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【摘 要】结合漳州长泰文体中心博物馆项目，简单阐述了自动消防水泡系统的基本原理及设计依据，详细介绍了自动消防水泡系统在博物馆中的应用，并总结了系统的优点及局限性。
【关键词】博物馆；消防水炮；自动灭火
1.引言
随着经济技术的不断发展，越来越多的大空间建筑拔地而起，如会展中心、博物馆、展览馆、影剧院等。该类建筑单层及多层的建筑面积超大、净空高度很高，并且由于使用功能的要求，建筑内部的空间不易分隔等。尤其对于净空高度特别大的建筑，闭式喷淋系统已经无法满足使用功能要求。一旦发生火灾，火灾蔓延快，扑救难度大，危险性极高。
根据《自动喷水灭火系统设计规范》（2005年版）6.1.1条文：采用闭式系统场所的最大净空高度不应大于表1的规定，仅用于保护室内钢屋架等建筑构件和设置货架内置喷头的闭式系统，不受此表规定的限制。
根据条文解释：闭式喷头的安装高度，要求满足“使喷头及时受热开放，并使开放喷头的洒水有效覆盖起火范围”的条件。超过上述高度，喷头将不能及时受热开放，而且喷头开放后的洒水可能达不到覆盖起火范围的预期目的，出现火灾在喷水范围之外蔓延的现象，使系统不能有效发挥控灭火的作用。所以结合表1的数据可看出，净高超出12m的场所，采用闭式喷淋系统已经很难满足使用需求。对于这类场所，可以采用智能灭火装置来控制初期火灾，达到迅速扑灭初期火灾的目的。
2.自动消防水炮的工作原理
消防水炮系统由消防炮体和现场控制器两部分组成。它的工作原理是通过前端探测系统对其控制范围内发生的火情进行监测和定位，一旦监测到有火情发生，立刻发出报警信号，同时发出联动控制信号，启动相应的消防联动设备并控制水炮动作开始喷水灭火。自动消防水炮的炮体由底座、进水管、回转体、集水管、射流调节环、手把和锁紧机构等组成，炮身可作水平回转和仰俯回转，并可实现定位。主要系统组件的外表面涂色宜为红色。
3.工程案例
3.1项目概况
长泰县文体中心工程由主体育场、综合体育馆、图书馆、博物馆、文化馆、科技馆、展览馆等七个场馆组成。建设用地面积175104.6m2，总建筑面积为134011.85m2。博物馆部为四层公共建筑，建筑高度22.25m，包含地面独立的博物馆及一层连通的车库、部分商业店铺及博物馆的辅助用房。一层屋顶平台作为室外活动广场。
本工程为多层公共建筑，按多层公共展览建筑进行消防设计。分别设室内外消火栓系统、自动喷淋系统（内高度超过12m的上空高大空间设置自动消防水炮喷水灭火系统）、水喷雾系统和建筑灭火器配置。该项目中，除了主体育场外，其他几个馆共用一套消防给水设备，如消防水泵、消防水箱和消防水池的设置。生活用水与消防用水使用同一水源。下面着重对该项目博物馆内自动消防水炮系统的设计加以详细说明。
3.2自动消防水泡系统的具体应用
《大空间智能型主动灭火系统技术规程》（CECS263-2009）里提到三种类型的智能灭火装置，分别是大空间智能灭火装置（简称大流量喷头）、自动扫描射水灭火装置和自动扫描射水高空水泡（简称水炮）灭火装置。第一种和第三种运用的较多。本工程采用的是第三种型式。
3.2.1设置区域
该项目博物馆内2至3层设有一个净空高度为13.2m的中庭，根据引言部分的叙述，中庭高度超过12m的公共建筑，自动喷水灭火系统已经很难及时扑灭和控制初期火灾。因此对该中庭采用自动消防水炮灭火系统。
3.2.2系统参数
