建筑消防工程學(xué)課件：水噴霧滅火系統(tǒng)

水噴霧滅火系統(tǒng)

2024/12/16

1水噴霧滅火系統(tǒng)是指由水源、供水設(shè)備、管道、雨淋閥組、過濾器和水霧噴頭等元件組成，向保護(hù)對(duì)象噴射水霧以達(dá)到滅火或防護(hù)冷卻效果的滅火系統(tǒng)。為什么做水噴霧滅火系統(tǒng)？水噴霧滅火的適用范圍？基本設(shè)計(jì)參數(shù)。2024/12/16

2自1995年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50219-95）（以下簡(jiǎn)稱《霧規(guī)》）頒布實(shí)施以來，水噴霧滅火技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用逐步推廣。其中，以石油、石化、冶金、電力等行業(yè)中的油浸變壓器、可燃液體、氣體儲(chǔ)罐、電纜隧道等場(chǎng)所應(yīng)用更為普及。水噴霧（特別是細(xì)噴霧）滅火系統(tǒng)（尤其是作為哈龍和CO2系統(tǒng)的替代物）已在全球產(chǎn)生了很大的影響。2024/12/16

39.1水噴霧的滅火機(jī)理及適用范圍9.1.1水噴霧的概念美國(guó)消防協(xié)會(huì)（NFPA）把水噴霧定義為“在水霧噴嘴的最低工作壓力下，水滴流量加權(quán)累積容積分布的Dv0.99小于1000微米的水射流”。其中，Dv0.99是用體積法來度量液滴大小的一種方法，表示在所有的噴霧中，液滴直徑小于1000μm的體積含量為99%。從該定義可以看出，水噴霧系統(tǒng)的耗水量比傳統(tǒng)的噴水滅火系統(tǒng)的耗水量要少得多，它是利用可進(jìn)入火焰區(qū)域的小水滴來滅火的。2024/12/16

49.1.2水噴霧滅火機(jī)理與滅火作用1）滅火機(jī)理（1）表面冷卻（2）窒息（3）乳化（4）稀釋2024/12/16

52）水霧的滅火作用（1）水霧有控制火勢(shì)的作用水霧對(duì)于輕質(zhì)石油產(chǎn)品不能達(dá)到滅火效果，但能起到冷卻、降溫、控制火勢(shì)蔓延和發(fā)展的作用。國(guó)外曾用直徑為l00μm的水滴對(duì)3000m3的汽油儲(chǔ)罐進(jìn)行了滅火試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然最后雖沒能將火完全熄滅，但汽油罐的火勢(shì)大為降低。（2）水霧有防止燃燒擴(kuò)大的作用當(dāng)發(fā)生大災(zāi)時(shí)，將附近的設(shè)備用水霧保護(hù)起來，可防止燃燒區(qū)域的擴(kuò)大。（3）水霧有防火作用易燃和可燃的裝置和設(shè)備用水霧保護(hù)，可降低周圍溫度，起到防火作用。2024/12/16

69.1.3水噴霧滅火的適用范圍《高規(guī)》規(guī)定：“可燃油油浸電力變壓器室、充可燃油的高壓電容器和多油開關(guān)室宜設(shè)水噴霧或氣體滅火系統(tǒng)?！蔽覈?guó)的《建規(guī)》、《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50229、《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160及《霧規(guī)》等均規(guī)定了水噴霧系統(tǒng)的保護(hù)對(duì)象與適用范圍，具體可歸納為：2024/12/16

71）水霧滅火適用于（1）閃點(diǎn)為60℃和高于60℃的重油，以及閃點(diǎn)高于120℃的石油產(chǎn)品；（2）液化石油氣體儲(chǔ)罐。（3）汽車停車場(chǎng)；（4）化工廠蒸餾塔、閥門組、泵房、離心機(jī)室、蒸餾釜等裝置；（5）石油煉廠的重油加熱裝置、重油泵房、重油儲(chǔ)罐、裝卸棧橋；（6）電氣設(shè)備，如變壓器、油開關(guān)等；（7）植物油加工廠，如花生油、亞麻油、豆油棉籽油加工廠；（8）船舶的船艙及船用重油儲(chǔ)罐；（9）一般可燃材料，如紙、木材、棉花、纖維。2）水霧滅火不適用于（1）與水起化學(xué)反應(yīng)的堿性金屬（如鈉、鉀等）；（2）金屬氫化物。2024/12/16

