论文部分内容阅读
摘 要：在市场经济的引导下，我国社会经济的发展在不断的壮大，城市化进程的不断加快，也使建筑业的发展不断加快。随着大型公共建筑的增多，越来越多的大空间场所在其中得到的应用，大空间场所是指建筑物内净空高度超过8m的场所。这种场所一般是为了大型活动所使用的，人流量也相对较大，保证场所的安全就是建设中一项关键的任务，尤其是消防安全工作。随着社会的发展，城市消防工作已经成为人们关注的焦点之一，传统的室内自动喷淋灭火系统已经不能满足民用建筑中大空间火灾消防的需要，灭火性能更高的大空间主动灭火装置日益受到人们青睐，并逐渐应用在各大民用建筑中。本文通过分析民用建筑中大空间主动灭火装置的类别、构成及其技术参数，来探讨其设计及应用。
关键词：民用建筑；大空间；主动灭火；装置；设计
中图分类号：TU24 文献标识码： A
随着国民经济和社会生产的发展，我国民用建筑中也涌现越来越多的大空间场所，因而也对消防灭火装置提出了新的要求。大空间主动灭火装置在发生火灾时能探测火情并主动采取喷水灭火措施，从而在一定程度上减轻了火灾隐患，增加了民用建筑中大空间的安全系数。
一、民用建筑高大空间的概念及灭火技术
1.1 高大空间的概念
所谓高大空间，是指民用建筑物中内部空间高度不小于8m，或者工业建筑中内部空间高度不小于9m，而在类似仓库的建筑中，则主要是指内部高度不小于12m的建筑物。本文中主要讨论关于民用建筑的高大空间的消防灭火系统设计。
传统的消防灭火系统主要有消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统等，对于民用建筑的高大空间，传统主要采用消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统保护。消火栓受水枪反作用力的限制，充实水柱难以超过17m，即使在仰角60。时，也难以保护高度超过15．7m的上部空间。自动喷水灭火系统中的普通闭式喷头，由于受热开放时间和水滴动量的限制，在现行规范中最大保护高度为12m；对于开式喷头，虽然规范中未限制保护高度，但在工程设计实践中，笔者发现对该类工程由于作用面积的限制，分区域控制较为困难，在面积大特别是不规整的高大空间中很难做出合理的设计，也相应增大了消防用水量。
1.2 高大空间的灭火技术
近年来发展的高大空间灭火技术，主要有智能型主动喷水灭火装置(以下简称灭火装置)和消防炮。灭火装置一般分为自动扫描射水高空水炮灭火装置、自动扫描射水灭火装置和大空间智能灭火装置。同自动喷水灭火系统一样，灭火装置按不同的危险等级，有不同的布置间距。自动扫描射水高空水炮灭火装置按一门高空水炮水射流量到达保护区任何一个区域确定，设计流量为5~45L/s(按同时开启的喷头数取1~9个计算)；而大空间智能灭火装置的设计流量为5~80L/s(按同时开启的喷头数取1~16个计算)；而自动扫描射水灭火装置因为喷头安装高度为2.5~6米，不在本次讨论范围。消防炮喷射流量均大于16L／s，主要有20L／s、30L／s、40L／s三种，由于喷射流量大，灭火效果好，特别是自动消防炮，是一种能自动完成火灾探测、火源瞄准，能早期灭火的新设备，在高大空间中使用较多。
二、大空间中传统灭火装置的问题
2.1火灾的探测问题
