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行業(yè)新聞
高倍數(shù)泡沫發(fā)生器在地下停車場的應用
2020-03-20
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1．1 高倍數(shù)泡沫滅火機理
大量的高倍數(shù)泡沫以密集狀態(tài)封閉火災區(qū)域，阻止了連續(xù)燃燒所必須的新鮮空氣接近火焰，使火焰窒息；火焰的輻射熱使高倍數(shù)泡沫中的水分蒸發(fā)變成水蒸氣，吸收大量的熱，產(chǎn)生冷卻作用。
1．2 全淹沒式滅火系統(tǒng)
全淹沒式滅火系統(tǒng)是一種用管道輸送高倍數(shù)泡沫滅火劑和水，并連續(xù)地將高倍數(shù)泡沫噴放到被保護區(qū)域，充滿其空間，并且在所要求的時間內(nèi)保持一定泡沫高度，進行控火和滅火的固定式滅火系統(tǒng)。《高倍數(shù)、中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50196-93）（以下簡稱規(guī)范）中規(guī)定：高倍數(shù)、中倍數(shù)泡沫可用于撲救汽油、煤油、柴油、工業(yè)苯等B類火災；木材、紙張、橡膠、紡織品等A類火災。規(guī)范中還規(guī)定：大范圍的封閉空間可選擇全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。
2 全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設計實例
2．1 工程概況
星海音樂廳是廣東省文化廳重點工程，位于廣州市二沙島，其主體建筑以東室外地坪為文化廣場，廣場地下一層為停車庫。車庫總建筑面積約4960m2，按建筑防火分區(qū)要求共三個防護區(qū)，采用全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)保護，系統(tǒng)設計不考慮三個防護區(qū)同時著火。系統(tǒng)組成原理圖詳見圖1。
2．2 系統(tǒng)設計
（1）泡沫淹沒深度
規(guī)范規(guī)定：當用于撲救B類火災時，汽油、煤油、柴油或苯類火災的泡沫淹沒深度應高于起火部位2m；當用于撲救A類火災時，泡沫淹沒深度不應小于保護對象高度的1.1倍，且應高于保護對象以上0.6m。
汽車庫發(fā)生火災，開始時大多是由汽油著火而引起的，但當汽車庫著火后，往往汽油燃燒很快結束，接著是汽車本身的可燃材料如木材、皮革、塑料、棉布、橡膠等繼續(xù)燃燒，因而其火災類型可認為是A類及B類并發(fā)的混合類火災。綜合規(guī)范要求，本工程計算泡沫淹沒深度取2m。
（2）淹沒體積
V=S·H-Vg
式中V——淹沒體積（m3）；
S——防護區(qū)地面面積（m2）；
H——泡沫淹沒深度（m）；
Vg——固定的機器設備等不燃燒物體所占的體積（m3）。
本工程按一個外防火分區(qū)計算得V=4000m3。
（3）淹沒時間
因汽油閃點低于400C，且高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)單獨使用，根據(jù)規(guī)范要求，本工程計算淹沒時間取2min。
（4）泡沫最小供給速率
R=（V/T+RS）·CN·CL
式中R——泡沫最小供給速率(m3/min)；
T——淹沒時間（min）；
CN——泡沫破裂補償系數(shù)（1.15）；
CL——泡沫泄漏補償系數(shù)(1.05---1.2)
RS——噴水造成的泡沫破泡率(m3/min)；
本工程計算得R=2415 m3/min
