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水灭火系统技术在我国的发展浅探
2010/2/6/08:18 来源：慧聪消防网
【慧聪消防网】摘要：本文简单介绍了水灭火系统的概念，指出了水灭火系统的发展方向。其发展主要表现在理念的转变，向系统为主线的方向发展；要求合理选择系统，不同的场所区别对待；采用综合消防设计，统筹水灭火系统与其他消防措施间的关系；引入性能化设计，解决特殊场所的水灭火系统问题；发挥保险业的杠杆作用，促进水灭火系统技术的深入；开展技术研究、推广产品的应用，迎接进入WTO的挑战；扩大水灭火系统应用的场所，部分替代气体灭火系统；通过加强水灭火系统设施的维护管理，提高系统的可靠性。
关键词：水灭火系统技术发展
水灭火系统(systemofwaterextinguishing)是指以水为主要灭火介质的灭火系统，它包括消防给水系统和消防排水系统。水灭火系统的概念首先来源于上海市工程建设标准《民用建筑水灭火系统设计规程》(DGJ08－94－2001)。它是我国对水灭火概念认识的提高。水灭火系统的技术是将消火栓系统、自动喷水灭火系统等以水为主要介质的消防系统统筹考虑。这有利于专业的设计和施工安装，也有利于水灭火系统的发展。消防给水系统主要是指消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。消防排水系统对应于消防给水系统，它是对水灭火系统的完善。
随着我国对水灭火系统的越来越重视，其技术和应用得到不断的发展，其在消防中的地位得到了确认。水灭火系统技术将在消防领域进一步发挥其作用，拓展其应用、促进其在我国的深入发展。
1.理念的转变，向系统为主线的方向发展
水灭火系统不仅仅是在概念上的创新，它综合了用水灭火特点的共性，更主要是它产生了理念的转变。水灭火系统从使用设备上分，可有消火栓、自动喷水、水喷雾等形式，而从给水的压力上分有高压消防给水系统、稳高压消防给水系统、临时高压消防给水系统、低压消防给水系统。因此，对水灭火系统的认识不再局限于某一设备形式，而是从消防给水的特点出发，强调“系统”和“功能”的理念。
在水灭火系统的设计思路上，无论是消防给水还是消防排水，始终应以系统的概念为主线。设计时首先明确系统的形式，再通过技术措施来满足系统的要求。而不是仅仅局限于系统中的某一部件，如高位消防水箱的设置、稳压泵的选择等。从系统工程的角度出发，提高整个系统的可靠性。当某一部件不够完善时，水灭火系统的设计可由其他方式来完成，保证系统有一定的冗余。稳高压消防给水系统就是一种较好的水灭火系统给水方式。
同时，认识水灭火系统的功能也是必要的。采用不同的水灭火系统，其在火灾中的作用也不尽相同。即使是同一种系统，应用在不同的场合中，其理念也有区别。如自动喷水灭火系统在公共建筑中主要起水控火作用，防止火灾的蔓延；在住宅设置中，强调对居住人员的保护，喷头要求快速反应、布水面积大、喷水曲线的角度大且工作要求不宜太高，以利于控制烟雾、保证人员的疏散；在高堆垛仓库和高架仓库的设置中，其作用除了控火外还有灭火的功能，强调对财产的保护，此时，宜采用快速响应早期抑制喷头的自动喷水灭火系统。
除了设计要求外，我国的规范制订中也引入了“水灭火系统”的功能。在最近颁布的《民用建筑水灭火系统设计规程》地方规范中，它以水灭火系统为主线，完善了建筑水消防系统技术的方案和措施，使水灭火系统的应用更具可操作性。
2.合理选择系统，不同的场所区别对待
