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行業(yè)新聞
高倍數泡沫發(fā)生器在地下停車(chē)場(chǎng)的應用
2020-03-20
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1．1 高倍數泡沫滅火機理
大量的高倍數泡沫以密集狀態(tài)封閉火災區域，阻止了連續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(méi)式滅火系統
全淹沒(méi)式滅火系統是一種用管道輸送高倍數泡沫滅火劑和水，并連續地將高倍數泡沫噴放到被保護區域，充滿(mǎn)其空間，并且在所要求的時(shí)間內保持一定泡沫高度，進(jìn)行控火和滅火的固定式滅火系統?！陡弑稊?、中倍數泡沫滅火系統設計規范》（GB50196-93）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)規范）中規定：高倍數、中倍數泡沫可用于撲救汽油、煤油、柴油、工業(yè)苯等B類(lèi)火災；木材、紙張、橡膠、紡織品等A類(lèi)火災。規范中還規定：大范圍的封閉空間可選擇全淹沒(méi)式高倍數泡沫滅火系統。
2 全淹沒(méi)式高倍數泡沫滅火系統設計實(shí)例
2．1 工程概況
星海音樂(lè )廳是廣東省文化廳重點(diǎn)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(chǎng)，廣場(chǎng)地下一層為停車(chē)庫。車(chē)庫總建筑面積約4960m2，按建筑防火分區要求共三個(gè)防護區，采用全淹沒(méi)式高倍數泡沫滅火系統保護，系統設計不考慮三個(gè)防護區同時(shí)著(zhù)火。系統組成原理圖詳見(jiàn)圖1。
2．2 系統設計
（1）泡沫淹沒(méi)深度
規范規定：當用于撲救B類(lèi)火災時(shí)，汽油、煤油、柴油或苯類(lèi)火災的泡沫淹沒(méi)深度應高于起火部位2m；當用于撲救A類(lèi)火災時(shí)，泡沫淹沒(méi)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(chē)庫發(fā)生火災，開(kāi)始時(shí)大多是由汽油著(zhù)火而引起的，但當汽車(chē)庫著(zhù)火后，往往汽油燃燒很快結束，接著(zhù)是汽車(chē)本身的可燃材料如木材、皮革、塑料、棉布、橡膠等繼續燃燒，因而其火災類(lèi)型可認為是A類(lèi)及B類(lèi)并發(fā)的混合類(lèi)火災。綜合規范要求，本工程計算泡沫淹沒(méi)深度取2m。
（2）淹沒(méi)體積
V=S·H-Vg
式中V——淹沒(méi)體積（m3）；
S——防護區地面面積（m2）；
H——泡沫淹沒(méi)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(gè)外防火分區計算得V=4000m3。
（3）淹沒(méi)時(shí)間
因汽油閃點(diǎn)低于400C，且高倍數泡沫滅火系統單獨使用，根據規范要求，本工程計算淹沒(méi)時(shí)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(méi)時(shí)間（min）；
CN——泡沫破裂補償系數（1.15）；
CL——泡沫泄漏補償系數(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）防護區發(fā)生器的設置數量
N=R/r
式中N——防護區泡沫發(fā)生器設置的計算數量（臺）；
r——每臺泡沫發(fā)生器在設定的平均進(jìn)口壓力下的發(fā)泡量（m3/min）；
本工程設計時(shí)，考慮到安裝空間有限，同時(shí)為節省設備數量，在單臺發(fā)生器發(fā)泡覆蓋范圍滿(mǎn)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(jìn)口壓力為0.8Mpa，以獲得較高的發(fā)泡量。經(jīng)計算得防護區需12臺PFS4型發(fā)生器，其他防護區的發(fā)生器設置數量按相同方法計算。
（6）防護區的泡沫混合液流量
Qh=N·qh
式中Qh——防護區的泡沫混合液流量（L/min）；
qh——每臺泡沫發(fā)生器在設定的平均進(jìn)口壓力下的泡沫混合液流量（L/min）；
本工程計算得Qh=2400L/min。
（7）防護區發(fā)泡用泡沫液流量
QP=K·Qh
式中QP——防護區發(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）防護區發(fā)泡用水流量
QS=（1-K）Qh