（5）防護區(qū)發(fā)生器的設置數(shù)量
N=R/r
式中N——防護區(qū)泡沫發(fā)生器設置的計算數(shù)量（臺）；
r——每臺泡沫發(fā)生器在設定的平均進口壓力下的發(fā)泡量（m3/min）；
本工程設計時，考慮到安裝空間有限，同時為節(jié)省設備數(shù)量，在單臺發(fā)生器發(fā)泡覆蓋范圍滿足要求的基礎上參考發(fā)生器樣本，選定了PFS4型發(fā)生器，設定平均進口壓力為0.8Mpa，以獲得較高的發(fā)泡量。經(jīng)計算得防護區(qū)需12臺PFS4型發(fā)生器，其他防護區(qū)的發(fā)生器設置數(shù)量按相同方法計算。
（6）防護區(qū)的泡沫混合液流量
Qh=N·qh
式中Qh——防護區(qū)的泡沫混合液流量（L/min）；
qh——每臺泡沫發(fā)生器在設定的平均進口壓力下的泡沫混合液流量（L/min）；
本工程計算得Qh=2400L/min。
（7）防護區(qū)發(fā)泡用泡沫液流量
QP=K·Qh
式中QP——防護區(qū)發(fā)泡用泡沫液流量（L/min）；
K——混合比
本工程采用3%混合比，計算得QP=72L/min。
（8）防護區(qū)發(fā)泡用水流量
QS=（1-K）Qh
式中QS——防護區(qū)發(fā)泡用水流量（L/min）。
本工程計算得QS=2328L/min。
（9）泡沫液貯存量
VP=QP·T
根據(jù)規(guī)范：全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)用于撲滅B類火災時，系統(tǒng)泡沫液和水的連續(xù)供應時間應超過15min。即VP>72×15=1080L，考慮到系統(tǒng)竣工調(diào)試階段耗用量以及管道殘留量和一定的富余量，本工程取1500L。
2．3 探測、報警與控制系統(tǒng)介紹
2.3.1 系統(tǒng)組成
每個防護區(qū)內(nèi)設置兩種感溫探測器（差溫和定溫），分兩路經(jīng)報警模塊送往音樂廳消防控制中心的報警控制器（即與音樂廳共用一臺報警控制器），另外在車庫的管理值班室設置聯(lián)動控制盤、模塊箱和操作盤。
2.3.2 系統(tǒng)功能
2.3.2.1 火災報警功能
每一個防護區(qū)內(nèi)任何一路探測器報警，本區(qū)的火警電鈴鳴響。
2.3.2.2 聯(lián)動控制功能
聯(lián)動控制盤可以選擇自動或手動工作方式：
在自動方式，任意一個防護區(qū)有兩路探測器同時報警時，聯(lián)動控制盤接收控制模塊的控制信號控制相應的防火卷簾降下，關閉送排風風機，開啟比例混合器前（按水流方向）的電動蝶閥和發(fā)生火警防護區(qū)的電動蝶閥，啟動噴淋系統(tǒng)水泵和泡沫液泵，將按設計比例混合的泡沫混合液輸送至發(fā)生火警防護區(qū)的若干泡沫發(fā)生器進行發(fā)泡噴放。在完成上述聯(lián)動控制動作的同時將反饋信號經(jīng)監(jiān)視模塊送往消防控制中心。在自動方式工作狀態(tài)下仍可手動控制完成上述工作過程。
在手動方式，只能由人控制滅火過程，探測器只能實現(xiàn)自動報警功能，不能自動控制系統(tǒng)動作。當人工控制滅火系統(tǒng)時，聯(lián)動控制盤可強制啟動水泵和泡沫滅火系統(tǒng)。
3 總結
3．1供水設備
本工程三個防護區(qū)面積不一，各區(qū)計算泡沫混合液流量也各不相同，而提供發(fā)泡用水的供水設備是按防護區(qū)所需流量揚程確定并與自動噴水滅火系統(tǒng)合用的，其工作流量及壓力均是恒定的，造成面積較小的防護區(qū)系統(tǒng)動作時產(chǎn)生過流超壓現(xiàn)象，解決方法可考慮在供水設備出口設泄壓閥。
