BIM与建筑设备讲义

第2章建筑消防系统

建筑消防系统根据使用灭火剂的种类和灭火方式可分为下列3种灭火系统:
消火栓给水系统、自动喷水灭火系统和其他使用非水灭火剂的固定灭火系统，如二氧化碳灭火系统、干粉灭火系统、卤代烷灭火系统等。

2.1消火栓给水系统

建筑消火栓给水系统是把室外给水系统提供的水量，经过加压（外网压力不满足需要时），输送到用于扑灭建筑物内的火灾而设置的固定灭火设备，是建筑物中最基本的灭火设施。

（1）应设置建筑内消火栓给水系统的建筑物

a．建筑占地面积大于300m2的厂房（仓库）；
b．体积大于5000m3的车站、码头、机场的候车（船、机）楼、展览建筑、商店、旅馆建筑、病房楼、门诊楼、图书馆建筑等；
c．特等、甲等剧场，超过800个座位的其他等级的剧场和电影院等，超过1200个座位的礼堂、体育馆等；
d．超过5层或体积大于10000m3的办公楼、教学楼、非住宅类建筑等其他民用建筑；
e．超过7层的住宅应设置室内消火栓系统，当有困难时，可只设置干式消防竖管和不带消火栓箱的DN65的室内消火栓。消防竖管的直径不应小于DN65。

（2）消火栓给水系统的组成

建筑消火栓给水系统一般由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵接合器及增压水泵等组成。

a．消火栓设备

消火栓设备是由水枪、水带和消火栓组成，均安装于消火栓箱内。
水枪一般为直流式，喷嘴口径有13、16、19mm3种。口径13mm水枪配备直径50mm水带，16mm水枪可配50或65mm水带，19mm水枪配备65mm水带。低层建筑的消火栓可选用13或16mm口径水枪。
水带口径有50、65mm两种，水带长度一般为15、20、25、30m四种；水带材质有麻织和化纤两种，有衬胶与不衬胶之分，衬胶水带阻力较小。水带长度应根据水力计算选定。

消火栓均为内扣式接口的球形阀式龙头，有单出口和双出口之分。双出口消火栓直径为65mm；单出口消火栓直径有50和65mm2种。当每支水枪最小流量小于5L/s时选用直径50mm消火栓；最小流量≥5L/s时选用65mm消火栓。

b．水泵接合器

在建筑消防给水系统中均应设置水泵接合器。水泵接合器是连接消防车向室内消防给水系统加压供水的装置，一端由消防给水管网水平干管引出，另一端设于消防车易于接近的地方。

c．消防管道

建筑物内消防管道是否与其他给水系统合并或独立设置，应根据建筑物的性质和使用要求经技术经济比较后确定。

d．消防水池

消防水池用于无室外消防水源情况下，贮存火灾持续时间内的室内消防用水量。消防水池可设于室外地下或地面上，也可设在室内地下室，或与室内游泳池、水景水池兼用。

根据各种用水系统的供水水质要求是否一致，可将消防水池与生活或生产贮水池合用，也可单独设置。

e．消防水箱

消防水箱对扑救初期火灾起着重要作用，为确保其自动供水的可靠性，应在建筑物的最高部位设置重力自流的消防水箱；消防用水与其他用水合并的水箱，应有消防用水不作他用的技术设施；水箱的安装高度应满足室内最不利点消火栓所需的水压要求，且应储存初期火灾的室内消防用水量。

（3）消火栓给水系统的给水方式

室内消火栓给水系统有下列几种给水方式：由室外给水管网直接供水的消防给水方式；设水箱的消火栓给水方式；设水泵、水箱的消火栓给水方式。

a．由室外给水管网直接供水的消防给水方式

由室外给水管网直接供水的消防给水方式宜在室外给水管网提供的水量和水压，在任何时候均能满足室内消火栓给水系统所需的水量、水压要求时采用。

b．设水箱的消火栓给水方式

设水箱的消火栓给水方式宜在室外管网一天之内有一定时间能保证消防水量、水压时（或是由生活泵向水箱补水）采用。

c．设水泵、水箱的消火栓给水方式

设水泵、水箱的消火栓给水方式宜在室外给水管网的水压不能满足室内消火栓给水系统的水压要求时采用。

2.2自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火设施。自动喷水灭火系统由水源、加压贮水设备、喷头、管网、报警装置等组成。