传统的灭火装置使用的探测器是感温探测器和感烟探测器，但其仅在净空高度在8~12m以下时适用。在场所净空高度大于 12m 时，火焰探测器便可以发挥作用，但其仍存在一些不足之处。火焰探测器分为紫外火焰探测器和红外火焰探测器。紫外火焰探测器对火焰的紫外辐射具有很强的敏感度。通常，紫外信号波长大约为 1.85nm，波长较短，具有很强的穿透力，使得其具有较远的作用距离。研究證明，紫外火焰探测器在30m高处对半径为30m的火焰信号的具有很灵敏的反应。但是，单一的紫外探测器非常容易受到电焊、碘钨灯等弧光的干扰，从而影响其正常使用。红外火焰探测器的工作波长为 3.5~4.5μm，也具有很高的灵敏度，在30m高处对半径为30m的火焰信号有着灵敏的反应，但其很容易受到振动、电磁波和其他热源的干扰，从而影响其正常工作。
2.2灭火能力问题
灭火能力亦即用于灭火的水滴透过火舌到达燃烧物质的表面的穿透能力，在数学计量公式中，灭火能力与水滴的动量有关，亦即水滴的质量与水滴的速度的乘积。因此，要想提高灭火装置的灭火能力，必须采取措施提高水滴的质量或水滴穿透火舌的速度。但是大空间往往具有较高的高度，较易受到空气浮力的影响，受到空气浮力的影响较大。传统的灭火装置水滴较为分散，因而水滴质量较小，而且水滴透过火舌时的速度不高，因而使得喷水很难穿过火焰，到达燃烧物质的表面，因而灭火性能不佳。
2.3灭火时间问题
当大空间发生火灾时，火势蔓延速度往往较快，因而对于火灾应当及早发现并采取灭火措施。传统灭火装置的喷头对于环境条件有较高的要求，因而对火灾的反响时间较长，在一定程度上未能及时遏制火灾的蔓延。
2.4联动速度问题
消防系统不仅需要具有灭火的功能，还要能及时探测火情，在危急时刻进行报警，帮助引导人员逃生，只有系统联动速度够快，才能及时很好地实现上述性能。
2.5重复启闭问题
通常情况下，大空间的消防设施的安装都有一定难度，而且安装也会耗费较多资金。因此，如果灭火装置能够重复启闭和使用，将使得大空间的灭火装置利用效率更高。
2.6用水问题
通常，大空间场所的装修都较为美观，场所较大，空间较高，在遇到火灾时对水量需求很大，而其场所内水箱水池的水量不是很多，因而，在灭火时，必须注意节约用水，尽量减少用水损失。
三、大空间建筑火灾特点分析
一般情况下，在大空间的建筑中发生的火灾都很容易将火势扩大，因为在这种大空间的建筑里阻隔相对较少，对火势的蔓延没有阻碍，火势一旦蔓延对消防工作的要求就非常高，而且要彻底消灭就比较困难。在民用建筑中的大空间建筑中，它的净空高度一般都超过 8m，所以火势出现后，一般的自动洒水系统是完全没有什么作用的，洒水功能也对其火灾无能为力。一般建筑物室内发生火灾时，可燃物很容易都会燃烧完全，使得室内温度骤然上升，而大空间中的可燃物的燃烧难以完全进行，因而一般不容易发生轰然现象，所以温度上升较为缓慢，烟气温度也不会很高。
四、大空间主动灭火装置的设计
大空间主动灭火装置可分为三类：大空间智能灭火装置、自动扫描射水灭火装置和自动扫描射水高空水炮灭火装置。灭火系统由智能型灭火装置、信号阀组、水流指示器等组件以及管道、供水设施等组成。在大空间场所发生火灾时，主动灭火装置能主动探测火情，并进行喷水，扑灭火灾（见表1、表2和表3）。
表1主动灭火装置的分类及其适用范围
表2标准型大空间智能灭火装置的基本设计参数
表3标准型自动扫描射水高空水炮的基本设计参数
五、大空间主动灭火装置设计时需要注意的问题
5.1选择方面
基于高大空间的建筑结构特殊性，在对其进行灭火设备设施的选择时，需要充分考虑到高大空间的高度较大这一问题。通常在高大空间的消防灭火设施的应用中，主要有两种方式。其一为消火栓系统保护，但要求其高度必须要大于消火栓实际产生水柱的保护范围内。其二是设置消火栓并安装自动喷水灭火系统保护装置，要求其高度必须要高于闭式喷头保护的范围。
5.2设计方面
