范围和主要优势，并且分析了目前应用的水喷雾消防安全系统中，需要解决的问题，和尚需完善的地方，最后介绍了水喷雾消防技术的未来的发展方向。

关键词：灭火原理；水喷雾技术；自动消防灭火系统
中图分类号：TU892 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 08-0162-02
在扑灭由于气体燃烧造成的火情、可燃液体造成的火情以及有电气设备的火情时，通常使用的灭火装置都以卤代烷为主要灭火原料。

我国在上世纪开始使用卤代烷作为灭火原料，并且在70年代开始，卤代烷1211灭火装置、卤代烷1301灭火装置在航空航天、制造业、建筑业、能源开发以及民用等领域得到了广泛应用。

但是由于大气臭氧层会遭到卤代烷自由基的破坏。

所以我国决定逐渐停止使用卤代烷灭火装置，因此水喷雾自动消防安全技术开始得到越来越多的关注。

与其他灭火装置相比，水喷雾消防灭火装置具有很多的优势，比如,水喷雾消防装置具有广泛的适用性，可以有效扑灭大多数的固体、气体或液体引发的火情。

而且，水喷雾消防装置可以在使用很少水量的情况下达到非常好的灭火冷却效果，并且高效环保、制造成本也很低。

所以，水喷雾自动消防安全技术在当今受到了越来越多的重视。

一、灭火作用和原理
水喷雾消防安全系统工作时，水通过专用的喷洒装置后，形成细小水雾形态，对火情进行扑灭和控制，由于形成的水雾非常细小，喷发到火灾现场时，水雾可以迅速汽化，因此可以有效的提高水的灭火效率，增加冷却效果，根据计算使用大约1千克水就可以在火灾现场吸收4504千焦耳的热量。

所以，水喷雾消防装置可以通过物理和化学作用有效的控制、扑灭火情，冷却火灾现场。

而且，水雾在火灾现场中可以迅速汽化，如果空气中包含35%以上的水蒸气时，可以有效隔离氧气，形成窒息效果，阻止燃烧。

如果遇到引发火情的燃烧物是液体，而且不溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以对燃烧物起到冲击效果，形成乳化层并有效阻止液体燃烧；如果应用在引发火情的燃烧物是液体，而且可以溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以使用水稀释可燃液体，当可燃液体稀释到一定的程度时，就可以达到阻燃的作用，而且，水雾在蒸发时会吸取热量，降低可燃液体和火情现场的温度，更有效的扑灭火情。

水喷雾消防装置主要就是通过冲击乳化、冷却降温、窒息、稀释的作用控制和扑灭火情。

二、构成水喷雾消防体系的装置
水喷雾自动消防安全系统主要由水源储存设备、供水系统、过滤装置、水雾喷洒装置等设备组成。

（一）水雾喷洒装置
水雾喷洒装置的通过撞击原理或者离心力的原理，分解成颗粒细小的水雾，并通过喷洒装置喷洒出来。

为了保证水雾喷洒装置的正常工作，应该根据国标GB50219-95的相关要求，即保证大于等于0.35兆帕的工作压力。

形成水雾的水滴大小可以直接影响水雾喷洒装置的灭火效果，构成水雾的水滴大小越小，灭火效果越好。

为了保证灭火效果，水珠的直径大小需要小于1毫米。

因此水雾喷洒装置的质量是决定水喷雾消防安全系统性能的关键。

水雾喷洒装置包括高速水雾喷洒装置以及中速水雾喷洒装置，高速水雾喷洒装置为了达到控制和扑灭火情的目的，水珠的直径大小应该在0.3毫米与0.4毫米之间，因此需要达到0.25兆帕斯卡到0.80兆帕斯卡的工作压力；中速水雾喷洒装置的水珠直径大小应该在0.4毫米到0.8毫米范围内，因此需要达到0.15兆帕斯卡到0.50兆帕斯卡的工作压力。

水雾喷洒装置根据结构和原理可以分为以下几种，即：离心式水雾喷洒装置，可以广泛应用于电气系统引发的火情；耐防腐型水雾喷洒装置，主要应用于腐蚀性比较强的现场环境中；带防尘装置的水雾喷洒装置，可以应用在粉尘比较严重的环境。

