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【摘 要】自动灭火系统作为建筑消防设施中重要的组成部分，目前在高层建筑工程中受到广泛的应用。本文结合工程实例，介绍了高层建筑的防火分区，在消防安全的原则基础上，探讨了自动喷水灭火系统设计、消火栓灭火系统设计和二氧化碳灭火系统设计，供类似研究参考。
【关键词】高层建筑；灭火系统；自动喷水；二氧化碳；设计
自动灭火系统具有灭火效率高，安全可靠，工作性能稳定，适用范围广，投资少，不污染环境等优点，能够满足如今高层建筑的消防需要。通过对高层建筑消防自动灭火系统设计的探讨，进一步完善消防自动灭火系统，对高层建筑的消防工作具有重大意义。
1.工程概论
某高层建筑，大楼地下建筑面积约829m2，标准层面积约691m2，顶层面积约372m2。总高度约54.8m，地下层高4.8m，建筑标准层高3.2m，首层层高3.8m。地下室设有空调机房、泵房及配电室等。
2.高层建筑防火分区
（1）竖向防火分区。为了在建筑物一旦发生火灾时，有效地把火势控制在一定的楼层范围内。竖向防火分区是指用耐火性能较好的楼板及窗间墙（含窗下墙），在建筑物的垂直方向对每个楼层进行的防火分隔。
（2）水平防火分区。水平防火分区，用以防止火灾在水平方向扩大蔓延。水平防火分区是指用防火墙或防火门、防火卷帘等防火分隔物将各楼层在水平方向分隔出的防火区域。它可以阻止火灾在楼层的水平方向蔓延。防火分区应用防火墙分隔。
3.消火栓灭火系统设计
（1）消火栓的选用及设置。由于高层建筑每股水枪的水量不小于5L/s，室内消火栓应采用同一型号规格，所以设计中均选用口径为19mm喷嘴的水枪，65mm口径的消火栓，直径65mm长度20m的衬胶水带。
（2）消防水泵的选型。消防水泵的流量，应满足火灾发生时建筑内消火栓使用总数即每个消火栓的设计流量之和来计算。
消防水泵的流量为31.52L/s，从消防水泵吸水管到消防管道最不利点的水头损失，即管路水头总损失为29.99mH2O，消防水池中最低水位至最不利点消火栓的标高差为40.9mH2O，水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力加上水带的水头损失为14.44mH2O（由每只喷嘴喷射流量最小值为5L/s，根据《建筑给水排水设计手册》查表计算得出此值）。则消防泵扬程所需压力为：
Hxf=Hxh1+Hg+H
=14.44+29.99+40.9
=85.33mH2O
=0.853MPa
式中：
H——消防水池中最低水位只最不利点消火栓的标高差，mH2O；
Hxf——消防泵扬程所需压力，mH2O；
Hxh1——管路水头总损失，mH2O；
Hg——水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力加上水带的水头损失，mH2O。
选用消防泵IS100-65-315离心式单级单吸式泵两台，一台为备用泵。每台水泵流量120m3/h，扬程118m。
（3）消火栓的减压计算。由于高低层消火栓所受水压不同，实际出水量相差很大，当上部的消火栓口出水压力满足消防灭火要求时，下部的消火栓压力过剩，消防支管减压的目的在于消除消火栓的剩余水压。当消火栓栓口出水压力大于0.50MPa时，可在消火栓栓口处加设不锈钢减压孔板或采用减压稳压消火栓减压，使消火栓的实际出水量接近设计出水量。本设计采用孔板减压的方法，选择孔径为31mm的减压孔板。
4.自动喷水灭火系统设计
自动喷水灭火系统是利用其特有的性能，在火灾时能自动喷水灭火的固定灭火方式，可使火灾在初期就能够及时得以控制，从而最大限度的减少火灾损失。自动喷水灭火系统具有灭火效率高，安全可靠，工作性能稳定，适用范围广，投资少，不污染环境等优点。广泛应用于民用建筑、工业厂房及仓库。为适应保护对象的需要，充分发挥自动喷水灭火系统的作用，系统具有多种形式。按喷头的封闭与否可分为闭式系统和开式系统。
（1）闭式系统装有闭式喷头，平时处于密闭状态，发生火灾后，由于热力作用，闭式喷头会自动打开喷水灭火。由于保护场所环境条件限制，要求平时闭式系统灭火管网内充有水或压缩空气，因此又有湿式系统、干式系统、预作用系统、重复启闭预作用系统等多种系统类型。但露天场所不易采用闭式系统。