水灭火系统技术的发展在于合理选择水灭火系统。一方面是，根据建筑物或被保护场所的火灾特点和被保护对象的功能，合理确定水灭火系统的设置范围。自动喷水灭火系统是一种有效、可靠、经济的灭火技术，应逐步扩大该系统的应用范围。另一方面，确定采用何种消防给水方式。不同的给水方式各有其特点，室内三种高压消防给水系统的区别如表1。当采用临时高压消防给水系统的高位消防水箱设置高度不能满足系统要求时，系统应采用局部稳压设施。消防给水方式可采用独立消防给水系统，也可采用区域(集中)消防给水系统。
表1三种高压消防给水系统的区别
系统分类
项目 高压消防
给水系统 稳高压消防
给水系统 临时高压消
防给水系统
平时最不利
处的水压 满足 满足 不满足
平时最不利
处的流量 满足 不满足 不满足
消防泵的设置 不设 设 设
消防稳压泵
的设置 不设 设 不设
水灭火系统应辩证选择，还需明确自救或外救为主的概念，区分高层建筑与多层建筑间的不同。在同一建筑物内，不同的场所可应用不同的系统，其自动喷水灭火系统可将局部应用的干式系统、预作用系统、雨淋系统、自动喷水－泡沫联用系统串联接入同一建筑物内的湿式系统。而在水灭火系统的给水分区方式中，合理选择分区方式。分区的方式主要有减压阀、分区水泵、多出口泵、分区水箱等。对建筑高度大于120m的水灭火系统，其消防给水的竖向分区宜采用并联消防泵给水系统、串联消防泵给水系统或重力消防给水系统。
3.综合消防设计，统筹水灭火系统与其他消防措施间的关系
建筑消防设计应综合进行设计，水灭火系统是消防设计中的一部分。故在水灭火系统设计的同时，需要统筹与其他消防措施之间的关系。其目的是使消防设计更可靠、更优化。水灭火系统需与建筑、结构、烟雾等统筹。在与建筑的处理上，考虑防火分区的布置、大空间的设计、防火墙的设置。但并不是建筑中所有情况的消防均由水灭火系统技术来承担。如水灭火系统不能完全替代防火墙的布置，防火分隔的水幕不宜用于尺寸超过15m(宽)×8m(高)的开口部位(舞台口除外)。超过这种范围的情况下，建筑消防应采用其他补救措施来达到。根据近年来中国火灾的形势分析显示，现代火灾具有下列特点：一是商场、饭店等公共娱乐场所、石化企业、交通运输业、电子通讯枢纽和高层建筑、地下工程等处的火灾已成为主要威胁，二是城镇火灾占据全国火灾较大的比例。而在这些场所推广水灭火系统的设置则有利于火灾的扑灭。在与火灾烟雾的处理上，水灭火系统技术虽在一定的场合下有减少烟雾的功能，但对于大空间、超高的场所设置雨淋系统确实存在一些的问题。综合消防设计，在室内净高超过8m的设置场所，除了设置雨淋系统外，还可采用增大喷水的作用面积、设置有效的排烟措施或在这些部位不设可燃物等技术措施。此外，通过协调自动喷水灭火系统与火灾报警的关系，将从纯粹的被动消防转化为被动消防与主动消防的结合。扩大水灭火系统的设置范围，以减少消防系统的投入。
我们应认识到，水灭火系统仅是建筑消防灭火中的一种手段，需要其他消防措施的配合，才能做好综合消防设计。水灭火系统也不可能全部替代其他消防措施。
此外，水灭火系统也需协调自身系统的问题。水灭火系统在考虑消防给水的同时，也要考虑消防排水的问题。消防排水作为水灭火系统的补充，可减少水灭火造成的水渍损失，有利于消防给水系统充分发挥作用。在水灭火系统中的消防给水，也需要协调消火栓给水系统、自动喷水灭火系统等之间的关系，统筹消防水源、消防高位水箱、水泵接合器、消防水量和水压、水力计算等问题。在水灭火系统中，建议采用可靠性理论进行系统设计。
4.引入性能化设计，解决特殊场所的水灭火系统问题