系统采用标准型自动扫描射水高空水炮灭火装置，布置高度应保证消防炮的射流不受上部建筑结构件的影响，并保证有两股水射流同时到达被保护区域的任一位置。室内系统应采用湿式给水系统，消防炮位处应设置消防水泵启动按钮。设置消防炮平台时，其结构强度应能满足消防炮喷射反作用力的要求，结构设计应能满足消防炮正常使用要求。水炮系统从启动至泡沫喷射水或泡沫的时间不应大于5min。装置每个喷头标准流量5L/S，标准工作压力0.60MPa，标准圆形保护半径20m，最大安装高度20m，系统设计水量为10L/S，火灾延续时间为60分钟。一个智能型红外探测组件控制一个喷头，配水管设置水流指示器，末端设置模拟末端试水装置。
3.2.3设备参数
从市政人民西路管网引入一根DN200给水管，在基地红线范围内形成给水环状，作为生活和消防用水水源。
系统由消防泵房内消防水炮给水泵（两台，一用一备）供水，为稳压缓冲立式多级消防泵，并配有消防稳压设备，室外设水泵接合器2组。
本工程消防加压设备及消防水池均在文体中心基地内集中设置，按用水量最大区域计算消防水池用水量为1+3+5+9=688T。文化馆一层设745T消防水池（分两格），其中688T消防用水量平时不被动用（另57T为空调冷却水），消防水池补水时间不超过48h，一期于图书馆屋顶设18T消防水箱和喷淋增压设备。系统要设置成环状。火灾发生时，消防泵主泵及稳压泵接收信号后自启动从消防水池吸水，加压后供博物馆内消防水炮系统用水。
3.2.4系统控制
1）系统原理图
图1为消防水炮系统原理图。火灾发生时，信号传送到文化馆一层的消防泵，消防泵自动启动，将水由图书馆1层的消防水炮环网供至博物馆3层，同时置于梁下的消防水炮打开，瞄准着火点位置，开始喷水灭火。
2）灭火过程
①自动灭火过程：经过前端探测器巡检，只要探测到有火情发生，探测器就将收集到的信息传送到控制中心，处理主机先对信号进行确认再判断，待确认火情后发出报警信号，自动开启录像功能，记录现场情况，并拨打报警电话。另外同时将信号传送到消防水炮及其联动装置，并自行启动。系统控制消防水炮扫描并瞄准着火点位置，延迟数秒后启动相应的消防水泵和电动蝶阀，开始喷水灭火。当警报结束后，自动（或者手动，手动优先）关闭消防水泵及电动蝶阀。
②远程灭火过程：经过前端探测器巡检，只要探测到有火情发生，探测器就将收集到的信息传送到控制中心。消控室内相关工作人员通过系统强行切换过来的视频图像进一步确认火情，待火情确认后，通过集中控制操作台，控制消防炮瞄准着火点位置，启动相应的消防水泵和电动蝶阀，开始喷水灭火。
③现场手动灭火过程：现场人员发现火情后，通过着火现场消防水炮下设置的手动控制盘启动消防联动设施，并控制消防水炮瞄准着火点位置，启动相应消防水泵和电动蝶阀，开始喷水灭火。同时将信号传送到消控室。
3.2.5材料的使用
系统采用优质内外壁热镀锌钢管。不同管径和不同区域的管道连接方式均不同。主要有卡箍和法兰连接两种方式。
3.3消防水炮系统的优缺点
自动消防水炮灭火系统可以24小时全方位不间断监测火情，具有流量大、射程远、保护半径大、响应速度快等优点，对于扑灭早期火灾效果十分明显，但仍有自身的一些缺点。比如，在现场手动灭火过程中，从发现火情到系统开启喷水，所耗费的时间远远多于自动灭火过程。另外，相较于传统灭火系统，该系统造价比较高，目前还没有被普遍接受。但这些缺点都可以作为以后工作中研究发展的切入点。
4.小结
总之，随着大空间建筑形式的多样化、复杂化，该类型建筑的消防问题会被越来越多的人关注。而自动消防水炮系统近年来在此类建筑中的应用，为解决此类问题提供了很好的思路。另外，针对系统自身存在的不足，需要在工程实践中进一步的总结和完善，从而提高系统的可靠性。
【参考文献】
[1]《自动喷水灭火系统设计规范》GB.50084—2001（2005年版）
[2]《大空间智能型主动灭火系统技术规程》CECS263-
2009
[3]《建筑给水排水设计手册》（第2版）
[4]《固定消防炮灭火系统设计规范》GB.50338—2003
