自动喷水灭火系统自动控制方式的对比分析

自动喷水灭火系统自动控制方式的对比分析

李宇基

(南宁市勘测设计院集团有限公司，南宁  530022)

摘要：通过国家消防规范、标准图集等相关资料，分析了常见的湿式系统与干式系统、预作用系统、重复启闭预作用系统、雨淋系统、水幕系统、新应用的防护冷却系统的自动控制逻辑，帮助一线给排水及消防设计师理解自动控制中常见的“连锁控制”与“联动控制”难题，同时提出了在给排水标准图集与电气标准图集中正确执行2017版自喷规范的技术原则。

关键词：自动喷水灭火系统、连锁控制、联动控制、触发信号

现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017（以下简称新喷规）在2018年1月1日实施后，为了全面、系统、直观、权威地展示新喷规中的重难点条款，2019年发布了19S910《自动喷水灭火系统设计》（以下简称19S910），这是一本新编图集，对从事民用建筑、工业建筑自动喷水灭火系统的设计及施工等方面的技术人员给予了莫大的帮助。其中，19S910采用了一半多的篇幅，采用图示辅以文字说明的方式，系统地表达了各类自动喷水灭火系统的逻辑控制方式，对自动喷水灭火系统的设计起到了很好的指导作用。但也存在个别未厘清、未准确表达新喷规条文的技术问题。本文结合新喷规以及实现自控功能的《火灾自动报警系统设计规范》图示（14X505-1）,分析总结了19S910中的系统控制方式，提出正确执行新喷规有关系统自动控制方面的看法，以确保系统实现自动灭火的功能。

1.湿式系统与干式系统

1.1直接连锁控制

采用报警阀组中的压力开关或高位消防水箱的流量开关，或消防水泵出水干管上的压力开关，作为连锁控制的最终触发信号，以此启动消防水泵。此控制方式的前提是，必须将水泵房内的消防水泵电气控制柜控制模式设为“自动位”，否则无法触发启动消防水泵。同时，由于采用的是专用控制线路，从以上三个触发点分别接线至水泵控制柜内，故与火灾自动报警系统无关。以上三个触发信号，相当于冗余设计，存在多个备用信号及专用线路，实现了可靠控制的目的。

1.2联动控制

当建筑物中存在火灾自动报警系统，第一点中提到的三个触发装置，通过增设输入模块，将触发装置的状态反馈至联动控制器。联动控制的触发信号采用“压力开关动作信号反馈”+“一只火灾探测器或一只手动报警按钮的报警信号”组成的“与”逻辑，消防联动控制器在“与”逻辑判断后通过输出模块控制水泵启动。由于第一点中提到的三个触发信号都是冗余设计，故这种控制方式发生的概率极小，只发生在由于第一点中提到的三个触发装置的专用线路损坏或压力开关、流量开关故障时的特殊情景。同时，实现这种联动控制，还必须使消防联动控制器处于“自动允许”状态。如消防控制室实行每日24h专人值班制度，是可以允许将消防联动控制器设于“手动允许”状态，在确认现场火灾后，再将联动控制开关处于“自动允许”状态。尽管可以通过消防联动控制器远程自动启动或手动按钮启动消防水泵，但在末端喷头未爆破出水的情况下，此时对灭火并无效用。故在14X505-1图示中，采用“压力开关动作信号反馈”+“一只火灾探测器或一只手动报警按钮的报警信号”组成的“与”逻辑联动控制方式，作为直接连锁控制方式的后备，其存在的必要性将大打折扣。

2.预作用系统

由于预作用系统在准工作状态系统侧不充水，或充有压气体，即使高温烟气使闭式喷头爆破，但阀体未打开充水，系统也不会喷水。故必须采用比闭式喷头感温元件更灵敏的火灾探测器提前探测火灾，并通过逻辑判断确认火灾，在喷头未爆破前使系统完成充水，转为湿式系统，高温烟气继续使喷头爆破后的自动控制就如同1.1的直接联锁控制所述。故预作用系统的启动，首先经过了火灾自动报警系统的联动控制过程，以此确认火灾，再经过联锁控制，直接启动消防水泵灭火。