在推行“火灾安全工程设计方法”(FireSafetyEngineerMethod)中，引入“以性能为基础的设计方法”(Performance－basedDesign)。其特点是先确定该建筑的安全目标，然后应用消防工程学原理和安全评估方法，对建筑的火灾危险性进行量化的分析，再预测可能火灾的火、烟雾的蔓延途径和人员疏散情况，再选择消防设施进行评估，校核设定的消防安全目标是否达到。性能化设计较传统的“处方式”规范设计更为科学合理，具有较大的灵活性，特别适合解决特殊场所的消防问题，如体育馆、机场候机楼、车站、厂房等。它也为建筑艺术的不断推陈出新和消防技术的进步提高了发展的空间。
水灭火系统技术的发展也为以性能为基础的消防设计提供依据。水灭火技术正在积极配合性能化设计的研究，探讨水灭火系统与人员安全疏散(控火)和财产保护(灭火)的关系，深入计算机对火灾模型、水灭火过程的模拟和计算，以作为火灾安全学的技术依据，进行有效的性能设计。
此外，需要综合分析水灭火系统与其他消防措施之间的关系，从宏观上优化、协调建筑物内的消防配置。在规范制定中，逐步界入以性能化为基础的内容，提出消防安全目标，以利积极采用新技术、新设备、新材料，做到安全可靠、技术先进、经济合理，同时确保与目标合理衔接的技术依据。如在水灭火系统中，提出喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置；消防稳压泵的流量应按系统的渗漏流量计算等。
5.发挥保险业的杠杆作用，促进水灭火系统技术的深入
保险业介入消防领域是市场经济下的消防监督社会化。这有利于发挥保险公司对消防安全和经济发展的杠杆作用、降低火灾的风险，并有利于发挥行业协会的作用。在国外，安装了自动喷水灭火系统的建筑物可以在保险费方面取得一定的折扣。如美国，每100美元资产平均保险费0.3美元，在设置自动喷水灭火系统等技术措施后，可降为0.03美元。保险费的降低，可在一段时间后抵消自动喷水灭火系统安装的支出。故特别提倡在民用公共建筑和工业建筑中设置自动喷水灭火系统。
保险业在水灭火系统中的作用在于开展系统技术的研究、加强系统技术的应用、强化自动喷水灭火系统的检测与日常维护。随着国内市场的开发，业主需要减少风险，达到降低保险公司的理赔风险的目的。业主往往要求按保险公司的要求进行消防设计，而保险公司的一些水灭火条款较国内的设计规范还高。最终，促进水灭火技术的研究、推广和应用，达到系统技术的进步和飞跃。
6.开展技术研究、推广产品的应用，迎接进入WTO的挑战
加入WTO后，在水灭火技术领域内也同样面临着机遇和挑战。就目前我国水灭火系统的产品而言，它还未形成技术含量高、性能优越的国际知名品牌。产品的制造技术和工艺较落后，缺少足够的水灭火技术基础理论的支撑，产品的创新少，市场竞争无序，产品价格偏高，行业管理受到行政许可证、备案制度、评审机构的环节较多，不利于形成公平竞争的机会。加入WTO无疑也促进了我国水灭火技术和产品的发展。通过吸引国外水灭火技术的新技术和产品，及时了解国内外水灭火技术的发展动态。在引入先进技术的同时，也给我们带来了先进的管理经验和理念，提高了整个水灭火系统技术的水平。