（2）开式系统装有开式喷头，因此，灭火管网平时不会存水。当设置场所发生火灾时，由火灾探测控制装置启动系统，所有开始喷头会同时喷水灭火或阻止火势蔓延。开式系统根据其作用不同，又分为雨淋系统、水幕系统和雨淋—泡沫联用系统。
（3）湿式系统由闭式喷头、湿式报警阀组、管道系统、水流指示器、报警控制装置和给水设备组成（见图1）。其工作原理为：火灾发生时，火源周围温度上升，火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作，喷头被打开喷水灭火。此时，湿式报警阀后的配水管道内的水压下降，在水源压力作用下使原来处于关闭状态的湿式报警阀组开启，压力水流向配水管道。随着报警阀的开启，报警信号管路开通，压力水冲击水力警铃发出声响报警信号，同时，安装在管路上的压力开关接通发出相应的信号，直接或通过消防控制中心自动启动消防水泵向系统加压供水，达到持续自动喷水灭火的目的。另外，串联在管路上的水流指示器，由于水的流动被感应并送出相应的信号，在报警控制器上指示某一区域已在喷水。
图1 湿式自动喷水灭火系统组成示意图
5.二氧化碳灭火系统设计
二氧化碳灭火系统是一种有效的灭火装置，与其他气体灭火方式相比其具有对大气臭氧层无破坏且来源经济方便等优点。二氧化碳是一种惰性气体，自身无色、无味、无毒，密度比空气大50%，长期存放不变质，灭火后能很快散发，不留痕迹，在被保护物表面不留残余物，也没有毒害。适用于扑救各种可燃、易燃液体火灾和那些受到水、泡沫、干粉灭火剂的沾污而容易损坏的固体物质的火灾。另外，二氧化碳是一种不导电物质，其电绝缘性比空气还高，可用于扑救带电设备的火灾。 二氧化碳系统由灭火储存装置、启动分配装置、输送释放装置、监控装置等组成。二氧化碳灭火系统的工作原理是：防护区一旦发生火灾，首先火灾探测器报警，消防控制中心接到火灾信号后，启动联动装置（关闭开口，停止空调等），延时约30s后，打开启动气瓶的瓶头阀，利用气瓶中的高压气体将灭火剂储存器的容器阀打开，灭火剂经管道输送到喷头喷出实施灭火。
5.1 二氧化碳灭火系统的类型
（1）全淹没气体灭火系统。全淹没气体灭火系统指喷头均匀布置在保护房间的顶部，喷射的灭火剂能够在封闭空间内迅速形成浓度比较均匀的灭火剂气体与空气的混合气体，并在灭火必须的“浸渍”时间内维持灭火浓度，即通过灭火剂气体将封闭空间淹没实施灭火的系统形式。
（2）局部应用气体灭火系统。局部应用气体灭火系统指喷头均匀布置在保护对象的周围，将灭火剂直接而集中地喷射到燃烧着的物体上，使其整个笼罩保护物的外表面，在燃烧物周围局部范围之内达到较高的灭火剂气体浓度的系统形式。
5.2 二氧化碳灭火系统按管网的布置
（1）组合分配灭火系统。为了节省投资，几个不会同时着火的相邻防护区或保护对象，可采用一套体灭火系统保护。这种用一套灭火系统储存装置同时保护多个防护区的气体灭火系统称为组合分配系统。
（2）单元独立灭火系统。若几个保护区都非常重要或者是有同时着火的可能，为了确保安全，在每个防护区各自设置气体灭火系统保护，称为单元独立灭火系统。
（3）无管网灭火系统。无管网灭火系统是指将灭火剂储存容器、控制和释放部件等组合装配在一起的小型、轻便灭火系统。这种系统没有管网或只有一段短管，这种系统可放在保护区内也可放在保护区的隔墙外，通过短管将喷头伸进保护区内。
本建筑在地下室设有泵房一间、强配电室一间及空调机房一间。在一楼设有控制室一间，在二楼设有档案室一间。这些房间都不适合用水喷淋灭火系统，故设计中采用二氧化碳灭火系统。单元独立系统见图2。
图2 单元独立系统示意图
6.结束语
综上所述，高层建筑消防自动灭火系统的设计是一项综合性的工作。它包括自动喷水灭火系统设计、消火栓灭火系统设计和二氧化碳灭火系统设计。建筑消防系统的设计问题应得到充分的重视，设计人员应严格按照有关规范的要求进行设计，采用先进的、实用的消防安全技术，尽可能避免建筑火灾事故的发生。
参考文献：
[1] 刘仕杰；梁鸿超，浅谈高层建筑自动喷淋灭火系统的设计[J].城市建设理论研究，2012年第22期.