（1）自动喷水灭火系统分类

自动喷水灭火系统可分为闭式自动喷水灭火系统和开式自动喷水灭火系统。闭式自动喷水灭火系统包括湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、干湿式自动喷水灭火系统、预作用自动喷水灭火系统、重复启闭预作用灭火系统和自动喷水—泡沫连用灭火系统等。开式自动喷水灭火系统包括雨淋系统、水幕系统和水喷雾灭火系统。
闭式自动喷水灭火系统采用闭式喷头，平时处于关闭状态，系统相对用水量比较少，造成的水渍损失也比较小。开式自动喷水灭火系统采用开式喷头，处于常开状态，出水量大，灭火及时。

a．湿式自动喷水灭火系统

湿式自动喷水灭火系统为喷头常闭的灭火系统，管网中充满有压水。当建筑物发生火灾，火点温度达到开启闭式喷头时，喷头出水灭火。湿式自动喷水灭火系统适用于环境温度4℃<t<70℃的建筑物。其优点是系统简单、施工方便、节省投资、控火效率高、适用范围广。灭火及时，扑救效率高。其缺点是由于管网中充有有压水，当渗漏时会损坏建筑装饰和影响建筑的使用。

b.干式自动喷水灭火系统

干式自动喷水灭火系统由闭式喷头、管网、干式报警阀、充气设备、报警装置、供水设备等组成，平时不充水。干式自动喷水灭火系统适用于环境温度低于4℃或高于70℃的建筑物和场所，例如不采暖的地下停车场、冷库等处。其优点是管网内平时没有水，可避免水汽化和冻结的危险，不受环境温度制约。其缺点是投资高，因管网充气，需要增加充气设备；施工和管理较复杂，对管道气密性要求较严格；灭火速度不如湿式系统快。

c．预作用自动喷水灭火系统

预作用自动喷水灭火系统为喷头常闭的灭火系统，管网中平时不充水（无压），发生火灾时，火灾探测器报警后，自动控制系统控制阀门排气、充水，由干式变为湿式系统。只有当着火点温度达到开启闭式喷头时，才开始喷水灭火。该系统弥补了上述2种系统的缺点，适用于对建筑装饰要求高，灭火要求及时的建筑物。其优点是启动速度快，兼有干式和湿式的优点，克服了干式系统喷水迟缓和湿式系统由于误动作而造成水渍的缺点，安全可靠性高。

d.雨淋喷水灭火系统

雨淋系统为开式自动喷水灭火系统中的一种，使用开式喷头，发生火灾时，由自动控制装置打开集中控制阀门使系统保护区上的所有喷头一起喷水灭火。雨淋系统按淋水管的充水与否可以分为两种：空管式雨淋系统，充水式雨淋系统。
雨淋系统一般由火灾探测控制自动传动系统、自动控制成组作用阀门系统和带开式喷头的自动喷水灭火系统三部分组成。
雨淋系统适用于燃烧猛烈、蔓延迅速的严重危险级建筑物和其他严重危险级场所。雨淋系统反应快，雨淋系统的火灾探测传动控制系统报警时间短，反应时间比闭式喷头开启的时间短，如果采用充水式雨淋系统，反应速度更快，利于尽快出水灭火，能有效地控制火灾；系统灭火控制面积大，用水量大。实际应用中，系统形式的选择比较灵活。

e.水幕系统

水幕系统喷头沿线状布置，发生火灾时主要起阻火、冷却、隔离作用，该系统适用于需防火隔离的开口部位，如舞台与观众之间的隔离水帘、消防防火卷帘的冷却等。

（2）喷头及控制配件

a．喷头

闭式喷头的喷口用热敏元件组成的释放机构封闭，当达到一定温度时能自动开启，如玻璃球爆炸、易熔合金脱离。其构造按溅水盘的形式和安装位置有直立型、下垂型、边墙型、普通型、吊顶型和干式下垂型洒水喷头之分。
开式喷头根据用途又分为开启式、水幕、喷雾3种类型。

b．报警阀

报警阀的作用是开启和关闭管网的水流，传递控制信号至控制系统并启动水力警铃直接报警。
有湿式、干式、干湿式和雨淋式4种类型。
湿式报警阀用于湿式自动喷水灭火系统；干式报警阀用于干式自动喷水灭火系统；干湿式报警阀是由湿式、干式报警阀依次连接而成，在温暖季节用湿式装置，在寒冷季节则用干式装置；雨淋阀用于雨淋、预作用、水幕、水喷雾自动喷水灭火系统。
报警阀有DN50mm、65mm、80mm、125mm、150mm、200mm等8种规格。