2.1联动控制

联动控制的最终目的，是使阀体打开充水完成湿式系统的转换。转换后系统的控制与火灾自动报警系统无关。

完成湿式系统转换的过程，必须在火灾自动报警系统参与下，采用“与”逻辑判断确认火灾，联动开启雨淋阀组中的电磁阀排水，使阀组中的控制腔降压，水源侧水压方可推动阀瓣，压力水涌入阀腔进入系统侧充水，同时一部分水流进入控制管路，直接触发压力开关（雨淋阀组没有延时器），从而直接连锁启动消防水泵。至于采用何种“与”逻辑判断确认火灾，涉及单联动或双联动信号模式的问题。

单联动信号模式：新喷规规定，在准工作状态严禁误喷的场所，应采用火灾探测器的一组探测信号组成“与”逻辑判断确认火灾后，方可联动打开雨淋阀组中的电磁阀排水，从而使阀体打开充水完成系统从无水到湿式的转换。此时系统继续等待喷头爆破后才喷水，从而连锁启动消防水泵。由此可知，所谓的单联动信号，只有一组火灾探测器报警信号。该过程从系统充水至喷水，是非连贯的过程。此时系统侧可充气或不充气，都可以完成这个过程。区别在于：系统充气时，因雨淋阀组准工作状态系统侧与大气连通，必须采用雨淋阀组+气用单向阀（可用湿式报警阀替代）组成“预作用装置”，方可防止系统侧不漏气。系统不充气时，可直接采用雨淋阀组作为“预作用装置”。

双联动信号模式：此时系统侧必须充气。新喷规规定，在准工作状态严禁管道充水的场所和替代干式系统的场所，应采用火灾探测器和充气管道上的压力开关动作信号，组成“与”逻辑判断确认火灾后，方可联动打开雨淋阀组中的电磁阀排水，从而使阀体打开充水，完成系统从无水到湿式的转换并立即喷水，喷水后触发报警阀组的压力开关或流量开关或消防水泵出水干管上的压力开关，从而直接连锁启动消防水泵。需要注意的是，只有火灾探测器报警或喷头爆破喷气导致系统侧气压下降引发充气管道上的压力开关动作，都不会联动开启电磁阀。由此可知，所谓的双联动信号，包括火灾探测器报警信号，充气管道上的压力开关动作信号。因喷头已经爆破，故该过程从系统充水至喷水，是连贯的，与干式系统的开放喷水过程一致。所以可用于替代干式系统。同时，相比于单联动模式时有可能存在火灾自动报警系统误报导致系统充水的情况，双联动模式由于经过了两道信号确认火灾，系统才进入充水状态，充水后马上喷水灭火，故可用于准工作状态严禁充水的场所。

3.重复启闭预作用系统

该系统与预作用系统相同，也存在采用单联动或双联动信号模式。不同的是，必须采用阀瓣可自动复位的雨淋阀（普通预作用系统采用的是防自动复位雨淋阀），其次，必须采用循环式感温探测器。启动过程如下：

单联动信号模式：感温探测器先于闭式喷头动作，联动打开雨淋阀组中的电磁阀排水，阀体前后水压不平衡使系统充水，完成湿式系统转换。当高温烟气使喷头爆破后，系统喷水灭火，连锁启动消防水泵持续灭火。当火场得以控制，温度下降，循环式感温探测器发出信号反馈至火灾报警控制器，经联动控制器判断后联动关闭电磁阀，使得雨淋阀阀瓣前后水压重新平衡，阀瓣自动复位，系统停止喷水，并由人工关闭消防水泵。后续如火场复燃，温度再次上升，系统将再次联动打开电磁阀，使雨淋阀组开启，系统充水并喷水灭火。如此反复。

双联动信号模式：与单联动信号模式基本相同，区别在于第一次联动打开电磁阀时多了一个“充气管道上的压力开关动作”报警信号。

由于采用的是循环式感温探测器，同时，信号传输的线路耐火要求也较高，要求达到800℃以上仍能正常工作，故该系统的造价较高。

4.雨淋系统

该系统采用雨淋阀组，由于采用的是开式喷头，故在准工作状态系统侧无水、无有压气体。而根据雨淋阀打开的方式不同，分为电动、液动、气动三种类型。

电动控制：需火灾自动报警系统的参与，采用火灾探测器的一组探测信号组成“与”逻辑判断确认火灾后，方可联动打开雨淋阀组中的电磁阀排水，从而使阀体打开，阀组控制的所有喷头一同喷水，触发压力开关、流量开关动作，连锁启动消防水泵。