（二）供水系统
水喷雾消防系统的供水系统包括雨淋阀组和供水管路等，其中雨淋阀组由电气控制系统、压力控制开关、雨淋阀、报警系统组成。

雨淋阀的工作性质属于水力快速控制阀门，专门应用于消防装置中。

雨淋阀开放时，可以保证在较短的时间内达到需要的水流状态。

在消防装置中，常用采用阀瓣式雨淋阀或者隔膜式雨淋阀，这些雨淋阀可以在有效的扑灭火情后，自动对供水管路进行探测，并根据探测结果补充压力的水力，并且在压力水位达到要求后，将雨淋阀自动关闭。

雨淋阀组可以设置成以下几种方式启动，即电动启动方式、气动启动方式、水动启动方式、遥控启动方式和应急启动方式等。

可以根据具体条件和环境等情况进行合理的设置。

雨淋阀组还可以根据需要设置相应的自检功能、动作信号自动反馈系统、水位检测供给系统、自动复位系统以及报警系统等。

供水管路负责为水喷雾自动消防系统提供消防用水，由于火情可能在任何时间发生，所以需要时刻保证水喷雾消防系统有足够的消防用水。

而且由于水喷雾消防系统对于压力的要求较高，因此要有计划的对供水管路进行全面仔细的检查，及时发现供水管理的堵塞和泄漏情况，并进行维修。

而且水喷雾消防系统对于供水管路的管材质量也提出了相关要求，为了防止管路锈蚀，管材的内外壁在制造加工时都需要进行镀锌处理。

水喷雾自动消防系统需要配备专用的消防水源存储设备，以便在任何情况下都可以及时为消防系统扑灭火情提供水源。

由于水喷雾自动消防系统对于压力的要求，需要水源存储设备中的水位和水量都达到规定的要求。

可以根据具体的情况对消防系统专用水源进行管理，总之需要保证水喷雾消防系统的供水需求。

（三）过滤器
水喷雾灭火系统中喷出的是粒径小于1毫米的细小水雾滴，这就要求系统供向水雾喷头的水中不能含有较大的杂质，以免堵塞喷头。

同时为了保证雨淋阀的严密性和电磁阀的防堵要求，供向这两个系统组件的介质中也不应含有较大的杂质。

为了达到这些要求，就必须在系统主管道和通向每个防护区的管道上设置过滤器和过滤冲洗接头! 过滤器的滤网孔径应不大于水雾喷头最小水流孔道通径的二分之一，这种滤网不仅可
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以保证水雾喷头不被堵塞，而且过滤网的局部水头损失较小。

三、水喷雾灭火系统的控制 水喷雾灭火系统设有自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。

所谓自动控制是指水喷雾灭火系统的火灾探测、报警部分与供水设备、雨淋阀组等部件自动联锁操作的控制方式；手动方式是人为远距离操作供水设备、雨淋阀组等系统组件的控制方式；应急方式是人为现场操纵供水设备、雨淋阀组等组件的控制方式。

自动控制有三种方式，一是湿式控制，即通过湿式先导管的自动喷水喷头受热爆破出水，雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀打开，压力开关动作，自动启动水泵向系统供水；二是干式控制，是通过干式先导管的自动喷水喷头受热爆破，喷头排气系统排压，气动驱动器侧压力下降，气动驱动器打开并排水，导致雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀打开，压力开关动作，自动启动水泵向系统供水；三是电气控制，是保护区内的火灾自动报警，系统探测到火灾后发出信号，打开雨淋阀的电磁阀，雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀开启，压力开关动作，自动启动水泵向系统供水" 当采用自动控制方式时，为了安全起见，必须同时设置手动操作装置，并且手动操作装置应放在火灾发生时容易接近便于操作的地方。

对于响应时间大于1分钟的的，可以仅采用手动控制和应急操作两种控制方式。

四、水喷雾自动消防系统的相关参数的计算
水雾喷洒装置中，可以根据下面的表达式计算水流量，
P k q 10= （1）
如上面所列的表达式中所示，在喷洒装置中，水流流量使用符号q 表示，单位是：L/min；工作压力用符号P 表示，单位为兆帕斯卡（MPa）；流量系数使用符号k 表示。