式中QS——防護區發(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
根據規范：全淹沒(méi)式高倍數泡沫滅火系統用于撲滅B類(lèi)火災時(shí)，系統泡沫液和水的連續供應時(shí)間應超過(guò)15min。即VP>72×15=1080L，考慮到系統竣工調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、報警與控制系統介紹
2.3.1 系統組成
每個(gè)防護區內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(lè )廳消防控制中心的報警控制器（即與音樂(lè )廳共用一臺報警控制器），另外在車(chē)庫的管理值班室設置聯(lián)動(dòng)控制盤(pán)、模塊箱和操作盤(pán)。
2.3.2 系統功能
2.3.2.1 火災報警功能
每一個(gè)防護區內任何一路探測器報警，本區的火警電鈴鳴響。
2.3.2.2 聯(lián)動(dòng)控制功能
聯(lián)動(dòng)控制盤(pán)可以選擇自動(dòng)或手動(dòng)工作方式：
在自動(dòng)方式，任意一個(gè)防護區有兩路探測器同時(shí)報警時(shí)，聯(lián)動(dòng)控制盤(pán)接收控制模塊的控制信號控制相應的防火卷簾降下，關(guān)閉送排風(fēng)風(fēng)機，開(kāi)啟比例混合器前（按水流方向）的電動(dòng)蝶閥和發(fā)生火警防護區的電動(dòng)蝶閥，啟動(dòng)噴淋系統水泵和泡沫液泵，將按設計比例混合的泡沫混合液輸送至發(fā)生火警防護區的若干泡沫發(fā)生器進(jìn)行發(fā)泡噴放。在完成上述聯(lián)動(dòng)控制動(dòng)作的同時(shí)將反饋信號經(jīng)監視模塊送往消防控制中心。在自動(dòng)方式工作狀態(tài)下仍可手動(dòng)控制完成上述工作過(guò)程。
在手動(dòng)方式，只能由人控制滅火過(guò)程，探測器只能實(shí)現自動(dòng)報警功能，不能自動(dòng)控制系統動(dòng)作。當人工控制滅火系統時(shí)，聯(lián)動(dòng)控制盤(pán)可強制啟動(dòng)水泵和泡沫滅火系統。
3 總結
3．1供水設備
本工程三個(gè)防護區面積不一，各區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所需流量揚程確定并與自動(dòng)噴水滅火系統合用的，其工作流量及壓力均是恒定的，造成面積較小的防護區系統動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生過(guò)流超壓現象，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(chǎng)內熱煙氣對泡沫有破壞作用，影響發(fā)泡倍數，因而在封閉空間利用火場(chǎng)熱煙氣發(fā)泡時(shí)，應使用耐溫耐煙型泡沫液。本工程中的防護區屬于相對封閉的地下空間，所以在泡沫液選型時(shí)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
高倍數泡沫液有一定腐蝕性，由于系統安裝驗收后，可能幾年甚至更長(cháng)時(shí)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(jià)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(jìn)出口管道上的閥門(mén)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(guò)程中，為了避開(kāi)先前已安裝完畢的風(fēng)機風(fēng)管，管網(wǎng)布置不得已作了調整，到系統調試運行時(shí)發(fā)現，同一防護區內靠近管網(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，在高倍數泡沫滅火系統中管網(wǎng)布置應盡可能作到均衡，使各泡沫發(fā)生器進(jìn)口的流量壓力一致，確保防護區內發(fā)泡均勻。
3．5 閥門(mén)控制
本系統的流量壓力較大，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(dòng)蝶閥控制在主泵停泵后延時(shí)關(guān)閉，以防水錘沖擊。
3．6 其他
（1）各防護區支管末端設泄水閥，局部下彎管段也需設泄水閥，以便定期沖洗排水。
（2）消防時(shí)，為便于操作人員根據火場(chǎng)情況而隨時(shí)控制泡沫滅火系統，本工程設計在地下車(chē)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(guò)程中觀(guān)察火場(chǎng)滅火情況的同時(shí)可以隨時(shí)停止泡沫噴放。
