細水霧滅火系統(tǒng)

英美等發(fā)達國家已經(jīng)在圖書館、古建筑、計算機機房、電氣開關(guān)裝置、柴油發(fā)電機組、易燃液體庫等廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用細水霧系統(tǒng)。我國細水霧滅火技術(shù)的研究和開發(fā)是從“九五”期間開始的，在國家科技攻關(guān)基礎(chǔ)上的消防課題中，列入了關(guān)于細水霧滅火技術(shù)研究的子專題。我國細水霧滅火技術(shù)與歐美等發(fā)達國家都有一定差距。但可喜的是我國這項技術(shù)也已開始發(fā)展到了實用階段，并且已經(jīng)在一些工程上應(yīng)用，我國湖北省和浙江省都開始制定了相應(yīng)的細水霧滅火系統(tǒng)的施工驗收規(guī)范，許多工程中已開始使用這一技術(shù)。如中央檔案館、上海市檔案館、浙江大學(xué)圖書館、慈溪人民醫(yī)院等細水霧防護工程已通過驗收并投入使用。這些都將對推動我國細水霧滅火技術(shù)的發(fā)展與工程應(yīng)用起到示范作用。 

一：水噴淋與細水霧相比的優(yōu)點特性： 

首先消火栓包括消防隊員使用的消火栓及水噴淋滅火系統(tǒng)等水系消防措施在實際應(yīng)用中存在許多不足： 

（1）消防滅火后，產(chǎn)生大量水漬。
（2）消防用水量大，要求消防儲備水量巨大。
（3）消防設(shè)施安裝體積大，管道粗，不易隱藏。 

而細水霧滅火系統(tǒng)可以克服這些不足，細水霧系統(tǒng)滅火特點： 

（1）滅火效能高，反應(yīng)時間快。它冷卻性能好、抑制性強。細水霧還有一定的穿透性，可以解決全淹沒和遮擋的問題，還可防止火災(zāi)的復(fù)燃。它僅需噴淋系統(tǒng)的10％或更少的水量。 

（2）其使用安全，應(yīng)用范圍廣。它不會對環(huán)境及保護對象造成危害，避免了氣體滅火系統(tǒng)滅火中滅火劑與燃燒物發(fā)生鏈式反應(yīng)而產(chǎn)生對人員有害的氣體。它可局部應(yīng)用，獨立的保護某一部分，又可作為全淹沒系統(tǒng)，保護整個空間。尤其可用于水源匱乏的地區(qū)及部分禁止用水的場所。 

（3）管道管徑較小、節(jié)省管材，工程造價低，安裝、維護簡便，安裝時隱蔽性強。 

二：細水霧的滅火機理 

水噴淋及消火栓系統(tǒng)中包含了大量的水滴，這些水滴的直徑足夠大以至于能穿透火焰羽流進濕潤這個燃料表面。因而傳統(tǒng)水噴淋滅火系統(tǒng)的滅火機理主要是通過直接冷卻效應(yīng)來撲滅火災(zāi)。細水霧的水滴尺寸很小，具有很大的表面積和很高的密度。細水霧滅火系統(tǒng)的滅火機理主要是汽化吸熱降溫作用和隔絕氧氣窒息作用來撲滅火災(zāi)： 

（1）汽化吸熱降溫作用 

由于水滴尺寸很小，它的表面積很大，因而水滴的表面換熱系數(shù)增大，在環(huán)境溫度升高時，可以迅速汽化。由熱力學(xué)可知，水的汽化潛熱很大，可達大約2280kJ/kg，遠比水的溫升吸熱量大得多，因而可吸收大量熱量，降低空間的溫度。 

（2）隔絕氧氣窒息作用 

水滴在汽化過程中不僅吸收大量熱量，同時體積迅速膨脹，可擴大1700多倍。道爾頓定律指出混合氣體全壓力等于各組成氣（汽）體分壓力之和。對于封閉空間而言，在水滴汽化前，氧氣在空氣中的比例為21％，氮氣為79％，相應(yīng)的氧氣和氮氣的分壓力分別為2.06×104帕和7.75×104帕。隨著水的迅速汽化，水蒸汽分壓力迅速增大。據(jù)計算，對于30m3的空間，5升水完全汽化形成的水蒸汽分壓力可達2.78×104帕，相應(yīng)的氧氣的壓力降低到1.48×104帕，即氧氣的含量將降低到15.05%，從而造成隔絕氧氣的窒息作用來達到滅火的目的。 