[5]徐飞，王慧等.基于CCD的大空间建筑中智能消防炮定位技术[J].消防科学与技术，2013.1（32）：56-58
【关键词】博物馆；消防水炮；自动灭火
1.引言
随着经济技术的不断发展，越来越多的大空间建筑拔地而起，如会展中心、博物馆、展览馆、影剧院等。该类建筑单层及多层的建筑面积超大、净空高度很高，并且由于使用功能的要求，建筑内部的空间不易分隔等。尤其对于净空高度特别大的建筑，闭式喷淋系统已经无法满足使用功能要求。一旦发生火灾，火灾蔓延快，扑救难度大，危险性极高。
根据《自动喷水灭火系统设计规范》（2005年版）6.1.1条文：采用闭式系统场所的最大净空高度不应大于表1的规定，仅用于保护室内钢屋架等建筑构件和设置货架内置喷头的闭式系统，不受此表规定的限制。
根据条文解释：闭式喷头的安装高度，要求满足“使喷头及时受热开放，并使开放喷头的洒水有效覆盖起火范围”的条件。超过上述高度，喷头将不能及时受热开放，而且喷头开放后的洒水可能达不到覆盖起火范围的预期目的，出现火灾在喷水范围之外蔓延的现象，使系统不能有效发挥控灭火的作用。所以结合表1的数据可看出，净高超出12m的场所，采用闭式喷淋系统已经很难满足使用需求。对于这类场所，可以采用智能灭火装置来控制初期火灾，达到迅速扑灭初期火灾的目的。
2.自动消防水炮的工作原理
消防水炮系统由消防炮体和现场控制器两部分组成。它的工作原理是通过前端探测系统对其控制范围内发生的火情进行监测和定位，一旦监测到有火情发生，立刻发出报警信号，同时发出联动控制信号，启动相应的消防联动设备并控制水炮动作开始喷水灭火。自动消防水炮的炮体由底座、进水管、回转体、集水管、射流调节环、手把和锁紧机构等组成，炮身可作水平回转和仰俯回转，并可实现定位。主要系统组件的外表面涂色宜为红色。
3.工程案例
3.1项目概况
长泰县文体中心工程由主体育场、综合体育馆、图书馆、博物馆、文化馆、科技馆、展览馆等七个场馆组成。建设用地面积175104.6m2，总建筑面积为134011.85m2。博物馆部为四层公共建筑，建筑高度22.25m，包含地面独立的博物馆及一层连通的车库、部分商业店铺及博物馆的辅助用房。一层屋顶平台作为室外活动广场。
本工程为多层公共建筑，按多层公共展览建筑进行消防设计。分别设室内外消火栓系统、自动喷淋系统（内高度超过12m的上空高大空间设置自动消防水炮喷水灭火系统）、水喷雾系统和建筑灭火器配置。该项目中，除了主体育场外，其他几个馆共用一套消防给水设备，如消防水泵、消防水箱和消防水池的设置。生活用水与消防用水使用同一水源。下面着重对该项目博物馆内自动消防水炮系统的设计加以详细说明。
3.2自动消防水泡系统的具体应用
《大空间智能型主动灭火系统技术规程》（CECS263-2009）里提到三种类型的智能灭火装置，分别是大空间智能灭火装置（简称大流量喷头）、自动扫描射水灭火装置和自动扫描射水高空水泡（简称水炮）灭火装置。第一种和第三种运用的较多。本工程采用的是第三种型式。
3.2.1设置区域
该项目博物馆内2至3层设有一个净空高度为13.2m的中庭，根据引言部分的叙述，中庭高度超过12m的公共建筑，自动喷水灭火系统已经很难及时扑灭和控制初期火灾。因此对该中庭采用自动消防水炮灭火系统。
3.2.2系统参数
系统采用标准型自动扫描射水高空水炮灭火装置，布置高度应保证消防炮的射流不受上部建筑结构件的影响，并保证有两股水射流同时到达被保护区域的任一位置。室内系统应采用湿式给水系统，消防炮位处应设置消防水泵启动按钮。设置消防炮平台时，其结构强度应能满足消防炮喷射反作用力的要求，结构设计应能满足消防炮正常使用要求。水炮系统从启动至泡沫喷射水或泡沫的时间不应大于5min。装置每个喷头标准流量5L/S，标准工作压力0.60MPa，标准圆形保护半径20m，最大安装高度20m，系统设计水量为10L/S，火灾延续时间为60分钟。一个智能型红外探测组件控制一个喷头，配水管设置水流指示器，末端设置模拟末端试水装置。