c．水流报警装置

水流报警装置主要有水力警铃、水流指示器、压力开关。
水力警铃主要用于湿式喷水灭火系统，宜装在报警阀附近（其连接管不宜超过6m）。当报警阀打开消防水源后，具有一定压力的水流冲动叶轮打铃报警。水力警铃不得由电动报警装置取代。
水流指示器用于湿式喷水灭火系统中。当某个喷头开启喷水或管网发生水量泄露时，管道中的水产生流动，引起水流指示器中桨片随水流而动作，接通延时电路20s～30s之后，继电器触电吸合发出区域水流电信号，送至消防控制室。通常将水流指示器安装于各楼层的配水干管或支管上。
压力开关垂直安装于延迟器和水力警铃之间的管道上。在水力警铃报警的同时，依靠警铃管内水压的升高自动接通电触点，完成电动警铃报警，向消防控制室传送电信号或启动消防水泵。

d．延迟器

延迟器是一个罐式容器，安装于报警阀与水力警铃（或压力开关）之间。用来防止由于水压波动原因引起报警阀开启而导致的误报。报警阀开启后，水流需经30s左右充满延迟器后方可冲打水力警铃。

e．火灾探测器

火灾探测器是自动喷水灭火系统的配套组成部分。目前常用的有感烟、感温探测器，感烟探测器是利用火灾发生地点的烟雾浓度进行探测；感温探测器是通过火灾引起的温升进行探测。火灾探测器布置在房间或走道的天花板下面，其数量应根据探测器的保护面积和控测区面积计算而定。

2.3其他固定灭火设施

（1）水喷雾灭火系统

水喷雾灭火系统利用水喷雾喷头把水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到正在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息以及乳化、稀释的同时作用实现灭火。
由于水喷雾具有多种灭火机理，使其具有适用范围广的优点，不仅可以提高扑灭固体火灾的灭火效率，同时由于水雾具有不会造成液体火飞溅、电气绝缘性好的特点，在扑灭可燃液体火灾、电气火灾中均得到了广泛的应用，如飞机发动机试验台、各类电气设备、石油加工储存场所等。
水喷雾灭火系统有固定式和移动式两种装置，移动式装置可起到固定装置的辅助作用。固定式水喷雾灭火系统一般由高压给水设备、控制阀、水雾喷头、火灾探测自动控制系统等组成。
水雾喷头的类型有离心雾化型喷头和撞击雾化型喷头。离心雾化型水雾喷头喷射出的雾状水滴较小，雾化程度高，具有良好的电绝缘性，可用于扑救电气火灾。撞击型水雾喷头是利用撞击原理分散水流，水的雾化程度较差，雾状水的电绝缘性能差，不适用于扑救电气火灾。水雾喷头大多数内部装有雾化芯，雾化芯内部的有效过水断面积较小，长期暴露在有粉尘的场所，容易被堵塞使水雾喷头在发生火灾时无法工作，因此当水雾喷头设置于有粉尘的场所时，应设防尘罩，发生火灾时防尘罩在系统给水的水压作用下打开或脱落。
水雾系统用于含有腐蚀性介质的场所，水雾喷头长期暴露在腐蚀环境中极易被腐蚀，当发生火灾时必然影响水雾喷头的使用效率，因此应选用防腐型水雾喷头。
雨淋阀组由雨淋阀、电磁阀、闸阀、水力警铃、放水阀，压力开关和压力表等部件组成。为保证水流的畅通和防止水雾喷头发生堵塞，应在雨淋阀前的管道上设置过滤器。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。

（2）固定消防水炮灭火系统

固定消防炮灭火系统是用于保护面积较大、火灾危险性较高而且价值较昂贵的重点工程的群组设备等要害场所，能及时、有效地扑灭较大规模的区域性火灾的灭火威力较大的固定灭火设备。消防炮灭火系统按喷射介质可分为：水炮灭火系统、泡沫炮灭火系统和干粉炮灭火系统。
水炮灭火系统为喷射水灭火剂的固定消防炮灭火系统，主要由水源、消防泵组、管道、闸门、水炮、动力源和控制装置组成。
室内消防水炮的布置数量不应少于两门，其布置高度应保证消防水炮的射流不受上部建筑构件的影响，并应能使两门水炮的水射流同时到达被保护区域的任一部位，水炮的射程应按产品射程的指标值计算。