3．2 泡沫液的選擇
由于火場內(nèi)熱煙氣對泡沫有破壞作用，影響發(fā)泡倍數(shù)，因而在封閉空間利用火場熱煙氣發(fā)泡時，應使用耐溫耐煙型泡沫液。本工程中的防護區(qū)屬于相對封閉的地下空間，所以在泡沫液選型時考慮上述因素選用耐溫耐煙型泡沫液。
3．3 設備管材的選用
高倍數(shù)泡沫液有一定腐蝕性，由于系統(tǒng)安裝驗收后，可能幾年甚至更長時間不發(fā)生火災，這就要求設備管材自身的防止銹蝕能力要比較強。
本工程中，比例混合器之前（按水流方向）的泡沫液濕式管道采用不銹鋼管，比例混合器之后（按水流方向）的干式管道，考慮到造價因素采用熱浸鍍鋅鋼管。泡沫液泵選用耐腐蝕的不銹鋼水泵，泡沫液泵進出口管道上的閥門均選用不銹鋼閥。
3．4 泡沫混合液管網(wǎng)布置
本工程在設計安裝過程中，為了避開先前已安裝完畢的風機風管，管網(wǎng)布置不得已作了調(diào)整，到系統(tǒng)調(diào)試運行時發(fā)現(xiàn)，同一防護區(qū)內(nèi)靠近管網(wǎng)末端的泡沫發(fā)生器的發(fā)泡量明顯不及近端的泡沫發(fā)生器，因此筆者認為，在高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)中管網(wǎng)布置應盡可能作到均衡，使各泡沫發(fā)生器進口的流量壓力一致，確保防護區(qū)內(nèi)發(fā)泡均勻。
3．5 閥門控制
本系統(tǒng)的流量壓力較大，相應水錘的危害也較大，因而在設計中把比例混合器前（按水流方向）的電動蝶閥控制在主泵停泵后延時關閉，以防水錘沖擊。
3．6 其他
（1）各防護區(qū)支管末端設泄水閥，局部下彎管段也需設泄水閥，以便定期沖洗排水。
（2）消防時，為便于操作人員根據(jù)火場情況而隨時控制泡沫滅火系統(tǒng)，本工程設計在地下車庫通向室外地坪的出入口處設置停止按鈕，以便操作人員在泡沫噴放過程中觀察火場滅火情況的同時可以隨時停止泡沫噴放。
大量的高倍數(shù)泡沫以密集狀態(tài)封閉火災區(qū)域，阻止了連續(xù)燃燒所必須的新鮮空氣接近火焰，使火焰窒息；火焰的輻射熱使高倍數(shù)泡沫中的水分蒸發(fā)變成水蒸氣，吸收大量的熱，產(chǎn)生冷卻作用。
1．2 全淹沒式滅火系統(tǒng)
全淹沒式滅火系統(tǒng)是一種用管道輸送高倍數(shù)泡沫滅火劑和水，并連續(xù)地將高倍數(shù)泡沫噴放到被保護區(qū)域，充滿其空間，并且在所要求的時間內(nèi)保持一定泡沫高度，進行控火和滅火的固定式滅火系統(tǒng)。《高倍數(shù)、中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50196-93）（以下簡稱規(guī)范）中規(guī)定：高倍數(shù)、中倍數(shù)泡沫可用于撲救汽油、煤油、柴油、工業(yè)苯等B類火災；木材、紙張、橡膠、紡織品等A類火災。規(guī)范中還規(guī)定：大范圍的封閉空間可選擇全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。
2 全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設計實例
2．1 工程概況
星海音樂廳是廣東省文化廳重點工程，位于廣州市二沙島，其主體建筑以東室外地坪為文化廣場，廣場地下一層為停車庫。車庫總建筑面積約4960m2，按建筑防火分區(qū)要求共三個防護區(qū)，采用全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)保護，系統(tǒng)設計不考慮三個防護區(qū)同時著火。系統(tǒng)組成原理圖詳見圖1。