另外細水霧滅火系統(tǒng)在滅一些特別火災(zāi)中還存在非主要作用： 

（1）乳化作用 

當撲救油類火災(zāi)時，水霧沖擊油品表面，形成乳化層，一方面降低了油品的蒸發(fā)速度，另一方面由于水霧滴的單擊攪拌作用能使可燃液體表層產(chǎn)生不燃燒的乳化層，起到了阻燃的作用。 

（2）浸潤作用 

當用于撲救溶于水的可燃液體火災(zāi)時，可產(chǎn)生稀釋沖淡效果，降低了燃燒速率，起到控制火災(zāi)的作用。 

（3）洗滌作用 

這是因為燃燒的灰粒、煙塵顆粒與細水滴粘合而得到洗刷，減少煙塵。 

（4）屏蔽作用 

類似于分離效果的作用，減少火源對周圍物體的熱輻射，同時阻止火災(zāi)的擴散，對火災(zāi)起遮擋作用。 

三：細水霧滅火系統(tǒng)的組成 

細水霧滅火系統(tǒng)的組成與雨淋自動滅火系統(tǒng)相似，主要由水源、供水設(shè)備、供水管道、雨淋閥組、探測器、控制器和細水霧噴頭組成。細水霧滅火系統(tǒng)按啟動方式分自動控制、手動控制和應(yīng)急操作三種。細水霧滅火系統(tǒng)按噴頭分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。對于古建筑消防，細水霧滅火系統(tǒng)多采取自動報警、開式、手動控制系統(tǒng)。 

在控制方式的選擇上又可以分自動、手動和應(yīng)急三種方式。自動控制是指細水霧滅火系統(tǒng)的火災(zāi)探測、報警部分與供水設(shè)備、雨淋閥組等部件自動聯(lián)鎖操作；手動控制是指人為遠距離操縱供水設(shè)備、雨淋閥組等系統(tǒng)組件的控制方式；應(yīng)急操作是指人為現(xiàn)場操作供水設(shè)備、雨淋閥組等系統(tǒng)組件的控制方式。 

四：細水霧滅火系統(tǒng)與自動噴水系統(tǒng)的性能對比： 

(1)水噴淋： 

滅火功能：無（控火）；冷卻功能：有；煙霧擦洗功能：有部分；對人的安全性：無毒；對設(shè)備的安全性：有損；霧滴平均粒徑（mm）：>1；霧滴作用面積（m2/l水）：<2 

細水霧： 

滅火功能：有（包圍穿透）；冷卻功能：有；煙霧擦洗功能：有；對人的安全性：無毒；對設(shè)備的安全性：無損；霧滴平均粒徑（mm）：0.01；霧滴作用面積（m2/l水）：200 

（2）經(jīng)濟比較 

我們現(xiàn)以一面積為7m×7m×5.1m的庫房為例，分別自動噴水和細水霧系統(tǒng)保護，滅火劑用量及工程造價對比情況見下文（不計入報警系統(tǒng)）。 

滅火劑用量及工程造價對比： 

水噴淋： 

滅火劑用量：20m3水池；主要設(shè)備：18.5KW水泵2臺，雨淋閥1個；系統(tǒng)主管道（mm）：DN80；工程造價系數(shù)：2.0 

細水霧： 

滅火劑用量：50L氮氣，150L水；主要設(shè)備：3個儲水瓶，1個氮氣瓶，1個控制閥；系統(tǒng)主管道（mm）：DN20；工程造價系數(shù)：0.8 

無論是從技術(shù)應(yīng)用到經(jīng)濟的角度，我們可以看出細水霧滅火系統(tǒng)顯示出明顯的優(yōu)越性。 

（3）滅火試驗分析 

為了檢驗細水霧滅火效果，我們在實驗室進行了中壓條件下的油盤火試驗，實驗時將直徑為40mm的油盤分別盛裝一定容積的汽油和酒精，采用單一噴頭試驗，試驗時壓力控制在1.6MPa以下，試驗時發(fā)現(xiàn)，汽油燃燒時噴頭動作僅15秒左右即可撲滅油盤火，酒精火時間稍長，一般在30秒左右?？梢钥闯觯毸F滅火系統(tǒng)具有良好的滅火性能，在水噴霧動作后火場溫度能快速降低。 

在德國也有人進行過檔案文件的滅火時間，試驗時文件貨架高度為7.6m×3.9m×3.8m，點火后當時內(nèi)溫升到57℃時噴頭動作，5分鐘內(nèi)煙氣基本抑制，文件的損壞率不到20%。我國也有人做過檔案館資料的噴水試驗，噴水3分鐘后，其水漬損失也非常微小，對于柜式存儲的文件幾乎無任何水漬損失。