（3）干粉灭火系统

以干粉作为灭火剂的灭火系统称为干粉灭火系统。干粉灭火剂是一种干燥的、易于流动的细微粉末，平时贮存于干粉灭火器或干粉灭火设备中，灭火时靠加压气体（二氧化碳或氮气）的压力将干粉从喷嘴射出，形成一股携夹着加压气体的雾状粉流射向燃烧物。
干粉灭火系统的优点是历时短、效率高、绝缘好、灭火后损失小、不怕冻、不用水、可采期储存等。
干粉灭火系统适用于易燃、可燃液体燃料或可熔化固体的火灾，可燃气体或液体因压力喷射而形成的火灾，室内外变压器、油浸开关等电气设备火灾，木材、造纸、印刷、棉纺、胶带等明火燃烧的火灾，钾、钠、镁、铝镁合金、钛、铝钛合金、锆、锂等金属发生的火灾。不适用于扑救燃烧过程能释放氧气或提供氧源化合物的火灾，燃烧过程中具有阴火的火灾，精密仪器、精密电气设备、电子计算机等场所发生的火灾。
干粉有普通型干粉（BC类）、多用途干粉（ABC类）和金属专用灭火剂（D类火灾专用干粉）。BC类干粉根据其制造基料的不同有钠盐、钾盐、氨基干粉之分。这类干粉适用于扑救易燃、可燃液体如汽油、润滑油等火灾，也可用于扑救可燃气体（液化气、乙炔气等）和带电设备的火灾。ABC类干粉按其组成的基料有磷酸盐、硫酸铵与磷酸铵混合物和聚磷酸铵之分。这类干粉适用于扑救易燃液体、可燃气体、带电设备和一般固体物质如木材、棉、麻、竹等形成的火灾。D类火灾专用灭火剂，当其投加到某些燃烧金属时，可与金属表层发生反应而形成熔层；而与周围空气隔绝，使金属燃烧窒熄。
干粉灭火系统按其安装方式有固定式、半固定式之分。按其控制启动方法又有自动控制、手动控制之分。按其喷射干粉方式有全淹没和局部应用系统之分。
设置干粉灭火系统，其干粉灭火剂的贮存装置应靠近其防护区，但不能对干粉贮存器有形成着火的危险，干粉还应避免潮湿和高温。输送干粉管道宜短而直、光滑、无焊瘤、缝隙。管内应清洁，无残留液体和固体杂物以便喷射干粉时提高效率。

（4）泡沫灭火系统

泡沫灭火系统是应用泡沫灭火剂，使其与水混溶后产生一种可漂浮、粘附在可燃、易燃液体、固体表面，或者充满某一着火物质的空间，达到隔绝、冷却，使燃烧物质熄灭。泡沫灭火系统广泛应用于油田、炼油厂、油库、发电厂、汽车库、飞机库、矿井坑道等场所。
泡沫灭火剂按其成分可分为化学泡沫灭火剂、蛋白质泡沫灭火剂和合成型泡沫灭火剂。泡沫灭火系统按其使用方式有固定式、半固定式和移动式之分，按泡沫喷射方式有液上喷射、液下喷射和喷淋方式之分，按泡沫发泡倍数有低倍、中倍和高倍之分。
选用和应用泡沫灭火系统时，首先应根据可燃物性质选用泡沫液，如液下喷射时应选用氟蛋白泡沫液或水成膜泡沫液。对水溶性某些液体贮罐，应选用抗容性泡沫液。对泡沫喷淋系统上为吸气泡沫喷头时，应用蛋白泡沫液或氟蛋白、水成膜、抗溶性泡沫液，如为非吸气型泡沫喷头时，则只能选用水成膜泡沫液。对于中倍及高数泡沫灭火系统则应选用合成泡沫液。
其次是泡沫罐的贮存应置于通风、干燥场所，温度应在0.40℃范围内。
此外，还应保证泡沫灭火系统所需足够的消防用水量、一定的水温（t=4.35℃）和必需的水质，如氟蛋白、蛋白、抗溶氟蛋白可使用淡水和海水，凝胶型、金属皂型抗溶性泡沫混合液只能使用淡水等。

（5）卤代烷灭火系统

卤代烷灭火系统是把具有灭火功能的卤代烷碳氢化合物作为灭火剂的消防系统。目前这类灭火剂主要有：一氯一溴甲烷（CH2ClBr；简称1011）、二氟二溴甲烷（CF2Br2；简称1202）、二氟一氯一溴甲烷（CF2ClBr；简称1211）、三氟一溴甲烷（CF3Br；简称1301）、四氟二溴乙烷（C2F4Br2；简称2402）。
卤代烷灭火系统适用于不能用水灭火的场所，如图书档案库、文件资料珍藏库、计算机房、发电机房、电视发射塔等建筑物。其特点是灭火速度快，对保护物体不产生损坏和污染。
卤代烷灭火系统通过溴和氢等卤素氢化物的化学催化作用，抑制燃烧反应。当1301和1211施放到燃烧区，在高温中分解产生CF3原子团和Br原子等与燃烧过程中大量的OH、O、H进行反应生氟化氢、溴化氢等使燃烧链打断达到灭火的目的。