細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

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英美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在圖書館、古建筑、計(jì)算機(jī)機(jī)房、電氣開關(guān)裝置、柴油發(fā)電機(jī)組、易燃液體庫等廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用細(xì)水霧系統(tǒng)。我國細(xì)水霧滅火技術(shù)的研究和開發(fā)是從“九五”期間開始的，在國家科技攻關(guān)基礎(chǔ)上的消防課題中，列入了關(guān)于細(xì)水霧滅火技術(shù)研究的子專題。我國細(xì)水霧滅火技術(shù)與歐美等發(fā)達(dá)國家都有一定差距。但可喜的是我國這項(xiàng)技術(shù)也已開始發(fā)展到了實(shí)用階段，并且已經(jīng)在一些工程上應(yīng)用，我國湖北省和浙江省都開始制定了相應(yīng)的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的施工驗(yàn)收規(guī)范，許多工程中已開始使用這一技術(shù)。如中央檔案館、上海市檔案館、浙江大學(xué)圖書館、慈溪人民醫(yī)院等細(xì)水霧防護(hù)工程已通過驗(yàn)收并投入使用。這些都將對(duì)推動(dòng)我國細(xì)水霧滅火技術(shù)的發(fā)展與工程應(yīng)用起到示范作用。 

一：水噴淋與細(xì)水霧相比的優(yōu)點(diǎn)特性： 

首先消火栓包括消防隊(duì)員使用的消火栓及水噴淋滅火系統(tǒng)等水系消防措施在實(shí)際應(yīng)用中存在許多不足： 

（1）消防滅火后，產(chǎn)生大量水漬。
（2）消防用水量大，要求消防儲(chǔ)備水量巨大。
（3）消防設(shè)施安裝體積大，管道粗，不易隱藏。 

而細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可以克服這些不足，細(xì)水霧系統(tǒng)滅火特點(diǎn)： 

（1）滅火效能高，反應(yīng)時(shí)間快。它冷卻性能好、抑制性強(qiáng)。細(xì)水霧還有一定的穿透性，可以解決全淹沒和遮擋的問題，還可防止火災(zāi)的復(fù)燃。它僅需噴淋系統(tǒng)的10％或更少的水量。 

（2）其使用安全，應(yīng)用范圍廣。它不會(huì)對(duì)環(huán)境及保護(hù)對(duì)象造成危害，避免了氣體滅火系統(tǒng)滅火中滅火劑與燃燒物發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而產(chǎn)生對(duì)人員有害的氣體。它可局部應(yīng)用，獨(dú)立的保護(hù)某一部分，又可作為全淹沒系統(tǒng)，保護(hù)整個(gè)空間。尤其可用于水源匱乏的地區(qū)及部分禁止用水的場(chǎng)所。 

（3）管道管徑較小、節(jié)省管材，工程造價(jià)低，安裝、維護(hù)簡(jiǎn)便，安裝時(shí)隱蔽性強(qiáng)。 

二：細(xì)水霧的滅火機(jī)理 

水噴淋及消火栓系統(tǒng)中包含了大量的水滴，這些水滴的直徑足夠大以至于能穿透火焰羽流進(jìn)濕潤這個(gè)燃料表面。因而傳統(tǒng)水噴淋滅火系統(tǒng)的滅火機(jī)理主要是通過直接冷卻效應(yīng)來撲滅火災(zāi)。細(xì)水霧的水滴尺寸很小，具有很大的表面積和很高的密度。細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的滅火機(jī)理主要是汽化吸熱降溫作用和隔絕氧氣窒息作用來撲滅火災(zāi)： 

（1）汽化吸熱降溫作用 

由于水滴尺寸很小，它的表面積很大，因而水滴的表面換熱系數(shù)增大，在環(huán)境溫度升高時(shí)，可以迅速汽化。由熱力學(xué)可知，水的汽化潛熱很大，可達(dá)大約2280kJ/kg，遠(yuǎn)比水的溫升吸熱量大得多，因而可吸收大量熱量，降低空間的溫度。 

（2）隔絕氧氣窒息作用 

水滴在汽化過程中不僅吸收大量熱量，同時(shí)體積迅速膨脹，可擴(kuò)大1700多倍。道爾頓定律指出混合氣體全壓力等于各組成氣（汽）體分壓力之和。對(duì)于封閉空間而言，在水滴汽化前，氧氣在空氣中的比例為21％，氮?dú)鉃?9％，相應(yīng)的氧氣和氮?dú)獾姆謮毫Ψ謩e為2.06×104帕和7.75×104帕。隨著水的迅速汽化，水蒸汽分壓力迅速增大。據(jù)計(jì)算，對(duì)于30m3的空間，5升水完全汽化形成的水蒸汽分壓力可達(dá)2.78×104帕，相應(yīng)的氧氣的壓力降低到1.48×104帕，即氧氣的含量將降低到15.05%，從而造成隔絕氧氣的窒息作用來達(dá)到滅火的目的。 