2．2 系統(tǒng)設計
（1）泡沫淹沒深度
規(guī)范規(guī)定：當用于撲救B類火災時，汽油、煤油、柴油或苯類火災的泡沫淹沒深度應高于起火部位2m；當用于撲救A類火災時，泡沫淹沒深度不應小于保護對象高度的1.1倍，且應高于保護對象以上0.6m。
汽車庫發(fā)生火災，開始時大多是由汽油著火而引起的，但當汽車庫著火后，往往汽油燃燒很快結束，接著是汽車本身的可燃材料如木材、皮革、塑料、棉布、橡膠等繼續(xù)燃燒，因而其火災類型可認為是A類及B類并發(fā)的混合類火災。綜合規(guī)范要求，本工程計算泡沫淹沒深度取2m。
（2）淹沒體積
V=S·H-Vg
式中V——淹沒體積（m3）；
S——防護區(qū)地面面積（m2）；
H——泡沫淹沒深度（m）；
Vg——固定的機器設備等不燃燒物體所占的體積（m3）。
本工程按一個外防火分區(qū)計算得V=4000m3。
（3）淹沒時間
因汽油閃點低于400C，且高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)單獨使用，根據(jù)規(guī)范要求，本工程計算淹沒時間取2min。
（4）泡沫最小供給速率
R=（V/T+RS）·CN·CL
式中R——泡沫最小供給速率(m3/min)；
T——淹沒時間（min）；
CN——泡沫破裂補償系數(shù)（1.15）；
CL——泡沫泄漏補償系數(shù)(1.05---1.2)
RS——噴水造成的泡沫破泡率(m3/min)；
本工程計算得R=2415 m3/min
（5）防護區(qū)發(fā)生器的設置數(shù)量
N=R/r
式中N——防護區(qū)泡沫發(fā)生器設置的計算數(shù)量（臺）；
r——每臺泡沫發(fā)生器在設定的平均進口壓力下的發(fā)泡量（m3/min）；
本工程設計時，考慮到安裝空間有限，同時為節(jié)省設備數(shù)量，在單臺發(fā)生器發(fā)泡覆蓋范圍滿足要求的基礎上參考發(fā)生器樣本，選定了PFS4型發(fā)生器，設定平均進口壓力為0.8Mpa，以獲得較高的發(fā)泡量。經(jīng)計算得防護區(qū)需12臺PFS4型發(fā)生器，其他防護區(qū)的發(fā)生器設置數(shù)量按相同方法計算。
（6）防護區(qū)的泡沫混合液流量
Qh=N·qh
式中Qh——防護區(qū)的泡沫混合液流量（L/min）；
qh——每臺泡沫發(fā)生器在設定的平均進口壓力下的泡沫混合液流量（L/min）；
本工程計算得Qh=2400L/min。
（7）防護區(qū)發(fā)泡用泡沫液流量
QP=K·Qh
式中QP——防護區(qū)發(fā)泡用泡沫液流量（L/min）；
K——混合比
本工程采用3%混合比，計算得QP=72L/min。
（8）防護區(qū)發(fā)泡用水流量
QS=（1-K）Qh
式中QS——防護區(qū)發(fā)泡用水流量（L/min）。
本工程計算得QS=2328L/min。
（9）泡沫液貯存量
VP=QP·T
根據(jù)規(guī)范：全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)用于撲滅B類火災時，系統(tǒng)泡沫液和水的連續(xù)供應時間應超過15min。即VP>72×15=1080L，考慮到系統(tǒng)竣工調(diào)試階段耗用量以及管道殘留量和一定的富余量，本工程取1500L。
2．3 探測、報警與控制系統(tǒng)介紹
2.3.1 系統(tǒng)組成
每個防護區(qū)內(nèi)設置兩種感溫探測器（差溫和定溫），分兩路經(jīng)報警模塊送往音樂廳消防控制中心的報警控制器（即與音樂廳共用一臺報警控制器），另外在車庫的管理值班室設置聯(lián)動控制盤、模塊箱和操作盤。