在民用建筑的高大空间中自动灭火装置一定要保证其具有较高的感应度和灵敏度，这样才能在火灾发生之初做出对快的反应，并且要做到有效探测火情，判断火源的位置，只有这样才能做好消防工作的第一步。在对灭火装置进行设计时要尽量保证探测区的范围较大，并且要保证在灭火时洒水装置应能跨越障碍物的遮挡，保证其在发生火灾区域内的灭火质量。通常，其供水管网与喷淋系统合用，尽量使供水装置的供水时间能保持大于1h，在探测到火情时，灭火装置应能实施人工或自动启闭功能和自动报警功能。
但是由于大空间自动水灭火系统的自动控制方式均采用电控，在可靠性方面比采用机械控制方式的自动喷水灭火系统要低，势必会引起误喷现象的增加。所以，笔者认为在一定条件下，应优先考虑使用自动喷水灭火系统。在《自动喷水灭火系统设计规范》中，设置的净空高度已经达到了12米，而《民用建筑水灭火系统设计规程》中更是达到了18米。由此可见，规范还是建议优先使用更加可靠的自动喷水灭火系统。
5.3管理方面
民用建筑中的高大空间的灭火系统一般都配备完善，并且都是较为精密的仪器，但是也有一定的问题就是，这些精密仪器比较容易受到外界问题的干扰，而造成无法正常工作，由此可见在对灭火装置的管理问题上一定要加强，定期进行零部件检查，实施联动测试，保证其各组件运行良好，从而保障其工作质量。
6结束语
综上所述，在对民用建筑中的高大空间进行消防灭火系统设计安装时，必须要全面综合考虑，确定所选用的灭火装置系统能够满足有关规定要求和实际的消防需要。而对于目前常用的智能型灭火装置以及消防炮系统来讲，都具有其各自的优点与缺点，在使用中必须要结合实际建筑内部结构，对其不足之处加以安装辅助消防设施的处理，以全面保障高大空间的消防安全。由于《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》只是广东省的地方性规范，故在采用大空间智能灭火系统时，应咨询当地消防审批部门后方可进行设计。
参考文献
[1]刘 宁.大空间智能灭火系统设计的探讨[J].甘肃农业，2008（8）.
[2]朱海军.大空间智能型主动喷水灭火系统消防联动控制[J].建筑电气，2012（8）.
[3]马 丽，金秀芬，李树林.浅谈大空间智能灭火系统[J].消防科学与技术，2006（S1）.
关键词：民用建筑；大空间；主动灭火；装置；设计
中图分类号：TU24 文献标识码： A
随着国民经济和社会生产的发展，我国民用建筑中也涌现越来越多的大空间场所，因而也对消防灭火装置提出了新的要求。大空间主动灭火装置在发生火灾时能探测火情并主动采取喷水灭火措施，从而在一定程度上减轻了火灾隐患，增加了民用建筑中大空间的安全系数。
一、民用建筑高大空间的概念及灭火技术
1.1 高大空间的概念
所谓高大空间，是指民用建筑物中内部空间高度不小于8m，或者工业建筑中内部空间高度不小于9m，而在类似仓库的建筑中，则主要是指内部高度不小于12m的建筑物。本文中主要讨论关于民用建筑的高大空间的消防灭火系统设计。
传统的消防灭火系统主要有消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统等，对于民用建筑的高大空间，传统主要采用消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统保护。消火栓受水枪反作用力的限制，充实水柱难以超过17m，即使在仰角60。时，也难以保护高度超过15．7m的上部空间。自动喷水灭火系统中的普通闭式喷头，由于受热开放时间和水滴动量的限制，在现行规范中最大保护高度为12m；对于开式喷头，虽然规范中未限制保护高度，但在工程设计实践中，笔者发现对该类工程由于作用面积的限制，分区域控制较为困难，在面积大特别是不规整的高大空间中很难做出合理的设计，也相应增大了消防用水量。
