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河北邯郸市城光房地产开发有限公司 056004
摘要： 介绍了高压细水雾灭火系统的灭火机理，结合国内外的冷喷试验内容及结果，提出了高压细水雾灭火系统应用范围及适合扑灭的电气火灾，最后提出了高压细水灭火系统应用于电气场所过程中存在的问题及解决方案。
关键词：电气机房 高压细水雾 试验 问题
上世纪80年代末细水雾作为最具潜力的哈龙气体替代获得广泛关注；国家标准送审稿中，其定义为：水在最小设计工作压力下，经喷头喷出并在喷头轴线向下1.0m处的平面上形成的直径DV0.50小于200μm，DV0.50小于400μm的水雾滴。NFPA750中的定义为：在喷头最小设计工作压力的作用下，雾滴流量累积分布Dv0.99小于1000μm的水喷雾。
1 高压细水雾灭火机理
1.1 高效吸热降温
高压细水雾雾滴直径小，有较大的比表面积，具有很好的热交换效率。细小水滴吸收热量可快速被蒸发，而且在蒸发过程中细小水滴进而吸收更多的热量。
1.2. 局部窒息
细水雾喷入火场后，迅速蒸发形成水蒸气，体积急剧膨胀，排挤空气，在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入。当燃烧物周围的氧气浓度降到一定水平时，火焰将被窒息、熄灭。
1.3. 阻隔辐射热
细水雾喷入火场后，蒸发形成的水蒸气迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力，能够有效抑制辐射热引燃周围其他物品，有效防止火灾蔓延。
由此可见，高压细水雾即可高效吸热，又可局部窒息灭火，兼具水雾灭火和气体灭火的双重优势。
2 电气用房灭火相关规范的规定
变电房、变电站、弱电室、机房的燃烧介质均为电线电缆，属于E类火灾，为电气用房主要火灾形式；
北京市地方性规范《细水雾灭火系统设计、施工、验收规范》DBJ01-74-2003
第1.0.4条规定细水雾灭火可用于扑救下列场所的室内火灾：
1.0.4.3 电力变压器火灾；
1.0.4.4 计算机房、通信机房、控制室等火灾；
1.0.4.6 配电室、电缆夹层、电缆隧道、柴油发电机房等；
另外在国标《细水雾灭火系统技术规范》送审稿3.1.7条中规定了可扑灭火灾包括：油浸电力变压器室，液压站，润滑油站（库），柴油发电（发动）机室，燃油锅炉房等；电气设备间，电缆隧道，电缆夹层；计算机房，通讯机房等；
可以看出规范规定的高压细水雾的保护电气范围主要为：电力变压器、配电室、电气设备间、电缆夹层、电缆隧道、柴油发电机房、柴油发电（发动）机室、计算机房、通讯机房；但规范对每种场所的应用条件没有给出具体要求，尤其是在国家规范没有正式颁布的情况下，设计时感到没有依据，因此探究我国当前经济条件下，高压细水雾可保护电气用房的范围及条件就显得十分有必要。
3 试验与分析
高压细水雾灭火系统用于保护电气用房是否安全？需要从两个方面考虑：1. 对火场附近的逃生及消防人员有无生命威胁，即发生漏电触电的几率有多大；2. 对火场中的电器设备有无损坏，即发生破坏性放电的可能性。
3.1. 高压电气设备冷喷试验
西班牙某公司进行了高压细水雾灭火系统对带电金属板影响的试验。
3.1.1泄露电测量
喷头固定在支架上，喷头中心距离1mX1m金属板的距离为1m，而且喷头朝向金属板正中心，喷头与灭火系统的其他部分电气隔离，并经一个毫安表接地，支架和系统的其他部分通过另一毫安表接地，在金属板和地之间施加高压，然后开启高压细水雾灭火系统，毫安表测量泄漏电流。测试结果如下：
泄漏电流 喷头 支架
初始值 267μA 315μA
最大值 316μA 420μA