可以通过下面的表达式计算流量。

∑==n
i j qi Q 1
60/1 （2）
在上面所列的表达式中，流量使用符号j Q 表示，单位为L/s；喷头的数量用符号n 表示；喷头中水流的实际流量用符号qi 表示。

可以通过下面的表达式计算出水喷雾自动消防系统的设计流量。

J s kQ Q = （3）
在上面的表达式中，设计流量用符号s Q 表示，单位L/s；安全系数用符号k 表示，k 的取值范围一般在1.05到1.10之间。

可以通过下面的表达式计算雨淋阀的水头损失， 2Q B H R R = （4）
在上面的表达式中，水力损失使用符号R H 表示，单位为：104 Pa/m；用符号R B 表示雨淋阀组的比阻值；流量用符号Q 表示，单位是L/s。

因此可以通过下面表达式计算压力，
Z h h h H R ∑+++=0 （5）
五、当前水喷雾灭火系统存在的问题 水喷雾灭火系统虽然具有许多优点，但不能用于扑救遇水发生化学反应或造成燃烧、爆炸物体的火灾。

同时在许多实际工程中由于设计和使用不当，使水喷雾灭火系统没有发挥其应有灭火效果，限制了水喷雾灭火系统的使用。

结语：随着近年来水喷雾灭火系统的推广使用，人们又开发研制出了新的水喷雾喷头，发展了细水雾和超细水雾灭火技术, 超细水雾平均粒径为0.05毫米到0.03毫米，这种水雾灭火技术效能更高，灭火用水量更少，几乎没有水渍损失，适用范围更广，它甚至适用于一些特殊火灾（如计算机房、航空器火灾），同时对环境也没有污染, 国内外的许多学者对此技术已经进行了大量的研究，并取得了一定的进展,相信随着水喷雾技术的成熟，水喷雾灭火系统将会得到越来越广泛的应用。

参考文献：
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[2]姜文源.建筑灭火设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000
[3]郎嘉辉.建筑给水排水工程[M].重庆:重庆大学出版社,2006
[4]GB50219-95 水喷雾灭火系统设计规范[S]
用别的方法节省得多。

我们要首先编辑一个地图发布用的网页，该网页可以是一个专用的地图发布页，也可以是主页上的一个超链接。

这时可以用一般的网页编辑软件如Dreamweaver 来根据自己的需要来编辑。

这也是该系统的灵活之处，网页可以很漂亮但所要求的技术并不复杂。

Dreamweaver 可以灵活地制作出各种效果，同样时便于后期的维护。

（四）将已生成的SVG 文件嵌入到网页中
把SVG 文件嵌入HTML 页面，有三种不同方法即<embed>标签、<object>标签、<iframe>标签。

因为我们大多数用户使用IE 浏览器+Adobe SVG Viewer。

所以我们使用<embed>这一Adobe SVG Viewer 推荐的标签。

第一步我们已经建立了SVG 文件，因为常用的微软IE 浏览器在IE9之前都是不能原生支持SVG 的。

为了保证通用性，这里我们加入语句“pluginspage=”，如果用户浏览器不支持SVG 显示，会提示安装svgviewer。

当然也有好消息，微软已加入万维网联盟(W3C)旗下的SVG 工作组，微软IE9也支持SVG，相信不久的将来绝大多数桌面用户的浏览器都会支持SVG，为用户的使用和SVG 的普及提供了很大的方便。

三、结束语
SVG 技术具有纯文本、动态性、交互性、基于XML、开放标准、响应速度快等优点。

现在微软已加入万维网联盟(W3C)旗下的SVG 工作组，微软IE9支持SVG，这就为大多数用户正确显示SVG 地图提供了保障。

SVG 可以被应用于小型的WebGIS 中，但如果地图数据过于庞大，SVG 就会显得力不从心。

所以SVG 技术不会取代传统的WebGIS 系统，只是为建立自己的小型WebGIS 系统提供了一种简单、低成本的方法。

参考文献：
[1]周文生.Web 环境下SVG 地图浏览器的设计与实现[J].测绘学院学报,2003,2
[2]刘建敏.基于SVG 的校园地图发布系统[J].测绘与空间地理信息,2006,5
[3]杜琳.基于SVG 的WebGIS 地图展示系统的研究与实现[D].西南交通大学,2009
[4]李雪红.注水井分散数据统一管理平台[J].油气田地面工程,2009,6。