1.2 高大空间的灭火技术
近年来发展的高大空间灭火技术，主要有智能型主动喷水灭火装置(以下简称灭火装置)和消防炮。灭火装置一般分为自动扫描射水高空水炮灭火装置、自动扫描射水灭火装置和大空间智能灭火装置。同自动喷水灭火系统一样，灭火装置按不同的危险等级，有不同的布置间距。自动扫描射水高空水炮灭火装置按一门高空水炮水射流量到达保护区任何一个区域确定，设计流量为5~45L/s(按同时开启的喷头数取1~9个计算)；而大空间智能灭火装置的设计流量为5~80L/s(按同时开启的喷头数取1~16个计算)；而自动扫描射水灭火装置因为喷头安装高度为2.5~6米，不在本次讨论范围。消防炮喷射流量均大于16L／s，主要有20L／s、30L／s、40L／s三种，由于喷射流量大，灭火效果好，特别是自动消防炮，是一种能自动完成火灾探测、火源瞄准，能早期灭火的新设备，在高大空间中使用较多。
二、大空间中传统灭火装置的问题
2.1火灾的探测问题
传统的灭火装置使用的探测器是感温探测器和感烟探测器，但其仅在净空高度在8~12m以下时适用。在场所净空高度大于 12m 时，火焰探测器便可以发挥作用，但其仍存在一些不足之处。火焰探测器分为紫外火焰探测器和红外火焰探测器。紫外火焰探测器对火焰的紫外辐射具有很强的敏感度。通常，紫外信号波长大约为 1.85nm，波长较短，具有很强的穿透力，使得其具有较远的作用距离。研究證明，紫外火焰探测器在30m高处对半径为30m的火焰信号的具有很灵敏的反应。但是，单一的紫外探测器非常容易受到电焊、碘钨灯等弧光的干扰，从而影响其正常使用。红外火焰探测器的工作波长为 3.5~4.5μm，也具有很高的灵敏度，在30m高处对半径为30m的火焰信号有着灵敏的反应，但其很容易受到振动、电磁波和其他热源的干扰，从而影响其正常工作。
2.2灭火能力问题
灭火能力亦即用于灭火的水滴透过火舌到达燃烧物质的表面的穿透能力，在数学计量公式中，灭火能力与水滴的动量有关，亦即水滴的质量与水滴的速度的乘积。因此，要想提高灭火装置的灭火能力，必须采取措施提高水滴的质量或水滴穿透火舌的速度。但是大空间往往具有较高的高度，较易受到空气浮力的影响，受到空气浮力的影响较大。传统的灭火装置水滴较为分散，因而水滴质量较小，而且水滴透过火舌时的速度不高，因而使得喷水很难穿过火焰，到达燃烧物质的表面，因而灭火性能不佳。
2.3灭火时间问题
当大空间发生火灾时，火势蔓延速度往往较快，因而对于火灾应当及早发现并采取灭火措施。传统灭火装置的喷头对于环境条件有较高的要求，因而对火灾的反响时间较长，在一定程度上未能及时遏制火灾的蔓延。
2.4联动速度问题
消防系统不仅需要具有灭火的功能，还要能及时探测火情，在危急时刻进行报警，帮助引导人员逃生，只有系统联动速度够快，才能及时很好地实现上述性能。
2.5重复启闭问题
通常情况下，大空间的消防设施的安装都有一定难度，而且安装也会耗费较多资金。因此，如果灭火装置能够重复启闭和使用，将使得大空间的灭火装置利用效率更高。
2.6用水问题
通常，大空间场所的装修都较为美观，场所较大，空间较高，在遇到火灾时对水量需求很大，而其场所内水箱水池的水量不是很多，因而，在灭火时，必须注意节约用水，尽量减少用水损失。
三、大空间建筑火灾特点分析
