自动喷水灭火的原理

【专家解说】：自动喷水灭火系统的分类与组成 自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置(水流指示器或压力开关)、管道系统、供水设施等组成。 自动喷水灭火系统，根据被保护建筑物的性质和火灾发生、发展特性的不同，可以有许多不同的系统形式。通常根据系统中所使用的喷头形式的不同，分为闭式自动喷水灭火系统和开式自动喷水灭火系统两大类。 闭式自动喷水灭火系统包括湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、干湿交替式自动喷水灭火系统、预作用自动喷水灭火系统、重复启闭预作用自动喷水灭火系统。 开式自动喷水灭火系统包括雨淋灭火系统、水幕灭火系统、水喷雾灭火系统。 闭式自动喷水灭火系统采用闭式喷头，它是一种常闭喷头，喷头的感温、闭锁装置只有在预定的温度环境下，才会脱落，开启喷头。因此，在发生火灾时，这种喷水灭火系统只有处于火焰之中或临近火源的喷头才会开启灭火。 开式自动喷水灭火系统采用的是开式喷头，开式喷头不带感温、闭锁装置，处于常开状态。发生火灾时，火灾所处的系统保护区域内的所有开式喷头一起出水灭火。 1.湿式自动喷水灭火系统 湿式自动喷水灭火系统，是世界上使用时间最长，应用最广泛，控火、灭火中使用频率最高的一种闭式自动喷水灭火系统，目前世界上已安装的自动喷水灭火系统中有70％以上采用了湿式自动喷水灭火系统。 ①系统的组成和工作原理 湿式自动喷水灭火系统一般包括：闭式喷头、管道系统、湿式报警阀和供水设备。湿式报警阀的上下管网内均充以压力水。当火灾发生时，火源周围环境温度上升，导致火源上方的喷头开启、出水、管网压力下降，报警阀后压力下降致使阀板开启，接通管网和水源，供水灭火。与此同时，部分水由阀座上的凹形槽经报警阀的信号管，带动水力警铃发出报警信号。如果管网中设有水流指示器，水流指示器感应到水流流动，也可发出电信号。如果管网中设有压力开关，当管网水压下降到一定值时，也可发出电信号，启动水泵供水。 ②系统的适用范围 湿式自动喷水灭火系统在环境温度不低于4℃且不高于70℃的建筑物和场所(不能用水扑救的建筑物和场所除外)都可采用。 2.干式自动喷水灭火系统 干式自动喷水灭火系统主要是为了解决某些不适宜采用湿式系统的场所。虽然干式系统灭火效率不如湿式系统，造价也高于湿式系统，但由于它的特殊用途，至今仍受到人们的重视。 （1）系统的组成和工作原理 干式系统主要由闭式喷头、管网、干式报警阀、充气设备、报警装置和供水设备组成。平时报警阀后管网充有压力气体，水源至报警阀前端的管段内充有压力水。 干式自动喷水灭火系统在火灾发生时，火源处温度上升，使火源上方喷头开启，首先排出管网中的压缩空气，于是报警阀后管网压力下降，干式报警阀阀前压力大于阀后压力，干式报警阀开启，水流向配水管网，并通过已开启的喷头喷水灭火。 干式系统平时报警阀上下阀板压力保持平衡，当系统管网有轻微漏气时，由空压机进行补气，安装在供气管道上的压力开关监视系统管网的气压变化状况。 （2）系统的适用范围 干式自动喷水灭火系统适用于环境温度低于4℃和高于70℃的建筑物和场所，如不采暖的地下停车场、冷库等等。喷头应向上安装，或采用干式下垂型喷头。 3.干湿交替式自动喷水灭火系统 干湿交替式自动喷水灭火系统是交替使用干式系统和湿式系统的一种闭式自动喷水灭火系统。报警阀为干湿两用报警阀或干式报警阀与湿式报警阀组合阀。其工作原理与干式、湿式系统相同。 4.预作用自动喷水灭火系统 （1）系统的组成和工作原理 预作用自动喷水灭火系统主要由闭式喷头、管网系统、预作用阀组充气设备、供水设备、火灾探测报警系统等组成。 