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摘要：水喷雾灭火系统是在自动喷水灭火系统的基础上发展起来的，利用水雾喷头在一定水压下将水流分解成细小水雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统。具有投资小、安全环保、操作方便的特点，在近年来的自动灭火系统中有广泛应用。本文首先分析了水喷雾的灭火机理，对其系统组成和系统控制方式进行了说明，然后从水雾喷头方面探讨了水喷雾系统设计的要点，最后对设计中需注意的问题进行了阐述。
关键词：水喷雾；系统设计；灭火；水雾喷头
Abstract: water spray extinguishing system is in the automatic sprinkler system developed on the basis of using water mist sprayer, in a certain water will flow down into tiny water droplets on fire or protective cooling of a stationary extinguishing system. With small investment, safe environmental protection, convenient operation characteristic, in recent years the automatic fire extinguishing system has wide application. This paper first analyzes the water spray extinguishing mechanism, the system composition and system control mode were explained, and then from the spray nozzle discussed water spray system design, the main points of the design, which need to pay attention to problem is discussed.
Keywords: water spray; System design; Fire; Spray nozzle
中圖分类号：N945.23文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、水喷雾灭火机理
水喷雾消防安全系统工作时，水通过专用的喷洒装置后，形成细小水雾形态，对火情进行扑灭和控制，由于形成的水雾非常细小，喷发到火灾现场时，水雾可以迅速汽化，因此可以有效的提高水的灭火效率，增加冷却效果，根据计算使用大约1千克水就可以在火灾现场吸收4504千焦耳的热量。所以，水喷雾消防装置可以通过物理和化学作用有效的控制、扑灭火情，冷却火灾现场。而且，水雾在火灾现场中可以迅速汽化，如果空气中包含35%以上的水蒸气时，可以有效隔离氧气，形成窒息效果，阻止燃烧。如果遇到引发火情的燃烧物是液体，而且不溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以对燃烧物起到冲击效果，形成乳化层并有效阻止液体燃烧；如果应用在引发火情的燃烧物是液体，而且可以溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以使用水稀释可燃液体，当可燃液体稀释到一定的程度时，就可以达到阻燃的作用，而且，水雾在蒸发时会吸取热量，降低可燃液体和火情现场的温度，更有效的扑灭火情。水喷雾消防装置主要就是通过冲击乳化、冷却降温、窒息、稀释的作用控制和扑灭火情。
二、水喷雾的系统组成及特点
（一）系统组成
水喷雾灭火系统由雨淋阀组、水源控制阀、试验阀、回流阀、管网、水雾喷头、火灾探测器、供水设备、控制柜等设备和组件组成。水雾喷头是系统的重要组件，用于灭火的水雾喷头压力不应小于0.35MPa；用于范虎冷却的压力不应小于0.2MPa。
（二）水喷雾特点
1、在以水为灭火剂的自动灭火系统中，水喷雾灭火系统是唯一兼有直接灭火和防护冷却功能的固定灭火系统。