一般情况下，在大空间的建筑中发生的火灾都很容易将火势扩大，因为在这种大空间的建筑里阻隔相对较少，对火势的蔓延没有阻碍，火势一旦蔓延对消防工作的要求就非常高，而且要彻底消灭就比较困难。在民用建筑中的大空间建筑中，它的净空高度一般都超过 8m，所以火势出现后，一般的自动洒水系统是完全没有什么作用的，洒水功能也对其火灾无能为力。一般建筑物室内发生火灾时，可燃物很容易都会燃烧完全，使得室内温度骤然上升，而大空间中的可燃物的燃烧难以完全进行，因而一般不容易发生轰然现象，所以温度上升较为缓慢，烟气温度也不会很高。
四、大空间主动灭火装置的设计
大空间主动灭火装置可分为三类：大空间智能灭火装置、自动扫描射水灭火装置和自动扫描射水高空水炮灭火装置。灭火系统由智能型灭火装置、信号阀组、水流指示器等组件以及管道、供水设施等组成。在大空间场所发生火灾时，主动灭火装置能主动探测火情，并进行喷水，扑灭火灾（见表1、表2和表3）。
表1主动灭火装置的分类及其适用范围
表2标准型大空间智能灭火装置的基本设计参数
表3标准型自动扫描射水高空水炮的基本设计参数
五、大空间主动灭火装置设计时需要注意的问题
5.1选择方面
基于高大空间的建筑结构特殊性，在对其进行灭火设备设施的选择时，需要充分考虑到高大空间的高度较大这一问题。通常在高大空间的消防灭火设施的应用中，主要有两种方式。其一为消火栓系统保护，但要求其高度必须要大于消火栓实际产生水柱的保护范围内。其二是设置消火栓并安装自动喷水灭火系统保护装置，要求其高度必须要高于闭式喷头保护的范围。
5.2设计方面
在民用建筑的高大空间中自动灭火装置一定要保证其具有较高的感应度和灵敏度，这样才能在火灾发生之初做出对快的反应，并且要做到有效探测火情，判断火源的位置，只有这样才能做好消防工作的第一步。在对灭火装置进行设计时要尽量保证探测区的范围较大，并且要保证在灭火时洒水装置应能跨越障碍物的遮挡，保证其在发生火灾区域内的灭火质量。通常，其供水管网与喷淋系统合用，尽量使供水装置的供水时间能保持大于1h，在探测到火情时，灭火装置应能实施人工或自动启闭功能和自动报警功能。
但是由于大空间自动水灭火系统的自动控制方式均采用电控，在可靠性方面比采用机械控制方式的自动喷水灭火系统要低，势必会引起误喷现象的增加。所以，笔者认为在一定条件下，应优先考虑使用自动喷水灭火系统。在《自动喷水灭火系统设计规范》中，设置的净空高度已经达到了12米，而《民用建筑水灭火系统设计规程》中更是达到了18米。由此可见，规范还是建议优先使用更加可靠的自动喷水灭火系统。
5.3管理方面
民用建筑中的高大空间的灭火系统一般都配备完善，并且都是较为精密的仪器，但是也有一定的问题就是，这些精密仪器比较容易受到外界问题的干扰，而造成无法正常工作，由此可见在对灭火装置的管理问题上一定要加强，定期进行零部件检查，实施联动测试，保证其各组件运行良好，从而保障其工作质量。
6结束语
综上所述，在对民用建筑中的高大空间进行消防灭火系统设计安装时，必须要全面综合考虑，确定所选用的灭火装置系统能够满足有关规定要求和实际的消防需要。而对于目前常用的智能型灭火装置以及消防炮系统来讲，都具有其各自的优点与缺点，在使用中必须要结合实际建筑内部结构，对其不足之处加以安装辅助消防设施的处理，以全面保障高大空间的消防安全。由于《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》只是广东省的地方性规范，故在采用大空间智能灭火系统时，应咨询当地消防审批部门后方可进行设计。
参考文献
[1]刘 宁.大空间智能灭火系统设计的探讨[J].甘肃农业，2008（8）.
[2]朱海军.大空间智能型主动喷水灭火系统消防联动控制[J].建筑电气，2012（8）.
[3]马 丽，金秀芬，李树林.浅谈大空间智能灭火系统[J].消防科学与技术，2006（S1）.