预作用系统，平时预作用阀后管网充以低压压缩空气或氮气(也可以是空管)，火灾时，由火灾探测系统自动开启预作用阀，使管道充水呈临时湿式系统。因此，要求火灾探测器的动作先于喷头的动作，而且应确保当闭式喷头受热开放时管道内已充满了压力水。从火灾探测器动作并开启预作用阀开始充水，到水流流到最远喷头的时间，应不超过3min，水流在配水支管中的流速不应大于2m/s，以此来确定预作用系统管网最长的保护距离。 发生火灾时，由火灾探测器探测到火灾，通过火灾报警控制箱开启预作用阀，或手动开启预作用阀，向喷水管网充水，当火源处温度继续上升，喷头开启迅速出水灭火。如果发生火灾时，火灾探测器发生故障，没能发出报警信号启动预作用阀，而火源处温度继续上升，使得喷头开启，于是管网中的压缩空气气压迅速下降，由压力开关探测到管网压力骤降的情况，压力开关发出报警信号，通过火灾报警控制箱也可以启动预作用阀，启动灭火。因此，对于充气式预作用系统，即使火灾探测器发生故障，预作用系统也能正常工作。 （2）适用范围 预作用系统同时具备了干式喷水灭火系统和湿式喷水灭火系统的特点，而且还克服了干式喷水灭火系统控火灭火率低，湿式系统易产生水渍的缺陷。因此，预作用系统可以用于干式系统、湿式系统和干湿式系统所能使用的任何场所，而且还能用于一些这三个系统都不适宜的场所。 5.重复启闭预作用自动喷水灭火系统 从湿式自动喷水灭火系统到预作用自动喷水灭火系统，闭式自动喷水灭火系统得到了很大的发展，功能日趋完善，20世纪70年代，又发展了一种新的自动喷水灭火系统，这种系统不但能自动喷水灭火，而且当火被扑灭后又能自动关闭；当火灾再发生时，系统仍能重新启动喷水灭火，这就是重复启闭预作用自动喷水灭火系统。 重复启闭自动喷水灭火系统的组成和工作原理与预作用系统相似。重复启闭预作用自动喷水灭火系统特点： (1)功能优于以往所有的喷水灭火系统，其使用范围不受控制。 (2)系统在灭火后能自动关闭，节省消防用水，最重要的是能将由于灭火而造成的水渍损失减轻到最低限度。 (3)火灾后喷头的替换，可以在不关闭系统，系统仍处于工作状态的情况下马上进行，平时喷头或管网的损坏也不会造成水渍破坏。 (4)系统断电时，能自动切换转用备用电池操作，如果电池在恢复供电前用完，电磁阀开启，系统转为湿式系统形式工作。 (5)重复启闭预作用自动喷水灭火系统造价较高，一般只用在特殊场合。 6.雨淋系统 雨淋系统为开式自动喷水灭火系统的一种，系统所使用的喷头为开式喷头，发生火灾时，系统保护区域上的所有喷头一起喷水灭火。 （1）系统的组成 雨淋系统通常由三部分组成：火灾探测传动控制系统；自动控制成组作用阀门系统；带开式喷头的自动喷水灭火系统。其中火灾探测传动控制系统可采用火灾探测器、传动管网或易熔合金锁封来启动成组作用阀。火灾探测器、传动管网、易熔锁封控制属自动控制手段。当采用自动手段时，还应设手动装置备用。自动控制成组作用阀门系统，可采用雨淋阀或雨淋阀加湿式报警阀。 雨淋系统可分为空管式雨淋系统和充水式雨淋系统两大类型。充水式雨淋系统的灭火速度比空管式雨淋系统快，实际应用时，可根据保护对象的要求来选择合适的形式。 在实际应用中，雨淋系统可能有许多不同的组成形式，但其工作原理大致相同。雨淋系统采用的是开式喷头，所以喷水是整个保护区域内同时进行的。发生火灾时，由火灾探测系统感知到火灾，控制雨淋阀开启，接通水源和雨淋管网，喷头出水灭火。 （2）适用范围 雨淋系统适用于燃烧猛烈、蔓延迅速的严重危险建筑构成场所，如剧院舞台上部、大型演播室、电影摄影棚等等。如果在这些建筑物中采用闭式自动喷水灭火系统，发生火灾时，只有火焰直接影响到喷头才被开启喷水，且闭式喷头开启的速度慢于火势蔓延的速度。因此，不能迅速出水控制火灾。 （3）雨淋系统的主要特点： ①雨淋系统反应快，它是采用火灾探测传动控制系统来开启系统的。