[2] 田书群；申达峰，高层建筑自动喷水灭火系统设计研析[J].甘肃科技，2009年第17期.
【关键词】高层建筑；灭火系统；自动喷水；二氧化碳；设计
自动灭火系统具有灭火效率高，安全可靠，工作性能稳定，适用范围广，投资少，不污染环境等优点，能够满足如今高层建筑的消防需要。通过对高层建筑消防自动灭火系统设计的探讨，进一步完善消防自动灭火系统，对高层建筑的消防工作具有重大意义。
1.工程概论
某高层建筑，大楼地下建筑面积约829m2，标准层面积约691m2，顶层面积约372m2。总高度约54.8m，地下层高4.8m，建筑标准层高3.2m，首层层高3.8m。地下室设有空调机房、泵房及配电室等。
2.高层建筑防火分区
（1）竖向防火分区。为了在建筑物一旦发生火灾时，有效地把火势控制在一定的楼层范围内。竖向防火分区是指用耐火性能较好的楼板及窗间墙（含窗下墙），在建筑物的垂直方向对每个楼层进行的防火分隔。
（2）水平防火分区。水平防火分区，用以防止火灾在水平方向扩大蔓延。水平防火分区是指用防火墙或防火门、防火卷帘等防火分隔物将各楼层在水平方向分隔出的防火区域。它可以阻止火灾在楼层的水平方向蔓延。防火分区应用防火墙分隔。
3.消火栓灭火系统设计
（1）消火栓的选用及设置。由于高层建筑每股水枪的水量不小于5L/s，室内消火栓应采用同一型号规格，所以设计中均选用口径为19mm喷嘴的水枪，65mm口径的消火栓，直径65mm长度20m的衬胶水带。
（2）消防水泵的选型。消防水泵的流量，应满足火灾发生时建筑内消火栓使用总数即每个消火栓的设计流量之和来计算。
消防水泵的流量为31.52L/s，从消防水泵吸水管到消防管道最不利点的水头损失，即管路水头总损失为29.99mH2O，消防水池中最低水位至最不利点消火栓的标高差为40.9mH2O，水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力加上水带的水头损失为14.44mH2O（由每只喷嘴喷射流量最小值为5L/s，根据《建筑给水排水设计手册》查表计算得出此值）。则消防泵扬程所需压力为：
Hxf=Hxh1+Hg+H
=14.44+29.99+40.9
=85.33mH2O
=0.853MPa
式中：
H——消防水池中最低水位只最不利点消火栓的标高差，mH2O；
Hxf——消防泵扬程所需压力，mH2O；
Hxh1——管路水头总损失，mH2O；
Hg——水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力加上水带的水头损失，mH2O。
选用消防泵IS100-65-315离心式单级单吸式泵两台，一台为备用泵。每台水泵流量120m3/h，扬程118m。
（3）消火栓的减压计算。由于高低层消火栓所受水压不同，实际出水量相差很大，当上部的消火栓口出水压力满足消防灭火要求时，下部的消火栓压力过剩，消防支管减压的目的在于消除消火栓的剩余水压。当消火栓栓口出水压力大于0.50MPa时，可在消火栓栓口处加设不锈钢减压孔板或采用减压稳压消火栓减压，使消火栓的实际出水量接近设计出水量。本设计采用孔板减压的方法，选择孔径为31mm的减压孔板。
4.自动喷水灭火系统设计
自动喷水灭火系统是利用其特有的性能，在火灾时能自动喷水灭火的固定灭火方式，可使火灾在初期就能够及时得以控制，从而最大限度的减少火灾损失。自动喷水灭火系统具有灭火效率高，安全可靠，工作性能稳定，适用范围广，投资少，不污染环境等优点。广泛应用于民用建筑、工业厂房及仓库。为适应保护对象的需要，充分发挥自动喷水灭火系统的作用，系统具有多种形式。按喷头的封闭与否可分为闭式系统和开式系统。
（1）闭式系统装有闭式喷头，平时处于密闭状态，发生火灾后，由于热力作用，闭式喷头会自动打开喷水灭火。由于保护场所环境条件限制，要求平时闭式系统灭火管网内充有水或压缩空气，因此又有湿式系统、干式系统、预作用系统、重复启闭预作用系统等多种系统类型。但露天场所不易采用闭式系统。
