详解建筑消防系统

消防系统的分类：

消防系统根据使用灭火剂的种类和灭火方式可分为：

消火栓给水系统组成：

1. 消火栓设备：消火栓设备由水枪、水带和消火栓组成，均安装于消火栓箱内。

2. 水泵接合器

水泵接合器是连接消防车向室内消防给水系统加压供水的装置，一端有消防给水管网水平干管引出另一端设于消防车易于接近的地方。

3. 消防管道

建筑物内消防管道是否与其他给水系统合或独立设置，应根据建筑物的性质和使用要求经技术经济比较后确定。

4. 消防水池

适用条件：用于无室外消防水源或室外水源不能满足要求的情况下，贮存火灾持续时间内室内外消防用水量（若室外水源能满足补水的要求，可扣除火灾持续时间内补充的水量）。

设置：可设于室外地下或地面上，也可设在室内地下室，或与室内游泳池、水景水池兼用。

消防水池要求：

消防水池应设有水位控制阀的进水管和溢水管、通气管、泄水管、出水管及水位指示器等附属装置。

根据各种用水系统的供水水质要求是否一致，可将消防水池与生产贮水池合用，也可单独设置，但生活水池须独立设置。

5. 消防水箱

消防水箱对扑救初期或起着重要作用。

水箱的设置要求：

为确保其自动供水的可靠性，应采用重力自流供水方式；

水箱的安装高度应满足室内最不利点消火栓所需的水压要求，且应贮存有室内10min的消防水量。

消火栓给水系统的给水方式：

1. 由室外给水管网直接供水的消防给水方式：

适用条件：室外给水管网提供的水量和水压，在任何时候均能满足室内消火栓给水系统所需的水量、水压要求时采用。

2. 设水箱的消火栓给水方式

供水特点：由室外给水管网向水箱供水，箱内贮存10min消防用水量。

火灾初期：由水箱向消火栓给水系统供水；

火灾延续：可由室外消防车通过水泵接合器向消火栓给水系统加压供水。

适用条件：外网水压变化较大。

用水量小时：水压升高能向高位水箱供水。

用水量大时：不能满足建筑消火栓系统的水量、水压要求。

3. 设水泵、水箱的消火栓给水方式

4. 设水池、水泵的消火栓给水方式

设置特点：水泵从贮水池抽水，与室外给水管网间接连接，可避免水泵与室外给水管网直接连接的弊病。当外网压力足够大时，也可由外网直接供水。

适用条件：设水池、水泵的给水方式适用于室外给水管网的水压经常不能满足室内供水所需的建筑。

5. 设水泵、水池、水箱的消火栓给水方式

设置特点：室外给水管网供水至贮水池，由水泵从水池吸水送至水箱，箱内贮存10min消防用水量。

火灾初期：由水箱向消火栓给水系统供水。

水泵启动：水泵从水池吸水，由水泵供水灭火。

设水池、水泵、水箱的消火栓给水方式的适用条件：

a. 外网经常不能满足建筑物消火栓系统的水压水量要求，也不能确保向高位水箱供水。

b. 系统需外援供水时，可借助室外消防车经水泵接合器向建筑消火栓给水系统加压供水。

c. 室外给水管网为枝状或只有一条进水管时，消防给水系统中均需设置消防贮水池，储备火灾延续时间内的消防用水量。

6. 分区供水方式

设置特点：室外给水管网向低区和高位水箱供水箱内贮存10min消防水量。

高区火灾初起时：由水箱向高区消火栓给水系统水；

当水泵启动后：由水泵向高区消火栓给水系统供水灭火。

低区灭火：水量、水压由外网保证。

分区供水方式适用条件：

a. 外网仅能满足低区建筑消火栓给水系统的水量水压要求，不满足高区灭火的水量、水压要求。