可以看出采用高压细水雾系统灭火后，系统的泄露电增加量很少，这种电流强度对人体基本是没有危险的（一般情况下认为，10mA电流对人体是有危险的）
3.1.2绝缘性能测试
该试验测试在两个变压器高压电极之间喷放细水雾是否会发生破坏性放电，即电气设备是否会被损坏。
两个变压器高压电极采用两个相距700mm的直径为50mm的电极板来模拟。水雾喷头距离有两个电极板的中心1500mm，细水雾垂直于两个电极板形成的空间喷放。两个电极板间施加95KV，维持高电压的情况下，高压细水雾系统持续喷放120s，试验结果为：在两个电极板之间未发生破坏性放电。
由以上试验结果表明，冷喷试验的情况下，高压细水雾系统短时间喷放到带电运行的高压电气设备上，所检测的泄露电流不会危及人员安全，同时也不会引起破坏性的放电。在发生火灾的情况下，因在火场中，绝大部分水雾被汽化，对电气设备的影响应该更小。
3.2. 低压和弱电电气设备冷喷试验（计算机房、通讯机房）
在美国Hughes公司进行了一系列测试，在每个实验中，喷头安装在保护区吊顶的中央，测试时间为10～15min之间。
在试验中测试了三种类型的电气设备：个人电脑；无覆盖层的电路板；外置调制解调器。三种类型的设备全部经历不同程度的细水雾暴露试验。电脑设备只是由自己的标准外壳保护（IP20），电路板和调制解调器要么未受保护或保护在不同类型的IEC IP的罩内。
在个人电脑试验中，除显示器之外，细水雾对个人电脑组件无不良影响，其中一次直接的暴露喷放试验中，显示器失灵。
电路板试验中，在无防护状态中，电路板被严重损坏；在防护等级为IP20，IP24时，电路板仅有轻微影响；在防护等级为IP54，IP55，IP66时，电路板没有影响。 在外接调制解调器试验中，在无保护，调制解调器不带外壳的情形下，调制解调器关闭，试验后不能重启；在无保护，调制解调器带外壳的情形下，调制解调器有些关闭，测试后能重启；在IP20 带外壳的情形下，制解调器有些关闭，测试后能重启；在IP24的情形下，制解调器无任何影响，所有的在测试中正常工作。
结论：电气设备的防护等级达到IP22以上时，可以减少细水雾系统异常喷放对电气设备的影响或对设备的破坏。
3.3. 柴油发电机的冷喷试验
波兰采用IP23等级的船用发电机，选用系统为SPU泵组式系统，使用60bar的开式喷头，系统动作了23分钟，发电机运行正常。
4 结论
以上分析可知，国外对高压细水雾系统扑灭高压电气机房火灾进行了一系列实验，表明高压细水雾系统可用于扑灭高压电气火灾；而国内目前这方面的研究应用较少。国内外对计算机房、通讯机房、柴油发电机房等都进行了相应的试验研究，表明在一定的条件下，高压细水雾系统可在扑灭电气火灾的同时，较少对电气设备的破坏。
因此低压和弱电场所，当电气设备防护等级IP22及以上时，对电气设备基本没有损害。实际工程应用中，弱电机房、柴油发电机房等可通过增加设备的防护等级，来减少和避免水雾喷放过程中对设备的损害，因此采用高压细水雾灭火系统是完全可行的。
然而对于建筑物的中心高压配电室应该慎重采用，虽然前述试验有研究过，毕竟喷放时间较短，且是在特定的条件下进行，实际灭火过程中，灭火时间是完全不可控的；另外因为核心的变配电室发生火灾后漏电几率无法预估，电气设备烧毁损失较大，对救援人员的威胁也是没办法预估的，建议慎重采用该系统。
参考文献
1 NFPA750 Standard on water mist fire protection system. 2006
2 杨琦，丛北华，钱宗秋.高压细水雾对防火玻璃的冷却功效试验与应用.给水排水，2011，37（5） 74～76
3 董书亮.高压细水雾灭火系统在北京某档案馆的应用.给水排水，2010，33（6） 68～70
4 董加强. 船用高压细水雾喷头的设计与试验研究.东南大学硕士论文，2006