另外細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在滅一些特別火災(zāi)中還存在非主要作用： 

（1）乳化作用 

當(dāng)撲救油類火災(zāi)時(shí)，水霧沖擊油品表面，形成乳化層，一方面降低了油品的蒸發(fā)速度，另一方面由于水霧滴的單擊攪拌作用能使可燃液體表層產(chǎn)生不燃燒的乳化層，起到了阻燃的作用。 

（2）浸潤作用 

當(dāng)用于撲救溶于水的可燃液體火災(zāi)時(shí)，可產(chǎn)生稀釋沖淡效果，降低了燃燒速率，起到控制火災(zāi)的作用。 

（3）洗滌作用 

這是因?yàn)槿紵幕伊！焿m顆粒與細(xì)水滴粘合而得到洗刷，減少煙塵。 

（4）屏蔽作用 

類似于分離效果的作用，減少火源對(duì)周圍物體的熱輻射，同時(shí)阻止火災(zāi)的擴(kuò)散，對(duì)火災(zāi)起遮擋作用。 

三：細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的組成 

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的組成與雨淋自動(dòng)滅火系統(tǒng)相似，主要由水源、供水設(shè)備、供水管道、雨淋閥組、探測(cè)器、控制器和細(xì)水霧噴頭組成。細(xì)水霧滅火系統(tǒng)按啟動(dòng)方式分自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和應(yīng)急操作三種。細(xì)水霧滅火系統(tǒng)按噴頭分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。對(duì)于古建筑消防，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)多采取自動(dòng)報(bào)警、開式、手動(dòng)控制系統(tǒng)。 

在控制方式的選擇上又可以分自動(dòng)、手動(dòng)和應(yīng)急三種方式。自動(dòng)控制是指細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警部分與供水設(shè)備、雨淋閥組等部件自動(dòng)聯(lián)鎖操作；手動(dòng)控制是指人為遠(yuǎn)距離操縱供水設(shè)備、雨淋閥組等系統(tǒng)組件的控制方式；應(yīng)急操作是指人為現(xiàn)場(chǎng)操作供水設(shè)備、雨淋閥組等系統(tǒng)組件的控制方式。 

四：細(xì)水霧滅火系統(tǒng)與自動(dòng)噴水系統(tǒng)的性能對(duì)比： 

(1)水噴淋： 

滅火功能：無（控火）；冷卻功能：有；煙霧擦洗功能：有部分；對(duì)人的安全性：無毒；對(duì)設(shè)備的安全性：有損；霧滴平均粒徑（mm）：>1；霧滴作用面積（m2/l水）：<2 

細(xì)水霧： 

滅火功能：有（包圍穿透）；冷卻功能：有；煙霧擦洗功能：有；對(duì)人的安全性：無毒；對(duì)設(shè)備的安全性：無損；霧滴平均粒徑（mm）：0.01；霧滴作用面積（m2/l水）：200 

（2）經(jīng)濟(jì)比較 

我們現(xiàn)以一面積為7m×7m×5.1m的庫房為例，分別自動(dòng)噴水和細(xì)水霧系統(tǒng)保護(hù)，滅火劑用量及工程造價(jià)對(duì)比情況見下文（不計(jì)入報(bào)警系統(tǒng)）。 

滅火劑用量及工程造價(jià)對(duì)比： 

水噴淋： 

滅火劑用量：20m3水池；主要設(shè)備：18.5KW水泵2臺(tái)，雨淋閥1個(gè)；系統(tǒng)主管道（mm）：DN80；工程造價(jià)系數(shù)：2.0 

細(xì)水霧： 

滅火劑用量：50L氮?dú)猓?50L水；主要設(shè)備：3個(gè)儲(chǔ)水瓶，1個(gè)氮?dú)馄浚?個(gè)控制閥；系統(tǒng)主管道（mm）：DN20；工程造價(jià)系數(shù)：0.8 

無論是從技術(shù)應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)的角度，我們可以看出細(xì)水霧滅火系統(tǒng)顯示出明顯的優(yōu)越性。 

（3）滅火試驗(yàn)分析 

為了檢驗(yàn)細(xì)水霧滅火效果，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室進(jìn)行了中壓條件下的油盤火試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)將直徑為40mm的油盤分別盛裝一定容積的汽油和酒精，采用單一噴頭試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)壓力控制在1.6MPa以下，試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，汽油燃燒時(shí)噴頭動(dòng)作僅15秒左右即可撲滅油盤火，酒精火時(shí)間稍長(zhǎng)，一般在30秒左右。可以看出，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有良好的滅火性能，在水噴霧動(dòng)作后火場(chǎng)溫度能快速降低。 

在德國也有人進(jìn)行過檔案文件的滅火時(shí)間，試驗(yàn)時(shí)文件貨架高度為7.6m×3.9m×3.8m，點(diǎn)火后當(dāng)時(shí)內(nèi)溫升到57℃時(shí)噴頭動(dòng)作，5分鐘內(nèi)煙氣基本抑制，文件的損壞率不到20%。我國也有人做過檔案館資料的噴水試驗(yàn)，噴水3分鐘后，其水漬損失也非常微小，對(duì)于柜式存儲(chǔ)的文件幾乎無任何水漬損失。