3.2.3设备参数
从市政人民西路管网引入一根DN200给水管，在基地红线范围内形成给水环状，作为生活和消防用水水源。
系统由消防泵房内消防水炮给水泵（两台，一用一备）供水，为稳压缓冲立式多级消防泵，并配有消防稳压设备，室外设水泵接合器2组。
本工程消防加压设备及消防水池均在文体中心基地内集中设置，按用水量最大区域计算消防水池用水量为1+3+5+9=688T。文化馆一层设745T消防水池（分两格），其中688T消防用水量平时不被动用（另57T为空调冷却水），消防水池补水时间不超过48h，一期于图书馆屋顶设18T消防水箱和喷淋增压设备。系统要设置成环状。火灾发生时，消防泵主泵及稳压泵接收信号后自启动从消防水池吸水，加压后供博物馆内消防水炮系统用水。
3.2.4系统控制
1）系统原理图
图1为消防水炮系统原理图。火灾发生时，信号传送到文化馆一层的消防泵，消防泵自动启动，将水由图书馆1层的消防水炮环网供至博物馆3层，同时置于梁下的消防水炮打开，瞄准着火点位置，开始喷水灭火。
2）灭火过程
①自动灭火过程：经过前端探测器巡检，只要探测到有火情发生，探测器就将收集到的信息传送到控制中心，处理主机先对信号进行确认再判断，待确认火情后发出报警信号，自动开启录像功能，记录现场情况，并拨打报警电话。另外同时将信号传送到消防水炮及其联动装置，并自行启动。系统控制消防水炮扫描并瞄准着火点位置，延迟数秒后启动相应的消防水泵和电动蝶阀，开始喷水灭火。当警报结束后，自动（或者手动，手动优先）关闭消防水泵及电动蝶阀。
②远程灭火过程：经过前端探测器巡检，只要探测到有火情发生，探测器就将收集到的信息传送到控制中心。消控室内相关工作人员通过系统强行切换过来的视频图像进一步确认火情，待火情确认后，通过集中控制操作台，控制消防炮瞄准着火点位置，启动相应的消防水泵和电动蝶阀，开始喷水灭火。
③现场手动灭火过程：现场人员发现火情后，通过着火现场消防水炮下设置的手动控制盘启动消防联动设施，并控制消防水炮瞄准着火点位置，启动相应消防水泵和电动蝶阀，开始喷水灭火。同时将信号传送到消控室。
3.2.5材料的使用
系统采用优质内外壁热镀锌钢管。不同管径和不同区域的管道连接方式均不同。主要有卡箍和法兰连接两种方式。
3.3消防水炮系统的优缺点
自动消防水炮灭火系统可以24小时全方位不间断监测火情，具有流量大、射程远、保护半径大、响应速度快等优点，对于扑灭早期火灾效果十分明显，但仍有自身的一些缺点。比如，在现场手动灭火过程中，从发现火情到系统开启喷水，所耗费的时间远远多于自动灭火过程。另外，相较于传统灭火系统，该系统造价比较高，目前还没有被普遍接受。但这些缺点都可以作为以后工作中研究发展的切入点。
4.小结
总之，随着大空间建筑形式的多样化、复杂化，该类型建筑的消防问题会被越来越多的人关注。而自动消防水炮系统近年来在此类建筑中的应用，为解决此类问题提供了很好的思路。另外，针对系统自身存在的不足，需要在工程实践中进一步的总结和完善，从而提高系统的可靠性。
【参考文献】
[1]《自动喷水灭火系统设计规范》GB.50084—2001（2005年版）
[2]《大空间智能型主动灭火系统技术规程》CECS263-
2009
[3]《建筑给水排水设计手册》（第2版）
[4]《固定消防炮灭火系统设计规范》GB.50338—2003
[5]徐飞，王慧等.基于CCD的大空间建筑中智能消防炮定位技术[J].消防科学与技术，2013.1（32）：56-58