b. 当地部门不允许消防水泵直接从外网抽水。

c. 高层建筑中由于楼高，消防管道上、下部的压差很大，当消火栓处最大压力超过0.8MPa时，必须分区供水。

1. 水枪充实水柱长度

消火栓设备的水枪射流灭火，需求有一定强度的密实水流才能有效地扑灭火灾。

水枪充实水柱长度应大于7m，小于15m。

水枪射流在26mm～38mm直径圆断面内、包含全部水量75%～90%的密实水柱长度称为水枪的充实水柱长度。

2. 消火栓布置

a. 建筑高≤24m，体积≤5000m ³ 的库房，应保证有一支水枪的充实水柱到达同层内任何部位。

b. 其他民用建筑应保证有2支水枪的充实水柱达到同层内任何部位。

c. 消火栓口距地面安装高度为1.1m，拴口宜向下或与墙面垂直安装。为保证及时灭火，每个消火栓处应设置直接启动消防水泵按钮或报警信号装置。

d. 消火栓应设在使用方便的走道内，宜靠近疏散方便的通道口处、楼梯间内。

e. 在建筑物顶应设一个消火栓，以利于消防人员经常检查消防给水系统是否能正常运行，同时还能起到保护本建筑物免受邻近建筑火灾的波及。

消火栓口所需水压：

1. 消火栓口所需水压计算：

H _xh ——消火栓口处所需水压，kPa；

H _d ——水带的水头损失，kPa；

H _k ——消火栓栓口水头损失，按20kPa计算。

H _q ——水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压。

Q _xh ——消火栓射流出水量，L/S；

Az ——水带的比阻，按表1采用；

L _d ——水带长度，m；

B ——水流特性系数，按表2采用；

表1　水带比阻 AZ 值

表2　水流特性系数 B 值

消防水池容积：消防水池总容积=有效容积+无效容积

有效容积计算公式：

V _f ——消防水池贮存消防水量，m ³ ；

Q _f ——室内消防用水量与室外给水管网不能保证的室外消防用水量之和，L/s；

Q _L ——在火灾延续时间内，可连续补充的水量，L/s；

Tx ——火灾延续时间，h ；指消防车去火场后开始出水时起，至火灾被基本扑灭的时间。

无效容积定义：

↑水池上部：在溢流管管内底标高或溢流喇叭口顶标高以上，被空气所占有的保护容积或为浮球阀正常工作所需要的容积，一般为200～300mm。

←水池中部：被立柱、隔墙、梁等承重构件和导流装置所占用的容积。

↓水池下部：无法被消防水泵所取用的那部分水容积，无吸水井(坑)时，该部分无效容积占有相当比重。

2. 消防水箱的消防贮水量

指的是消防水箱的有效容量，消防水箱应贮存10min的室内消防用水总量，以供扑救初期火灾之用。

有效容量的计算公式为：

Vx ——消防水箱贮存消防水量；

Qx ——室内消防用水量；

0.6 ——单位换算系数；

消防水箱的最小消防贮水量：

为避免水箱容积过大，消防水箱的最小消防贮水量也可按下列规定确定：

消防管网水力计算：

消防管网水力计算的主要目的：

自动喷水灭火系统定义：是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火设施。

自动喷水灭火系统特征：

通过加压设备将水送入管网至带有热敏元件的喷头处，喷头在火灾的热环境中自动开启洒水灭火。通常喷头下方的覆盖面积大约为12m ² 。自动喷水灭火系统扑灭初期火灾的效率在97%以上。