由于火灾发生到火灾探测传动控制系统报警的时间短于闭式喷头开启的时间，所以雨淋系统的反应时间比闭式自动喷水灭火系统快得多。如果采用充水式雨淋系统，则其反应速度更快，更利于尽快出水灭火。 ②系统灭火控制面积大、用水量大。雨淋系统采用的是开式喷头，发生火灾时，系统保护区域内的所有喷头一起出水灭火，能有效地控制火灾，防止火灾蔓延，初期灭火用水量就很大，有助于迅速扑灭火灾。 7.水幕系统 水幕系统是开式自动喷水灭火系统的一种。水幕系统喷头成1～3排排列，将水喷洒成水幕状，具有阻火、隔火作用，能阻止火焰穿过开口部位，防止火势蔓延，冷却防火隔绝物，增强其耐火性能，并能扑灭局部火灾。 （1）系统的组成和工作原理 水幕系统的组成与雨淋系统一样，主要由三部分组成：火灾探测传动控制系统、控制阀门系统、带水幕喷头的自动喷水灭火系统。 水幕系统的作用方式和工作原理与雨淋系统相同，当发生火灾时，由火灾探测器或人发现火灾，电动或手动开启控制阀，然后系统通过水幕喷头喷水，进行阻火、隔火或冷却防火隔断物。控制阀可以是雨淋阀、电磁阀和手动闸阀。 （2）主要特点 水幕系统是自动喷水灭火系统中唯一的一种不以灭火为主要目的的系统。水幕系统可安装在舞台口、门窗、孔洞用来阻火、隔断火源，使火灾不致通过这些通道蔓延。水幕系统还可以配合防火卷帘、防火幕等一起使用，用来冷却这些防火隔断物，以增强它们的耐火性能。水幕系统还可作为防火分区的手段，在建筑面积超过防火分区的规定要求，而工艺要求又不允许设防火隔断物时，可采用水幕系统来代替防火隔断设施。 （3）水幕系统的适用范围 ①超过1500个座位的剧院和超过2000个座位的会堂、礼堂的舞台口，以及与舞台相连的侧台、后台的门窗洞口。 ②防火卷帘和防火幕的上部。 ③应设防火墙、防火门等隔断物，而又无法设置的开口部位。相邻建筑之间的防火间距不能满足要求时，面向相邻建筑物的门、窗、孔洞处以及可燃的屋檐下。 8、水喷雾灭火系统 水喷雾灭火系统是将高压水通过特殊构造的水雾喷头，呈雾状喷出，雾状水滴的平均粒径一般在100～700μm之间。水雾喷向燃烧物,通过冷却、窒息、稀释等作用扑灭火灾。 水喷雾灭火系统属于开式自动喷水灭火系统的一种。 （1）组成和工作原理 水喷雾灭火系统根据需要可设计成固定式或移动式两种。移动式是从消火栓或消防水泵上接出水带，安装喷雾水枪。移动式可作为固定式水喷雾系统的辅助系统。 固定式水喷雾灭火系统的组成一般由水喷雾喷头、管网、高压水供水设备、控制阀、火灾探测自动控制系统等组成。 工作原理：水喷雾灭火系统，平时管网里充以低压水，火灾发生时，由火灾探测器探测到火灾，通过控制箱，电动开启着火区域的控制阀，或由火灾探测传动系统自动开启着火区域的控制阀和消防水泵，管网水压增大，当水压大于一定值时，水喷雾头上的压力起动帽脱落，喷头一起喷水灭火。 （2）适用范围和主要特点 水喷雾系统主要用于扑救贮存易燃液体场所贮罐的火灾，也可用于有火灾危险的工业装置，有粉尘火灾(爆炸)危险的车间，以及电气、橡胶等特殊可燃物的火灾危险场所。 使用水喷雾系统时，应综合考虑保护对象性质和可燃物的火灾特性，以及周围环境等因素。 下列情况不应使用水喷雾灭火系统： ①与水混合后起剧烈反应的物质，与水反应后发生危险的物质； ②没有适当的溢流设备，没有排水设施的无盖容器； ③装有加热运转温度126℃以上的可燃性液压无盖容器； ④高温物质和蒸馏时容易蒸发的物质，其沸腾后溢流出来的物质造成危险情况时； ⑤对于运行时表面温度在260℃以上的设备，当直接喷射会引起严重损坏设备的情况时。 水喷雾系统的主要特点是：水压高，喷射出来的水滴小，分布均匀，水雾绝缘性好，在灭火时能产生大量的水蒸气，具有冷却灭火、窒息灭火作用。