89.2水噴霧滅火系統(tǒng)組成及動(dòng)作原理9.2.1水噴霧滅火系統(tǒng)組成

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9圖9.1水噴霧滅火系統(tǒng)組件1．壓力表，測(cè)傳動(dòng)管水壓；2．雨淋閥，自動(dòng)控制消防供水；3．截止閥，傳動(dòng)管注水；4．手支閥，手動(dòng)控制；5．電磁閥，電動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)作；6．閘閥，進(jìn)水總閥；7．止回閥，傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)壓；8．閘閥，系統(tǒng)檢修用；9．壓力開關(guān)，自動(dòng)報(bào)警和控制；10．水力警鈴，報(bào)警用；11．報(bào)警截止閥，控制警鈴；12．泄放試驗(yàn)閥，試驗(yàn)用閥；13．泄放試驗(yàn)管，試驗(yàn)用；14．供水壓力表，測(cè)供水管壓力；15．表前閥，壓力表檢修用；16．排水閥，控制排水；17．排水漏斗，排水用；18．水噴霧泵，提供加壓水；19．閉式噴頭，探測(cè)火災(zāi)，控制傳動(dòng)管網(wǎng)動(dòng)作；20．火災(zāi)探測(cè)器，發(fā)出火災(zāi)信號(hào)；21．水霧噴頭，水噴霧滅火；22．火災(zāi)報(bào)警控制箱，接收電信號(hào)發(fā)出指令2024/12/16

101）水霧噴頭水霧噴頭的特點(diǎn)是在一定的水壓下，利用離心或撞擊原理，將水分解成細(xì)小水滴以錐形均勻噴出，并覆蓋在相應(yīng)射程范圍內(nèi)的保護(hù)對(duì)象外表面上。水霧噴頭的工作壓力，根據(jù)《霧規(guī)》，當(dāng)用于滅火時(shí)不應(yīng)小于0.35MPa，而用于防護(hù)冷卻的水霧噴頭的工作壓力不應(yīng)小于0.20Mpa。2024/12/16

112）雨淋閥組每個(gè)水噴霧滅火系統(tǒng)都設(shè)有消防專用的雨淋閥組，雨淋閥組是由雨淋閥、電磁閥、壓力開關(guān)、水力警鈴、壓力表以及配套的通用閥門所組成。雨淋閥是一種消防專用的水力快開閥，一旦開啟，可使水流在瞬間達(dá)到額定狀態(tài)。2024/12/16

123）過濾器水噴霧滅火系統(tǒng)中噴出的是粒徑小于1mm的細(xì)小水霧滴，這就要求系統(tǒng)供向水霧噴頭的水中不能含有較大的雜質(zhì)，以免堵塞噴頭。

4）供水管道及供水水源圖9.2水噴霧滅火系統(tǒng)基本工作原理對(duì)于水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)而言，因?yàn)榛馂?zāi)發(fā)生時(shí)間的不確定性，故必須有可靠的供水保障，因此要為系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的供水管道。而且水噴霧滅火系統(tǒng)的取水設(shè)施要采取措施，以免被雜物堵塞，特別在寒冷地區(qū)的給水設(shè)施要采取防凍措施。2024/12/16

139.2.2水噴霧滅火系統(tǒng)的控制圖9.2水噴霧滅火系統(tǒng)基本工作原理2024/12/16

149.3水噴霧滅火系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)9.3.1水霧噴頭系統(tǒng)水力計(jì)算1）水霧噴頭的流量計(jì)算公式2）保護(hù)對(duì)象的水霧噴頭計(jì)算數(shù)量公式2024/12/16