大量的高倍數泡沫以密集狀態(tài)封閉火災區域，阻止了連續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(méi)式滅火系統
全淹沒(méi)式滅火系統是一種用管道輸送高倍數泡沫滅火劑和水，并連續地將高倍數泡沫噴放到被保護區域，充滿(mǎn)其空間，并且在所要求的時(shí)間內保持一定泡沫高度，進(jìn)行控火和滅火的固定式滅火系統?！陡弑稊?、中倍數泡沫滅火系統設計規范》（GB50196-93）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)規范）中規定：高倍數、中倍數泡沫可用于撲救汽油、煤油、柴油、工業(yè)苯等B類(lèi)火災；木材、紙張、橡膠、紡織品等A類(lèi)火災。規范中還規定：大范圍的封閉空間可選擇全淹沒(méi)式高倍數泡沫滅火系統。
2 全淹沒(méi)式高倍數泡沫滅火系統設計實(shí)例
2．1 工程概況
星海音樂(lè )廳是廣東省文化廳重點(diǎn)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(chǎng)，廣場(chǎng)地下一層為停車(chē)庫。車(chē)庫總建筑面積約4960m2，按建筑防火分區要求共三個(gè)防護區，采用全淹沒(méi)式高倍數泡沫滅火系統保護，系統設計不考慮三個(gè)防護區同時(shí)著(zhù)火。系統組成原理圖詳見(jiàn)圖1。
2．2 系統設計
（1）泡沫淹沒(méi)深度
規范規定：當用于撲救B類(lèi)火災時(shí)，汽油、煤油、柴油或苯類(lèi)火災的泡沫淹沒(méi)深度應高于起火部位2m；當用于撲救A類(lèi)火災時(shí)，泡沫淹沒(méi)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(chē)庫發(fā)生火災，開(kāi)始時(shí)大多是由汽油著(zhù)火而引起的，但當汽車(chē)庫著(zhù)火后，往往汽油燃燒很快結束，接著(zhù)是汽車(chē)本身的可燃材料如木材、皮革、塑料、棉布、橡膠等繼續燃燒，因而其火災類(lèi)型可認為是A類(lèi)及B類(lèi)并發(fā)的混合類(lèi)火災。綜合規范要求，本工程計算泡沫淹沒(méi)深度取2m。
（2）淹沒(méi)體積
V=S·H-Vg
式中V——淹沒(méi)體積（m3）；
S——防護區地面面積（m2）；
H——泡沫淹沒(méi)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(gè)外防火分區計算得V=4000m3。
（3）淹沒(méi)時(shí)間
因汽油閃點(diǎn)低于400C，且高倍數泡沫滅火系統單獨使用，根據規范要求，本工程計算淹沒(méi)時(shí)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(méi)時(shí)間（min）；
CN——泡沫破裂補償系數（1.15）；
CL——泡沫泄漏補償系數(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）防護區發(fā)生器的設置數量
N=R/r
式中N——防護區泡沫發(fā)生器設置的計算數量（臺）；
r——每臺泡沫發(fā)生器在設定的平均進(jìn)口壓力下的發(fā)泡量（m3/min）；
本工程設計時(shí)，考慮到安裝空間有限，同時(shí)為節省設備數量，在單臺發(fā)生器發(fā)泡覆蓋范圍滿(mǎn)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(jìn)口壓力為0.8Mpa，以獲得較高的發(fā)泡量。經(jīng)計算得防護區需12臺PFS4型發(fā)生器，其他防護區的發(fā)生器設置數量按相同方法計算。
（6）防護區的泡沫混合液流量
Qh=N·qh
式中Qh——防護區的泡沫混合液流量（L/min）；
qh——每臺泡沫發(fā)生器在設定的平均進(jìn)口壓力下的泡沫混合液流量（L/min）；
本工程計算得Qh=2400L/min。
（7）防護區發(fā)泡用泡沫液流量
QP=K·Qh
式中QP——防護區發(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）防護區發(fā)泡用水流量
QS=（1-K）Qh
式中QS——防護區發(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