2、水喷雾灭火（水滴直径不大于1000μm）的效率比自动喷水灭火系统的水滴（水滴直径2000-4000μm）高，耗水量较小。
3、水喷雾系统是直接向保护对象表面喷射水雾的方式实现其防护目的的，还具有乳化和稀释的作用。
4、水喷雾灭火系统对系统响应时间有明确的要求，用于灭火时间不应大于45s；用于液化石油气的生产、输送、装卸、储存设施的防护冷却，其响应时间不大于60s；其他场所的防护冷却的响应时间不大于300s。
从防护目的而言，水喷雾灭火系统依其效果可分为两类：一类是直接灭火；另一类是冷却防护。
三、水喷雾系统的控制
水喷雾灭火系统设有自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。所谓自动控制是指水喷雾灭火系统的火灾探测、报警部分与供水设备、雨淋阀组等部件自动联锁操作的控制方式；手动方式是人为远距离操作供水设备、雨淋阀组等系统组件的控制方式；应急方式是人为现场操纵供水设备、雨淋阀组等组件的控制方式。
自动控制有三种方式，一是湿式控制，即通过湿式先导管的自动喷水喷头受热爆破出水，雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀打开，压力开关动作，自动启动水泵向系统供水；二是干式控制，是通过干式先导管的自动喷水喷头受热爆破，喷头排气系统排压，气动驱动器侧压力下降，气动驱动器打开并排水，导致雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀打开，压力开关动作，自动启动水泵向系统供水；三是电气控制，是保护区内的火灾自动报警，系统探测到火灾后发出信号，打开雨淋阀的电磁阀，雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀开启，压力开关动作，自动启动水泵向系统供水。当采用自动控制方式时，为了安全起见，必须同时设置手动操作装置，并且手动操作装置应放在火灾发生时容易接近便于操作的地方。对于响应时间大于1分钟的，可以仅采用手动控制和应急操作两种控制方式。
四、系统设计要点
水喷雾灭火系统实际上是一个局部喷雾保护系统,喷雾喷头是要布置在被保护物的周围,使水雾包围覆盖容易发生火灾或需冷却的设备或装置。因此喷头的布置及有关的设计（计算）是水喷雾灭火系统设计中的非常重要和关键的问题。
（一）水雾喷头的布置
合理地布置水雾喷头,是保证系统有效工作的重要措施,也是系统设计中的一个相当重要的环节。
1、当保护对象为油浸式电力变压器时，水雾喷头布置应符合下列规定：水雾喷头应布置在变压器的周围，不宜布置在变压器顶部；保护变压器顶部的水雾不应直接喷向高压套管；
水雾喷头之间的水平距离与垂直距离应满足水雾锥相交的要求；油枕、冷却器、集油坑应设水雾喷头保护。
2、当保护对象为可燃气体和甲乙丙类液体储罐时水雾喷头与储罐外壁之间的距离不应大于0.7m。当保护对象为球罐时，水雾喷头布置尚应符合下列规定：水雾喷头的喷口应面向球心；水雾锥沿纬线方向应相交，沿经线方向应相接；当球罐的容积等于或大于1000m3时，水雾锥沿纬线方向应相交，沿经线方向宜相接，但赤道以上环管之间的距离不应大于3.6m；无防护层的球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头保护。
3、当保护对象为输送机皮带时，喷雾应完全包围输送机的机头、机尾和上、下行皮带。
4、水雾喷头、管道与电气设备带电（裸露）部分的安全净距应符合有关标准的规定。遵循电压越高距离越大的原则。
5、水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程。实际位置应在施工安装过程中进行调整，包括高度和喷头的角度的调整。
（二）水喷雾系统的计算
保护对象的水喷雾喷头数量应根据设计喷雾强度、保护面积和水雾喷头特性按规范计算确定。其布置应使水雾直接喷射和覆盖保护对象，当不能满足要求时应增加水雾喷头的数量。
设计喷雾强度和持续喷雾时间不应小于下表的规定：
（三）水雾喷头的工作压力
水雾喷头的工作压力，当用于灭火时不应小于0.35MPa，用于防护冷却时不应小于0.2MPa。