近年来，在水灭火系统中，我国加深了对水灭火系统的认识，对高压消防给水系统、稳高压消防给水系统、临时消防给水系统提出了具体的技术要求，还明确了室内外合用的稳高压消防给水系统的技术措施；在水灭火的给水方式上，总结了并联消防泵给水系统、串联消防泵给水系统、重力消防给水系统；根据建筑工程的设计情况，产生了住宅小区的生活消防共用消防给水系统；国内研究机构开展了“细水雾灭火模拟实验系统的研制与应用”的新技术研究，生产厂家开发了高压细水雾灭火系统；在自动喷水灭火系统的理论上，我国开展了自动喷头热敏性能量化和喷头灭火效能影响的评价研究，从定性分析转化为定量分析，开始运用早期灭火的新概念；在喷头技术上，已有标准喷头、快速响应喷头(RTI≤50(ms)0.5)、大水滴喷头(ES)、快速响应早期灭火喷头(ESFR)、扩展覆盖边墙型喷头、启闭式喷头等；在自动喷水灭火系统中，出现了湿式系统、干式系统、预作用系统、重复启闭预作用系统、雨淋系统、快速响应早期抑制喷头系统、自动喷水—泡沫联用系统。
7、扩大水灭火应用的场所，部分替代气体灭火系统
水是一种最可靠、最经济、最有效的灭火剂。加强水灭火系统技术的研究，可拓展其应用范围，进一步发挥水灭火系统技术的作用。
在消火栓给水系统中，增加了消防软管卷盘设备；在自动喷水灭火系统中，规范增加了重复启闭预作用系统、自动喷水—泡沫联用系统和快速响应早期抑制喷头系统。通过水灭火的机理研究，开发出高压细水雾灭火系统。在系统上，逐步向以自救为主的自动喷水灭火系统过渡，辅以简化的消火栓给水系统或消防软管卷盘，这些都是水灭火系统运用范围的延伸。
高压细水雾灭火系统是一种平均水滴直径为40～200μm的超细水雾作用的高压灭火系统。它可用于特殊场所的灭火，替代卤代烷灭火系统。其作用原理主要是冷却效应、惰化效应以及附加效应。高压细水雾表面积大，能有效地吸收火灾中的热量，高密度的细水雾悬浮在空中，还能降低火灾现场氧的浓度；同时，它对火灾烟气具有擦洗和控制作用。其优点主要表现在：高动能、小水滴的优越性能，即用水量小、减少水渍损失；灭火过程中对人员、设备、财产和环境无危害；具有防止复燃的高冷却性能；还具有独特的烟雾擦洗功能，有利于人员的安全疏散。它是水灭火系统技术发展出的有效的灭火方式之一，也是水灭火系统在气体消防领域中的运用。
8.加强水灭火系统设施的维护管理，提高系统的可靠性
值得一提的是，在我国现消防设备的管理还相对滞后。从系统灭火失败的案例分析，灭火失败很大程度是由于缺乏灭火系统的维护管理。关键是没有引起这方面的重视，未能从提高人的素质和管理制度入手。现行的一些消防规定中，比较注重消防给水设备及组件的储备。而消防给水设备本身就属于“养兵千日，用兵一时”的范畴，忽略了平时的保养维修和管理，将不利于整个系统可靠性的提高。故加强水灭火系统平时的维护管理显得很重要。
水灭火系统是一个可操纵系统。充分关注人的可靠性能，是提高系统可靠性的一种方法。人的可靠性涉及到人的操作可靠性和人机界面。它与人的意识水平、环境和人与人之间的配合有关。水灭火系统的可靠性主要是通过增强人员的管理水平、掌握控制要求的方法，加强系统的定期运行、检测、维护，以满足系统灭火时的要求。
水灭火系统设施的维护和管理在我国正逐步引起重视。有关部门已开始制定管理制度，成立了消防检测、维护管理公司，由专业消防公司介入，克服物业公司代管的局面。在设计上，考虑了水灭火系统的试验、检测装置，如试验消火栓、末端试水装置，系统专业规范中明确了施工、调试、验收和维护管理的内容，如消化泵的自动巡检等。
随着我国水灭火系统技术认识的进一步加深，基础研究工作的开展，WTO对消防行业的影响，保险业的介入，水灭火系统的地位在消防中将得到确认。这必将完善水灭火的可靠性、延坤其应用的范围，进一步推广、发展水灭火系统的新技术。可以相信，我国水灭火系统技术将会得到不断的发