5. 周华， 邓东等. 高压单相流细水雾灭火系统研制及实验研究. 消防科学与技术， 2004，23（4） 351～353
摘要： 介绍了高压细水雾灭火系统的灭火机理，结合国内外的冷喷试验内容及结果，提出了高压细水雾灭火系统应用范围及适合扑灭的电气火灾，最后提出了高压细水灭火系统应用于电气场所过程中存在的问题及解决方案。
关键词：电气机房 高压细水雾 试验 问题
上世纪80年代末细水雾作为最具潜力的哈龙气体替代获得广泛关注；国家标准送审稿中，其定义为：水在最小设计工作压力下，经喷头喷出并在喷头轴线向下1.0m处的平面上形成的直径DV0.50小于200μm，DV0.50小于400μm的水雾滴。NFPA750中的定义为：在喷头最小设计工作压力的作用下，雾滴流量累积分布Dv0.99小于1000μm的水喷雾。
1 高压细水雾灭火机理
1.1 高效吸热降温
高压细水雾雾滴直径小，有较大的比表面积，具有很好的热交换效率。细小水滴吸收热量可快速被蒸发，而且在蒸发过程中细小水滴进而吸收更多的热量。
1.2. 局部窒息
细水雾喷入火场后，迅速蒸发形成水蒸气，体积急剧膨胀，排挤空气，在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入。当燃烧物周围的氧气浓度降到一定水平时，火焰将被窒息、熄灭。
1.3. 阻隔辐射热
细水雾喷入火场后，蒸发形成的水蒸气迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力，能够有效抑制辐射热引燃周围其他物品，有效防止火灾蔓延。
由此可见，高压细水雾即可高效吸热，又可局部窒息灭火，兼具水雾灭火和气体灭火的双重优势。
2 电气用房灭火相关规范的规定
变电房、变电站、弱电室、机房的燃烧介质均为电线电缆，属于E类火灾，为电气用房主要火灾形式；
北京市地方性规范《细水雾灭火系统设计、施工、验收规范》DBJ01-74-2003
第1.0.4条规定细水雾灭火可用于扑救下列场所的室内火灾：
1.0.4.3 电力变压器火灾；
1.0.4.4 计算机房、通信机房、控制室等火灾；
1.0.4.6 配电室、电缆夹层、电缆隧道、柴油发电机房等；
另外在国标《细水雾灭火系统技术规范》送审稿3.1.7条中规定了可扑灭火灾包括：油浸电力变压器室，液压站，润滑油站（库），柴油发电（发动）机室，燃油锅炉房等；电气设备间，电缆隧道，电缆夹层；计算机房，通讯机房等；
可以看出规范规定的高压细水雾的保护电气范围主要为：电力变压器、配电室、电气设备间、电缆夹层、电缆隧道、柴油发电机房、柴油发电（发动）机室、计算机房、通讯机房；但规范对每种场所的应用条件没有给出具体要求，尤其是在国家规范没有正式颁布的情况下，设计时感到没有依据，因此探究我国当前经济条件下，高压细水雾可保护电气用房的范围及条件就显得十分有必要。
3 试验与分析
高压细水雾灭火系统用于保护电气用房是否安全？需要从两个方面考虑：1. 对火场附近的逃生及消防人员有无生命威胁，即发生漏电触电的几率有多大；2. 对火场中的电器设备有无损坏，即发生破坏性放电的可能性。
3.1. 高压电气设备冷喷试验
西班牙某公司进行了高压细水雾灭火系统对带电金属板影响的试验。
3.1.1泄露电测量
喷头固定在支架上，喷头中心距离1mX1m金属板的距离为1m，而且喷头朝向金属板正中心，喷头与灭火系统的其他部分电气隔离，并经一个毫安表接地，支架和系统的其他部分通过另一毫安表接地，在金属板和地之间施加高压，然后开启高压细水雾灭火系统，毫安表测量泄漏电流。测试结果如下：
泄漏电流 喷头 支架
初始值 267μA 315μA
最大值 316μA 420μA
可以看出采用高压细水雾系统灭火后，系统的泄露电增加量很少，这种电流强度对人体基本是没有危险的（一般情况下认为，10mA电流对人体是有危险的）