当管网最不利点水雾喷头的喷雾强度满足设计喷雾强度时，上游管网沿线水雾喷头的工作压力呈现越往上游越高的趋势，为使水雾喷头的喷雾强度趋于平均，需要在水雾喷头连接支管上设置减压装置，并通过水力计算确定减压装置节流孔径。从而达到理想的灭火效果。减压装置应满足以下要求：①管道采用减压孔板时宜采用圆缺型孔板。减压孔板的圆缺孔应位于管道底部，减压孔板前水平直管段的长度不应小于该段管道公称直径的两倍。②管道采用节流管时，节流管内水的流速不应大于20m/s，长度不宜小于1.0m，其公称直径宜按规定确定。
五、水喷雾系统设计中应注意的问题
（一）水喷雾灭火系统的排水问题
无论在室内或室外，凡是安装了水喷雾灭火系统都必须考虑如何排水的问题。有的发电机房，设计安装了喷雾灭火系统，却没有考虑如何排水，发电机房布置有许多通往配电房的电缆、电线，一旦被水淹没，后果不堪设想。所以工程在设计时，一旦确定下来要设计安装水喷雾灭火系统，那么，设计单位还应通知土建专业和给排水专业，考虑设计水喷雾灭火系统如何及时排水问题。
（二）设试验喷雾喷头
在室内安装了水喷雾灭火系统，往往调试时，都不太可能进行实物喷雾试验，为了解决这一矛盾，有工程在保护区外一个方便场所，另安装一个独立试验水喷雾喷头，并装压力表监测压力。调试时十分方便，喷头喷雾是否形成雾状，系统能否自动启动都一目了然。
（三）关于水喷雾系统的水质问题
由于水喷雾灭火系统，喷雾喷头是在一定压力下形成雾状，喷头孔径如果被杂物堵塞，一有可能出不来水；二有可能喷出的不再是雾状，所以雨淋阀前的管道应设置过滤器，当水雾喷头无滤网时，雨淋阀后的管道亦应设过滤器。过滤器滤网应采用耐腐蚀金属材料，滤网的孔径应为4.0～4.7目/cm2, 以保证系统能正常工作。
如果不是采用市政水, 而是天然供水, 或者打井供水, 那么水质问题更为突出。所以, 在设计水雾灭火系统时, 千万别忽视水质问题, 要通过建设方了解水源水质的情况。
结语
水喷雾自动灭火系统由于其用水量少、冷却和灭火效果好而得到了广泛的应用，水喷雾灭火系统的应用，使用水扑救油类和电气设备火灾变成了可能，除工业建筑的储油设施、电气设备等外，许多民用高层建筑燃气锅炉房、设备用房也已大量采用水喷雾灭火系统。因此其必然拥有广阔的发展前景。
参考文献
[1]刘斌.浅析水喷雾灭火系统设计[J].中国西部科技，2011.7.
[2]王健，李望望.水喷雾灭火系统设计及其发展[J].科技致富向导，2009.12.
[3]水喷雾系统设計规范GB50219-1995[S].中国建筑工业出版社，1995.
关键词：水喷雾；系统设计；灭火；水雾喷头
Abstract: water spray extinguishing system is in the automatic sprinkler system developed on the basis of using water mist sprayer, in a certain water will flow down into tiny water droplets on fire or protective cooling of a stationary extinguishing system. With small investment, safe environmental protection, convenient operation characteristic, in recent years the automatic fire extinguishing system has wide application. This paper first analyzes the water spray extinguishing mechanism, the system composition and system control mode were explained, and then from the spray nozzle discussed water spray system design, the main points of the design, which need to pay attention to problem is discussed.