2.3.2 系統(tǒng)功能
2.3.2.1 火災報警功能
每一個防護區(qū)內(nèi)任何一路探測器報警，本區(qū)的火警電鈴鳴響。
2.3.2.2 聯(lián)動控制功能
聯(lián)動控制盤可以選擇自動或手動工作方式：
在自動方式，任意一個防護區(qū)有兩路探測器同時報警時，聯(lián)動控制盤接收控制模塊的控制信號控制相應的防火卷簾降下，關閉送排風風機，開啟比例混合器前（按水流方向）的電動蝶閥和發(fā)生火警防護區(qū)的電動蝶閥，啟動噴淋系統(tǒng)水泵和泡沫液泵，將按設計比例混合的泡沫混合液輸送至發(fā)生火警防護區(qū)的若干泡沫發(fā)生器進行發(fā)泡噴放。在完成上述聯(lián)動控制動作的同時將反饋信號經(jīng)監(jiān)視模塊送往消防控制中心。在自動方式工作狀態(tài)下仍可手動控制完成上述工作過程。
在手動方式，只能由人控制滅火過程，探測器只能實現(xiàn)自動報警功能，不能自動控制系統(tǒng)動作。當人工控制滅火系統(tǒng)時，聯(lián)動控制盤可強制啟動水泵和泡沫滅火系統(tǒng)。
3 總結
3．1供水設備
本工程三個防護區(qū)面積不一，各區(qū)計算泡沫混合液流量也各不相同，而提供發(fā)泡用水的供水設備是按防護區(qū)所需流量揚程確定并與自動噴水滅火系統(tǒng)合用的，其工作流量及壓力均是恒定的，造成面積較小的防護區(qū)系統(tǒng)動作時產(chǎn)生過流超壓現(xiàn)象，解決方法可考慮在供水設備出口設泄壓閥。
3．2 泡沫液的選擇
由于火場內(nèi)熱煙氣對泡沫有破壞作用，影響發(fā)泡倍數(shù)，因而在封閉空間利用火場熱煙氣發(fā)泡時，應使用耐溫耐煙型泡沫液。本工程中的防護區(qū)屬于相對封閉的地下空間，所以在泡沫液選型時考慮上述因素選用耐溫耐煙型泡沫液。
3．3 設備管材的選用
高倍數(shù)泡沫液有一定腐蝕性，由于系統(tǒng)安裝驗收后，可能幾年甚至更長時間不發(fā)生火災，這就要求設備管材自身的防止銹蝕能力要比較強。
本工程中，比例混合器之前（按水流方向）的泡沫液濕式管道采用不銹鋼管，比例混合器之后（按水流方向）的干式管道，考慮到造價因素采用熱浸鍍鋅鋼管。泡沫液泵選用耐腐蝕的不銹鋼水泵，泡沫液泵進出口管道上的閥門均選用不銹鋼閥。
3．4 泡沫混合液管網(wǎng)布置
本工程在設計安裝過程中，為了避開先前已安裝完畢的風機風管，管網(wǎng)布置不得已作了調(diào)整，到系統(tǒng)調(diào)試運行時發(fā)現(xiàn)，同一防護區(qū)內(nèi)靠近管網(wǎng)末端的泡沫發(fā)生器的發(fā)泡量明顯不及近端的泡沫發(fā)生器，因此筆者認為，在高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)中管網(wǎng)布置應盡可能作到均衡，使各泡沫發(fā)生器進口的流量壓力一致，確保防護區(qū)內(nèi)發(fā)泡均勻。
3．5 閥門控制
本系統(tǒng)的流量壓力較大，相應水錘的危害也較大，因而在設計中把比例混合器前（按水流方向）的電動蝶閥控制在主泵停泵后延時關閉，以防水錘沖擊。
3．6 其他
（1）各防護區(qū)支管末端設泄水閥，局部下彎管段也需設泄水閥，以便定期沖洗排水。
（2）消防時，為便于操作人員根據(jù)火場情況而隨時控制泡沫滅火系統(tǒng)，本工程設計在地下車庫通向室外地坪的出入口處設置停止按鈕，以便操作人員在泡沫噴放過程中觀察火場滅火情況的同時可以隨時停止泡沫噴放。
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