根據規范：全淹沒(méi)式高倍數泡沫滅火系統用于撲滅B類(lèi)火災時(shí)，系統泡沫液和水的連續供應時(shí)間應超過(guò)15min。即VP>72×15=1080L，考慮到系統竣工調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、報警與控制系統介紹
2.3.1 系統組成
每個(gè)防護區內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(lè )廳消防控制中心的報警控制器（即與音樂(lè )廳共用一臺報警控制器），另外在車(chē)庫的管理值班室設置聯(lián)動(dòng)控制盤(pán)、模塊箱和操作盤(pán)。
2.3.2 系統功能
2.3.2.1 火災報警功能
每一個(gè)防護區內任何一路探測器報警，本區的火警電鈴鳴響。
2.3.2.2 聯(lián)動(dòng)控制功能
聯(lián)動(dòng)控制盤(pán)可以選擇自動(dòng)或手動(dòng)工作方式：
在自動(dòng)方式，任意一個(gè)防護區有兩路探測器同時(shí)報警時(shí)，聯(lián)動(dòng)控制盤(pán)接收控制模塊的控制信號控制相應的防火卷簾降下，關(guān)閉送排風(fēng)風(fēng)機，開(kāi)啟比例混合器前（按水流方向）的電動(dòng)蝶閥和發(fā)生火警防護區的電動(dòng)蝶閥，啟動(dòng)噴淋系統水泵和泡沫液泵，將按設計比例混合的泡沫混合液輸送至發(fā)生火警防護區的若干泡沫發(fā)生器進(jìn)行發(fā)泡噴放。在完成上述聯(lián)動(dòng)控制動(dòng)作的同時(shí)將反饋信號經(jīng)監視模塊送往消防控制中心。在自動(dòng)方式工作狀態(tài)下仍可手動(dòng)控制完成上述工作過(guò)程。
在手動(dòng)方式，只能由人控制滅火過(guò)程，探測器只能實(shí)現自動(dòng)報警功能，不能自動(dòng)控制系統動(dòng)作。當人工控制滅火系統時(shí)，聯(lián)動(dòng)控制盤(pán)可強制啟動(dòng)水泵和泡沫滅火系統。
3 總結
3．1供水設備
本工程三個(gè)防護區面積不一，各區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所需流量揚程確定并與自動(dòng)噴水滅火系統合用的，其工作流量及壓力均是恒定的，造成面積較小的防護區系統動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生過(guò)流超壓現象，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(chǎng)內熱煙氣對泡沫有破壞作用，影響發(fā)泡倍數，因而在封閉空間利用火場(chǎng)熱煙氣發(fā)泡時(shí)，應使用耐溫耐煙型泡沫液。本工程中的防護區屬于相對封閉的地下空間，所以在泡沫液選型時(shí)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
高倍數泡沫液有一定腐蝕性，由于系統安裝驗收后，可能幾年甚至更長(cháng)時(shí)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(jià)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(jìn)出口管道上的閥門(mén)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(guò)程中，為了避開(kāi)先前已安裝完畢的風(fēng)機風(fēng)管，管網(wǎng)布置不得已作了調整，到系統調試運行時(shí)發(fā)現，同一防護區內靠近管網(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，在高倍數泡沫滅火系統中管網(wǎng)布置應盡可能作到均衡，使各泡沫發(fā)生器進(jìn)口的流量壓力一致，確保防護區內發(fā)泡均勻。
3．5 閥門(mén)控制
本系統的流量壓力較大，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(dòng)蝶閥控制在主泵停泵后延時(shí)關(guān)閉，以防水錘沖擊。
3．6 其他
（1）各防護區支管末端設泄水閥，局部下彎管段也需設泄水閥，以便定期沖洗排水。
（2）消防時(shí)，為便于操作人員根據火場(chǎng)情況而隨時(shí)控制泡沫滅火系統，本工程設計在地下車(chē)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(guò)程中觀(guān)察火場(chǎng)滅火情況的同時(shí)可以隨時(shí)停止泡沫噴放。
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