Keywords: water spray; System design; Fire; Spray nozzle
中圖分类号：N945.23文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、水喷雾灭火机理
水喷雾消防安全系统工作时，水通过专用的喷洒装置后，形成细小水雾形态，对火情进行扑灭和控制，由于形成的水雾非常细小，喷发到火灾现场时，水雾可以迅速汽化，因此可以有效的提高水的灭火效率，增加冷却效果，根据计算使用大约1千克水就可以在火灾现场吸收4504千焦耳的热量。所以，水喷雾消防装置可以通过物理和化学作用有效的控制、扑灭火情，冷却火灾现场。而且，水雾在火灾现场中可以迅速汽化，如果空气中包含35%以上的水蒸气时，可以有效隔离氧气，形成窒息效果，阻止燃烧。如果遇到引发火情的燃烧物是液体，而且不溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以对燃烧物起到冲击效果，形成乳化层并有效阻止液体燃烧；如果应用在引发火情的燃烧物是液体，而且可以溶于水的情况时，水喷雾消防装置可以使用水稀释可燃液体，当可燃液体稀释到一定的程度时，就可以达到阻燃的作用，而且，水雾在蒸发时会吸取热量，降低可燃液体和火情现场的温度，更有效的扑灭火情。水喷雾消防装置主要就是通过冲击乳化、冷却降温、窒息、稀释的作用控制和扑灭火情。
二、水喷雾的系统组成及特点
（一）系统组成
水喷雾灭火系统由雨淋阀组、水源控制阀、试验阀、回流阀、管网、水雾喷头、火灾探测器、供水设备、控制柜等设备和组件组成。水雾喷头是系统的重要组件，用于灭火的水雾喷头压力不应小于0.35MPa；用于范虎冷却的压力不应小于0.2MPa。
（二）水喷雾特点
1、在以水为灭火剂的自动灭火系统中，水喷雾灭火系统是唯一兼有直接灭火和防护冷却功能的固定灭火系统。
2、水喷雾灭火（水滴直径不大于1000μm）的效率比自动喷水灭火系统的水滴（水滴直径2000-4000μm）高，耗水量较小。
3、水喷雾系统是直接向保护对象表面喷射水雾的方式实现其防护目的的，还具有乳化和稀释的作用。
4、水喷雾灭火系统对系统响应时间有明确的要求，用于灭火时间不应大于45s；用于液化石油气的生产、输送、装卸、储存设施的防护冷却，其响应时间不大于60s；其他场所的防护冷却的响应时间不大于300s。
从防护目的而言，水喷雾灭火系统依其效果可分为两类：一类是直接灭火；另一类是冷却防护。
三、水喷雾系统的控制
水喷雾灭火系统设有自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。所谓自动控制是指水喷雾灭火系统的火灾探测、报警部分与供水设备、雨淋阀组等部件自动联锁操作的控制方式；手动方式是人为远距离操作供水设备、雨淋阀组等系统组件的控制方式；应急方式是人为现场操纵供水设备、雨淋阀组等组件的控制方式。
自动控制有三种方式，一是湿式控制，即通过湿式先导管的自动喷水喷头受热爆破出水，雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀打开，压力开关动作，自动启动水泵向系统供水；二是干式控制，是通过干式先导管的自动喷水喷头受热爆破，喷头排气系统排压，气动驱动器侧压力下降，气动驱动器打开并排水，导致雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀打开，压力开关动作，自动启动水泵向系统供水；三是电气控制，是保护区内的火灾自动报警，系统探测到火灾后发出信号，打开雨淋阀的电磁阀，雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀开启，压力开关动作，自动启动水泵向系统供水。当采用自动控制方式时，为了安全起见，必须同时设置手动操作装置，并且手动操作装置应放在火灾发生时容易接近便于操作的地方。对于响应时间大于1分钟的，可以仅采用手动控制和应急操作两种控制方式。
四、系统设计要点
水喷雾灭火系统实际上是一个局部喷雾保护系统,喷雾喷头是要布置在被保护物的周围,使水雾包围覆盖容易发生火灾或需冷却的设备或装置。因此喷头的布置及有关的设计（计算）是水喷雾灭火系统设计中的非常重要和关键的问题。
（一）水雾喷头的布置