153）系統(tǒng)的計(jì)算流量公式4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式9.3.2噴霧強(qiáng)度與用水量計(jì)算2024/12/16

16表9-1設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度與持續(xù)噴霧時(shí)間防護(hù)目的保護(hù)對(duì)象設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度（L/min·m2）持續(xù)噴霧時(shí)間（h）滅火固體151液體閃點(diǎn)60~120℃的液體200.5閃點(diǎn)高于120℃的液體13電氣油浸式電力變壓器、油開關(guān)200.4油浸式電力變壓器的集油坑6電纜13防護(hù)冷卻甲乙丙類液體生產(chǎn)、儲(chǔ)存、裝卸設(shè)施64甲乙丙類液儲(chǔ)罐直徑20m以下64直徑20m及以上可燃?xì)怏w生產(chǎn)、輸送、裝卸、儲(chǔ)存設(shè)施和罐瓶間、瓶庫(kù)962024/12/16

179.3.3系統(tǒng)壓力確定H=h1+h2+h3式中：h1——最不利點(diǎn)水霧的實(shí)際工作壓力（0.35MPa）；h2——系統(tǒng)管道沿程水頭損失及局部水頭損失之和，MPa；h3——最不利點(diǎn)水霧噴頭與系統(tǒng)管道入口或消防水池最低水位之間的高程差，MPa。2024/12/16

189.3.4水噴霧泵的配置1）采用獨(dú)立消防泵2）與建筑內(nèi)的消防泵（即噴淋泵）共用2024/12/16

199.4水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖9.3系統(tǒng)流程框圖2024/12/16

209.4.1保護(hù)面積確定9.4.2噴頭的選型、布置原則與安裝1）噴頭選型2）噴頭的“宏觀布置”原則3）噴頭的布置結(jié)構(gòu)2024/12/16

211.2.3高層民用建筑的耐火等級(jí)圖9.4油浸式變壓器水噴霧系統(tǒng)噴頭布置（a）俯瞰布置示意圖（b）側(cè)視布置示意圖2024/12/16

224）影響水霧噴頭布置的因素（1）保護(hù)表面積的計(jì)算圖9.5虛擬保護(hù)物體積acb如前所述，保護(hù)面積是指被保護(hù)物的表面積，它的大小決定了設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度和設(shè)計(jì)流量、也決定了噴頭個(gè)數(shù)的多少。圖9.5為虛擬保護(hù)物體積，那么，它的表面積S應(yīng)計(jì)算為：S=2ab+2ac+bc（9-7）（2）霧化角θ、保護(hù)半徑R2024/12/16

23圖9.5虛擬保護(hù)物體積acb2024/12/16

24所謂霧化角θ，指的是水霧噴頭噴出的水霧形成圍繞噴頭軸心線擴(kuò)展的圓錐體的頂角。由于各個(gè)廠家生產(chǎn)的水噴霧噴頭型號(hào)不一，所取系數(shù)k值不一樣，霧化角、保護(hù)半徑、保護(hù)的面積都不一樣，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定按哪家廠家的噴頭產(chǎn)品為設(shè)計(jì)依據(jù)，然后統(tǒng)籌考慮霧化角、保護(hù)半徑、保護(hù)面積等參數(shù)，距離遠(yuǎn)的要選擇保護(hù)半徑大的，霧化角大的才能合理布置。圖9.6為霧化角合理布置示意圖。2024/12/16

25圖9.6霧化角布置圖9.7噴頭保護(hù)半徑2024/12/16

26如圖9.7所示為俯視平面的保護(hù)半徑布置圖，該圖表明不同布置結(jié)構(gòu)，其圓心間距是不同的。水霧錐底圓半徑應(yīng)按下式計(jì)算：

(9-8)式中R——水霧錐底圓半徑（m）；B——水霧噴頭的噴口與保護(hù)對(duì)象之間的距離（m）；θ——水霧噴頭的霧化角（°），θ的取值范圍為30°、45°、60°、90°、120°。2024/12/16