（2）开式系统装有开式喷头，因此，灭火管网平时不会存水。当设置场所发生火灾时，由火灾探测控制装置启动系统，所有开始喷头会同时喷水灭火或阻止火势蔓延。开式系统根据其作用不同，又分为雨淋系统、水幕系统和雨淋—泡沫联用系统。
（3）湿式系统由闭式喷头、湿式报警阀组、管道系统、水流指示器、报警控制装置和给水设备组成（见图1）。其工作原理为：火灾发生时，火源周围温度上升，火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作，喷头被打开喷水灭火。此时，湿式报警阀后的配水管道内的水压下降，在水源压力作用下使原来处于关闭状态的湿式报警阀组开启，压力水流向配水管道。随着报警阀的开启，报警信号管路开通，压力水冲击水力警铃发出声响报警信号，同时，安装在管路上的压力开关接通发出相应的信号，直接或通过消防控制中心自动启动消防水泵向系统加压供水，达到持续自动喷水灭火的目的。另外，串联在管路上的水流指示器，由于水的流动被感应并送出相应的信号，在报警控制器上指示某一区域已在喷水。
图1 湿式自动喷水灭火系统组成示意图
5.二氧化碳灭火系统设计
二氧化碳灭火系统是一种有效的灭火装置，与其他气体灭火方式相比其具有对大气臭氧层无破坏且来源经济方便等优点。二氧化碳是一种惰性气体，自身无色、无味、无毒，密度比空气大50%，长期存放不变质，灭火后能很快散发，不留痕迹，在被保护物表面不留残余物，也没有毒害。适用于扑救各种可燃、易燃液体火灾和那些受到水、泡沫、干粉灭火剂的沾污而容易损坏的固体物质的火灾。另外，二氧化碳是一种不导电物质，其电绝缘性比空气还高，可用于扑救带电设备的火灾。 二氧化碳系统由灭火储存装置、启动分配装置、输送释放装置、监控装置等组成。二氧化碳灭火系统的工作原理是：防护区一旦发生火灾，首先火灾探测器报警，消防控制中心接到火灾信号后，启动联动装置（关闭开口，停止空调等），延时约30s后，打开启动气瓶的瓶头阀，利用气瓶中的高压气体将灭火剂储存器的容器阀打开，灭火剂经管道输送到喷头喷出实施灭火。
5.1 二氧化碳灭火系统的类型
（1）全淹没气体灭火系统。全淹没气体灭火系统指喷头均匀布置在保护房间的顶部，喷射的灭火剂能够在封闭空间内迅速形成浓度比较均匀的灭火剂气体与空气的混合气体，并在灭火必须的“浸渍”时间内维持灭火浓度，即通过灭火剂气体将封闭空间淹没实施灭火的系统形式。
（2）局部应用气体灭火系统。局部应用气体灭火系统指喷头均匀布置在保护对象的周围，将灭火剂直接而集中地喷射到燃烧着的物体上，使其整个笼罩保护物的外表面，在燃烧物周围局部范围之内达到较高的灭火剂气体浓度的系统形式。
5.2 二氧化碳灭火系统按管网的布置
（1）组合分配灭火系统。为了节省投资，几个不会同时着火的相邻防护区或保护对象，可采用一套体灭火系统保护。这种用一套灭火系统储存装置同时保护多个防护区的气体灭火系统称为组合分配系统。
（2）单元独立灭火系统。若几个保护区都非常重要或者是有同时着火的可能，为了确保安全，在每个防护区各自设置气体灭火系统保护，称为单元独立灭火系统。
（3）无管网灭火系统。无管网灭火系统是指将灭火剂储存容器、控制和释放部件等组合装配在一起的小型、轻便灭火系统。这种系统没有管网或只有一段短管，这种系统可放在保护区内也可放在保护区的隔墙外，通过短管将喷头伸进保护区内。
本建筑在地下室设有泵房一间、强配电室一间及空调机房一间。在一楼设有控制室一间，在二楼设有档案室一间。这些房间都不适合用水喷淋灭火系统，故设计中采用二氧化碳灭火系统。单元独立系统见图2。
图2 单元独立系统示意图
6.结束语
综上所述，高层建筑消防自动灭火系统的设计是一项综合性的工作。它包括自动喷水灭火系统设计、消火栓灭火系统设计和二氧化碳灭火系统设计。建筑消防系统的设计问题应得到充分的重视，设计人员应严格按照有关规范的要求进行设计，采用先进的、实用的消防安全技术，尽可能避免建筑火灾事故的发生。
参考文献：
[1] 刘仕杰；梁鸿超，浅谈高层建筑自动喷淋灭火系统的设计[J].城市建设理论研究，2012年第22期.
[2] 田书群；申达峰，高层建筑自动喷水灭火系统设计研析[J].甘肃科技，2009年第17期.