合理地布置水雾喷头,是保证系统有效工作的重要措施,也是系统设计中的一个相当重要的环节。
1、当保护对象为油浸式电力变压器时，水雾喷头布置应符合下列规定：水雾喷头应布置在变压器的周围，不宜布置在变压器顶部；保护变压器顶部的水雾不应直接喷向高压套管；
水雾喷头之间的水平距离与垂直距离应满足水雾锥相交的要求；油枕、冷却器、集油坑应设水雾喷头保护。
2、当保护对象为可燃气体和甲乙丙类液体储罐时水雾喷头与储罐外壁之间的距离不应大于0.7m。当保护对象为球罐时，水雾喷头布置尚应符合下列规定：水雾喷头的喷口应面向球心；水雾锥沿纬线方向应相交，沿经线方向应相接；当球罐的容积等于或大于1000m3时，水雾锥沿纬线方向应相交，沿经线方向宜相接，但赤道以上环管之间的距离不应大于3.6m；无防护层的球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头保护。
3、当保护对象为输送机皮带时，喷雾应完全包围输送机的机头、机尾和上、下行皮带。
4、水雾喷头、管道与电气设备带电（裸露）部分的安全净距应符合有关标准的规定。遵循电压越高距离越大的原则。
5、水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程。实际位置应在施工安装过程中进行调整，包括高度和喷头的角度的调整。
（二）水喷雾系统的计算
保护对象的水喷雾喷头数量应根据设计喷雾强度、保护面积和水雾喷头特性按规范计算确定。其布置应使水雾直接喷射和覆盖保护对象，当不能满足要求时应增加水雾喷头的数量。
设计喷雾强度和持续喷雾时间不应小于下表的规定：
（三）水雾喷头的工作压力
水雾喷头的工作压力，当用于灭火时不应小于0.35MPa，用于防护冷却时不应小于0.2MPa。
当管网最不利点水雾喷头的喷雾强度满足设计喷雾强度时，上游管网沿线水雾喷头的工作压力呈现越往上游越高的趋势，为使水雾喷头的喷雾强度趋于平均，需要在水雾喷头连接支管上设置减压装置，并通过水力计算确定减压装置节流孔径。从而达到理想的灭火效果。减压装置应满足以下要求：①管道采用减压孔板时宜采用圆缺型孔板。减压孔板的圆缺孔应位于管道底部，减压孔板前水平直管段的长度不应小于该段管道公称直径的两倍。②管道采用节流管时，节流管内水的流速不应大于20m/s，长度不宜小于1.0m，其公称直径宜按规定确定。
五、水喷雾系统设计中应注意的问题
（一）水喷雾灭火系统的排水问题
无论在室内或室外，凡是安装了水喷雾灭火系统都必须考虑如何排水的问题。有的发电机房，设计安装了喷雾灭火系统，却没有考虑如何排水，发电机房布置有许多通往配电房的电缆、电线，一旦被水淹没，后果不堪设想。所以工程在设计时，一旦确定下来要设计安装水喷雾灭火系统，那么，设计单位还应通知土建专业和给排水专业，考虑设计水喷雾灭火系统如何及时排水问题。
（二）设试验喷雾喷头
在室内安装了水喷雾灭火系统，往往调试时，都不太可能进行实物喷雾试验，为了解决这一矛盾，有工程在保护区外一个方便场所，另安装一个独立试验水喷雾喷头，并装压力表监测压力。调试时十分方便，喷头喷雾是否形成雾状，系统能否自动启动都一目了然。
（三）关于水喷雾系统的水质问题
由于水喷雾灭火系统，喷雾喷头是在一定压力下形成雾状，喷头孔径如果被杂物堵塞，一有可能出不来水；二有可能喷出的不再是雾状，所以雨淋阀前的管道应设置过滤器，当水雾喷头无滤网时，雨淋阀后的管道亦应设过滤器。过滤器滤网应采用耐腐蚀金属材料，滤网的孔径应为4.0～4.7目/cm2, 以保证系统能正常工作。
如果不是采用市政水, 而是天然供水, 或者打井供水, 那么水质问题更为突出。所以, 在设计水雾灭火系统时, 千万别忽视水质问题, 要通过建设方了解水源水质的情况。
结语
水喷雾自动灭火系统由于其用水量少、冷却和灭火效果好而得到了广泛的应用，水喷雾灭火系统的应用，使用水扑救油类和电气设备火灾变成了可能，除工业建筑的储油设施、电气设备等外，许多民用高层建筑燃气锅炉房、设备用房也已大量采用水喷雾灭火系统。因此其必然拥有广阔的发展前景。
参考文献
[1]刘斌.浅析水喷雾灭火系统设计[J].中国西部科技，2011.7.
[2]王健，李望望.水喷雾灭火系统设计及其发展[J].科技致富向导，2009.12.
[3]水喷雾系统设計规范GB50219-1995[S].中国建筑工业出版社，1995.