27（3）水霧噴頭與帶電元件的間距在設(shè)計(jì)帶電設(shè)備采用水噴霧滅火系統(tǒng)時(shí)，保證系統(tǒng)設(shè)施與帶電體安全距離的問題十分重要，要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)電器規(guī)范要求，不然會(huì)造成安全事故。為此，可能會(huì)增多一些噴頭或變更噴頭產(chǎn)品型號(hào)。2024/12/16

289.4.3管道布置及減壓表9-2節(jié)流管公稱直徑mm管道節(jié)流管管道節(jié)流管5040322512510080656550403215012510080806550402001501251001008065502502001501252024/12/16

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9.5水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例9.5.1基本設(shè)計(jì)步驟1）確定保護(hù)對(duì)象，選定設(shè)計(jì)參數(shù)；2）根據(jù)保護(hù)對(duì)象的特性，選定噴頭噴霧角度；3）在選定噴頭噴霧角度的情況下，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況，根據(jù)安裝高度與安裝角度的關(guān)系，確定安裝高度和角度；4）利用“面積包絡(luò)法”計(jì)算噴頭間距；5）根據(jù)電纜隧道的長(zhǎng)度和噴頭間距，計(jì)算噴頭的需用數(shù)量；6）根據(jù)保護(hù)面積、設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算設(shè)計(jì)消防用水量；7）根據(jù)消防用水量和噴頭數(shù)量計(jì)算噴頭流量，查廠家樣本確定噴頭的型號(hào)

8）流量及噴霧強(qiáng)度的復(fù)核計(jì)算。2024/12/16

30保護(hù)對(duì)象為某一電纜隧道，長(zhǎng)102m，單側(cè)布置7層電纜橋架，橋架寬為0.6m，隧道寬1.7m，高2.4m，電纜橋高2.2m，噴頭距電纜橋架距離為0.9m，如圖9.8。圖9.8電纜隧道剖面2024/12/16

319.5.2設(shè)計(jì)參數(shù)的確定根據(jù)《霧規(guī)》3.1.2條，或表（9-1）可以確定設(shè)計(jì)參數(shù)：保護(hù)強(qiáng)度W=13L/（min·m2），持續(xù)噴霧時(shí)間t=0.4h。2024/12/16

329.5.3水霧噴頭噴霧角度的確定從圖9.8可知，電纜橋架的高度H和噴頭距電纜橋架的距離S決定了水霧噴頭的噴霧角度θ。如S固定，H越大，則應(yīng)選取大噴霧角度的噴頭；反之選，取小噴霧角度的噴頭；同樣，如果H固定，S越大，則噴頭霧錐半徑大，可以選用小角度的噴頭；反之應(yīng)選取大角度的水霧噴頭。H、S可根據(jù)工程的實(shí)際情況確定，同時(shí)也確定了水霧噴頭的噴霧角度。本工程H=2.2m，S=0.9m，根據(jù)《霧規(guī)》的相關(guān)規(guī)定，選取θ=120°的噴頭。2024/12/16

339.5.4噴頭的安裝高度與角度對(duì)于安裝角度的確定，也可將其轉(zhuǎn)換為三角函數(shù)問題，計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖9.10。設(shè)噴頭安裝角度與水平方向的夾角為a,則tan(θ/2-a)=h/S，考慮到工程實(shí)際安裝的方便，安裝高度h=0.4m，S=0.9m，θ=120°，則α≤36°。在這里還應(yīng)注意的是在保證保護(hù)對(duì)象全包絡(luò)的前提下，應(yīng)盡量減小安裝角度，以保證水霧最大限度的全部噴射到保護(hù)對(duì)象上。所以還應(yīng)計(jì)算安裝的最小角度。同樣根據(jù)函數(shù)關(guān)系可以得知，tan(θ/2+a)≥(H-h)/S，得a≥3°。因此本工程中選取的安裝角度為20°。2024/12/16

34圖9.9噴頭安裝高度確定示意圖9.10噴頭安裝角度計(jì)算示意2024/12/16

359.5.5噴頭間距的確定圖9.11水霧噴頭