3.1.2绝缘性能测试
该试验测试在两个变压器高压电极之间喷放细水雾是否会发生破坏性放电，即电气设备是否会被损坏。
两个变压器高压电极采用两个相距700mm的直径为50mm的电极板来模拟。水雾喷头距离有两个电极板的中心1500mm，细水雾垂直于两个电极板形成的空间喷放。两个电极板间施加95KV，维持高电压的情况下，高压细水雾系统持续喷放120s，试验结果为：在两个电极板之间未发生破坏性放电。
由以上试验结果表明，冷喷试验的情况下，高压细水雾系统短时间喷放到带电运行的高压电气设备上，所检测的泄露电流不会危及人员安全，同时也不会引起破坏性的放电。在发生火灾的情况下，因在火场中，绝大部分水雾被汽化，对电气设备的影响应该更小。
3.2. 低压和弱电电气设备冷喷试验（计算机房、通讯机房）
在美国Hughes公司进行了一系列测试，在每个实验中，喷头安装在保护区吊顶的中央，测试时间为10～15min之间。
在试验中测试了三种类型的电气设备：个人电脑；无覆盖层的电路板；外置调制解调器。三种类型的设备全部经历不同程度的细水雾暴露试验。电脑设备只是由自己的标准外壳保护（IP20），电路板和调制解调器要么未受保护或保护在不同类型的IEC IP的罩内。
在个人电脑试验中，除显示器之外，细水雾对个人电脑组件无不良影响，其中一次直接的暴露喷放试验中，显示器失灵。
电路板试验中，在无防护状态中，电路板被严重损坏；在防护等级为IP20，IP24时，电路板仅有轻微影响；在防护等级为IP54，IP55，IP66时，电路板没有影响。 在外接调制解调器试验中，在无保护，调制解调器不带外壳的情形下，调制解调器关闭，试验后不能重启；在无保护，调制解调器带外壳的情形下，调制解调器有些关闭，测试后能重启；在IP20 带外壳的情形下，制解调器有些关闭，测试后能重启；在IP24的情形下，制解调器无任何影响，所有的在测试中正常工作。
结论：电气设备的防护等级达到IP22以上时，可以减少细水雾系统异常喷放对电气设备的影响或对设备的破坏。
3.3. 柴油发电机的冷喷试验
波兰采用IP23等级的船用发电机，选用系统为SPU泵组式系统，使用60bar的开式喷头，系统动作了23分钟，发电机运行正常。
4 结论
以上分析可知，国外对高压细水雾系统扑灭高压电气机房火灾进行了一系列实验，表明高压细水雾系统可用于扑灭高压电气火灾；而国内目前这方面的研究应用较少。国内外对计算机房、通讯机房、柴油发电机房等都进行了相应的试验研究，表明在一定的条件下，高压细水雾系统可在扑灭电气火灾的同时，较少对电气设备的破坏。
因此低压和弱电场所，当电气设备防护等级IP22及以上时，对电气设备基本没有损害。实际工程应用中，弱电机房、柴油发电机房等可通过增加设备的防护等级，来减少和避免水雾喷放过程中对设备的损害，因此采用高压细水雾灭火系统是完全可行的。
然而对于建筑物的中心高压配电室应该慎重采用，虽然前述试验有研究过，毕竟喷放时间较短，且是在特定的条件下进行，实际灭火过程中，灭火时间是完全不可控的；另外因为核心的变配电室发生火灾后漏电几率无法预估，电气设备烧毁损失较大，对救援人员的威胁也是没办法预估的，建议慎重采用该系统。
参考文献
1 NFPA750 Standard on water mist fire protection system. 2006
2 杨琦，丛北华，钱宗秋.高压细水雾对防火玻璃的冷却功效试验与应用.给水排水，2011，37（5） 74～76
3 董书亮.高压细水雾灭火系统在北京某档案馆的应用.给水排水，2010，33（6） 68～70
4 董加强. 船用高压细水雾喷头的设计与试验研究.东南大学硕士论文，2006
5. 周华， 邓东等. 高压单相流细水雾灭火系统研制及实验研究. 消防科学与技术， 2004，23（4） 351～353