自动喷水灭火系统：闭式自动喷水灭火系统，开式自动喷水灭火系统。

闭式自动喷水灭火系统：

湿式自动喷水灭火系统；干式自动喷水灭火系统；干湿式自动喷水灭火系统；预作用自动喷水灭火系统；重复启闭预作用灭火系统；自动喷水—泡沫连用灭火系统。

开式自动喷水灭火系统：雨淋系统；水幕系统；水喷雾灭火系统。

自动喷水灭火系统及组成：

自动喷水灭火系统由水源、加压贮水设备、喷头、管网、报警装置等组成。

1. 湿式自动喷水灭火系统

特点：为喷头常闭的灭火系统，管网中充满有压水，当建筑物发生火灾，火点温度达到开启闭式喷头时，喷头出水灭火。

优点：灭火及时扑救效率高。

缺点：由于管网中充有有压水，当渗漏时会损毁建筑装饰和影响建筑的使用。该系统只适用于环境温度4℃＜t＜70℃的建筑物。

湿式自动喷水灭火系统工作原理：

2. 干式自动喷水灭火系统

特点：为喷头常闭的灭火系统，管网中平时不充水，充有有压空气（或氮气）。当建筑物发生火灾火点温度达到开启闭时喷头时，喷头开启排气、充水灭火。

优点：管网中平时不充水，对建筑物装饰无影响，对环境温度也无要求，适用于采暖期长而建筑内无采暖的场所。

缺点：该系统灭火时需先排气，故喷头出水灭火不如湿式系统及时。

3. 预作用自动喷水灭火系统

特点：为喷头常闭的灭火系统，管网中平时不充水。发生火灾时，火灾探测器报警后，自动控制系统控制阀门排气、充水，由干式变为湿式系统。只有当着火点温度达到开启闭式喷头时，才开始喷水灭火。

预作用自动喷水灭火系统的优点：

同时具备干式喷水灭火系统和湿式喷水灭火系统的特点；

克服了干式喷水灭火系统控火灭火率低，湿式系统产生水渍的缺陷，可以代替干式系统提高灭火速度。也可代替湿式系统，用于管道和喷头易于被损坏而产生喷水和漏水，造成严重水渍的场所；

还可用于对自动喷水灭火系统安全要求较高的建筑物中。

4. 雨淋喷水灭火系统

特点：为喷头常开的灭火系统，当建筑物发生火灾时，由自动控制装置打开集中控制闸门，使整个保护区域所有喷头喷水灭火，形似下雨降水。

优点：出水量大，灭火及时。

雨淋喷水灭火系统适用场所：

火灾的水平蔓延速度快、闭式喷头的开放不能及时使喷水有效覆盖着火区域的场所或部位。

内部容纳物品的顶部与顶板或吊顶的净距大，发生火灾时，能驱动火灾自动报警系统，而不易迅速驱动喷头开放的场所或部位；

严重Ⅱ级场所。

6. 水喷雾灭火系统

特点：是固定式自动灭火系统的一种类型，是在自动喷水灭火系统的基础上发展起来的。

灭火原理：该系统采用喷雾喷头把水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到正在燃烧的物质表面，通过冷却、窒息以及乳化、稀释的同时作用实现灭火。水雾的自身具有电绝缘性能，可安全地用于电气火灾的扑救。

喷头及控制配件：

1. 喷头

a. 闭式喷头：喷口用由热敏元件组成的释放机构封闭，当达到一定温度时能自动开启，如玻璃球爆炸、易熔合金脱离。其构造按溅水盘的形式和安装位置有直立型、下垂型、边墙型、普通型、吊顶型和干式下垂型洒水喷头之分。

b. 开式喷头：根据用途分为开启式、水幕式、喷雾式。

2. 报警阀

作用：开启和关闭管网的水流，传递控制信号至控制系统并启动水力警铃直接报警。有湿式、干式、干湿式和雨淋式4种类型。

a. 湿式报警阀：用于湿式自动喷水灭火系统；

b. 干式报警阀：

用于干式自动喷水灭火系统，由湿式、干式报警阀依次连接而成，在温暖季节用湿式装置，在寒冷季节则用干式装置；

c. 雨淋阀：

用于雨淋、预作用、水幕、水喷雾自动喷水灭火系统。

3. 水流报警装置

水流报警装置主要有：水力警铃、水流指示器和压力开关。

(1) 水力警铃

主要用于湿式喷水灭火系统，宜装在报警阀附近(连接管不宜超过6m)。

作用原理：当报警阀打开消防水源后，具有一定压力的水流冲动叶轮打铃报警。水力警铃不得由电动报警装置取代。

(2) 水流指示器

作用步骤：某个喷头开启喷水或管网发生水量泄漏时，管道中的水产生流动；引起水流指示器中桨片随水流而动作；接通延时电路后，继电器触电吸合发出区域水流电信号，送至消防控制室。

(3) 压力开关

作用原理：在水力警铃报警的同时，依靠警铃管内水压的升高自动接通电触点，完成电动警铃报警，向消防控制室传送电信号或启动消防水泵。

(4) 延迟器

定义：是一个罐式容器，安装于报警阀与水力警铃(或压力开关)之间。

用途：防止由于水压波动原因引起报警阀开启而导致的误报。报警阀开启后，水流需经30s左右充满延迟器后方可冲打水力警铃。

5. 火灾探测器

是自动喷水灭火系统的重要组成部分。目前常用的有感烟、感温探测器。

a. 感烟探测器：利用火灾发生地点的烟雾浓度进行探测；

b. 感温探测器：通过火灾引起的温升进行探测。

火灾探测器布置在房间或走道的天花板下面，其数量应根据探测器的保护面积和探测区面积计算而定。

喷头及管网布置：

喷头的布置间距要求：在所保护的区域内任何部位发生火灾都能得到一定强度的水量。

喷头的布置应根据天花板、吊顶的装修要求布置成正方形、长方形和菱形三种形式。

喷头正方形布置，X=B=2Rcos45°

喷头长方形布置，A ² +B ² ≤4R ²

喷头菱形布置：B=2Rcos30°cos30°；A=4Rcos30°sin30°

消防用水量及水压：

闭式自动喷水灭火系统的消防用水量和水压应按下表确定：

管网水力计算目的：

确定管网各管段管径、计算管网所需的供水压力、确定高位水箱的设置高度和选择消防水泵。

对于燃烧物热量大、火灾危险严重场所的管道计算及开式雨淋(水幕)系统的管道水力计算，可采用逐点计算法。

对于轻级和中级危险系统的计算，可采用作用面积计算法简化计算过程。

干粉灭火系统：

干粉灭火系统定义：以干粉作为灭火剂的灭火系统。

干粉灭火剂：一种干燥的、易于流动的细微粉末。当被用于扑救燃烧物时，会形成粉雾而扑灭燃烧物料表面火灾。

灭火剂分类：

1. 普通型干粉（BC类干粉）

2. 多用途干粉（ABC类干粉）

3. 金属专用灭火剂（D类火灾专用干粉）

泡沫灭火系统：

泡沫灭火系统工作原理：应用泡沫灭火剂，使其与水混溶后产生一种可漂浮、粘附在可燃、易燃液体、固体表面，或者充满某一着火物质的空间的物质，达到隔绝、冷却燃烧物质灭火。

灭火剂类型：

1. 化学泡沫灭火剂

2. 蛋白质泡沫灭火剂 

3. 合成型泡沫灭火剂

卤代烷灭火系统：

卤代烷灭火系统定义：

把具有灭火功能的卤代烷碳氢化合物作为灭火剂的消防系统称为卤代烷灭火系统。

卤代烷灭火剂的分类：

1. 一氯一溴甲烷(CH ₂ ClBr；简称1011)

2. 二氟二溴甲烷(CF ₂ Br ₂ ；简称1202)

3. 二氟一氯一溴甲烷(CF ₂ ClBr；简称1211)

4. 三氟一溴甲烷(CF ₃ Br；简称1301)

5. 四氟二溴乙烷(C ₂ F ₄ Br ₂ ；简称2402)

二氧化碳灭火系统：

二氧化碳灭火系统特点：二氧化碳灭火系统是一种物理的、没有化学变化的气体灭火系统。

优点：不污损保护物、灭火快、空间淹没效果好。

缺点：造价高，灭火时对人体有害。

灭火剂类型：全淹没系统、半固定系统、局部应用系统和移动式系统。

蒸汽灭火系统：

蒸汽灭火系统原理：在火场燃烧区内，向其施放一定量的蒸汽时，可产生阻止空气进入燃烧区效应而使燃烧窒息。

优点：设备简单、造价低、淹没性好。

缺点：不适用于体积大、面积大的火灾区，不适用于扑灭电器设备、贵重仪表、文物档案等火灾。

烟雾灭火系统：

烟雾灭火系统用途：主要用在各种油罐和醇、酯、酮类贮罐等初起火灾。

优点：设备简单(不需水、电不要人工操作)、扑灭初期火灾快、适用温度范围宽，适用于野外无水电设施的独立油罐或冰冻期较长地区。

湿式自动喷水灭火系统主要部件表

干式自动喷水灭火系统主要部件表：

各种类型喷头适用场所：