液动或气动控制：当不方便设置火灾探测器时，在水源侧（沿供水方向，阀前为水源侧）接出传动管路，用闭式喷头替代火灾探测器。整个传动管路相当于电动控制的电磁阀，当高温烟气使闭式喷头爆破喷水或喷气，雨淋阀组控制腔压力降低，水源侧有压水冲开阀瓣使系统充水，同时触发压力开关、流量开关动作，连锁启动消防水泵。此时不需要火灾自动报警系统的参与也可完成系统自动启动。

5.水幕系统

无论防火分隔水幕，还是防护冷却水幕，采用的都是雨淋阀组。故控制阀组的开启方式与消防水泵的自控方式，均与雨淋系统相同。区别在于：对于保护疏散通道上的防护卷帘的防护冷却水幕，采用电动控制时，联动控制打开雨淋阀组中的电磁阀的“与”逻辑判断报警信号为“报警区域内任一只火灾探测器+防火卷帘降落到地面的限位开关动作”。

6.防护冷却系统

该系统为新喷规提出的一种新型闭式喷水系统，采用的是湿式报警阀组。主要用于《建筑设计防火规范》GB50016-2014中规定的中庭、步行街等场所中设置的防火卷帘、防火玻璃等，其目的是对防火卷帘、防火玻璃进行防护冷却，使其满足耐火隔热性的要求。由于采用的是湿式报警阀组，故系统的自动控制方式同湿式系统。在新喷规中也明确了该系统不同于普通湿式系统的设计方法，包括系统流量的确定，喷水强度与喷头布置的确定，管网供水方式应独立设置等要求。

7.有待商榷的问题

7.1手动火灾报警按钮作为触发信号的合理性

对于预作用系统，无论是单联动或双联动模式，在新喷规中提到的触发器件，都是“火灾探测器”的报警信号，并未包括手动火灾报警按钮的报警信号。故在14X505-1图示中，采用“一只手动火灾报警按钮”替代“一只火灾探测器”的报警信号的做法未正确反映新喷规的技术原则。手动火灾报警按钮是作为人工确认火灾时才发出的报警信号，在现场已经有一只火灾探测器报警的情况下，系统需要等待手动按钮报警信号才可组成“与”逻辑判断信号触发电磁阀排水。若手动按钮一直未触发，火灾报警系统将在5分钟后自动复位，把第一只火灾探测器报警信号消除，这就导致火灾报警系统失去了自动探测、联动控制消防设备的基本功能，也导致预作用系统失去了扑救初起火灾的功能，是极其危险的做法。

同理，在雨淋系统中，14X505-1图示中，采用“一只手动火灾报警按钮”替代“一只火灾探测器”的报警信号的做法，也是值得商榷的问题。其次，雨淋系统中的传动管控制，整个传动管路相当于电动控制的电磁阀，故系统已无电磁阀的说法，故在19S910中，传动控制时的系统组成描述中经常出现电磁阀的图示是错误的。

7.2正确认识预作用系统“先联动后连锁”的控制逻辑

前已述及，预作用系统的开启必须经过先联动，后连锁启动消防水泵的过程。即联动控制开启雨淋阀组中的电磁阀排水，进而系统充水，完成系统从无水至充水的过程，后续通过压力开关、流量开关连锁启动消防水泵的过程与湿式系统一致。故在19S910国标图集中，经常出现的如下有关预作用系统的远程自动控制方式：“消防联动控制器处于自动状态下，当火灾报警系统接收到“消防水泵出水管上设置的压力开关或高位消防水箱出水管上的流量开关”报警信号时，作为触发信号，消防联动控制器远程自动联动开启预作用装置控制管路上电磁阀，以控制预作用装置开启”。这种对控制方式的描述颠倒了“先联动后连锁”的顺序，把压力开关、流量开关动作信号作为联动开启电磁阀的触发信号是错误的，未正确反映预作用系统的控制逻辑。

8. 结语

（1）自动喷水灭火系统作为一种消防灭火工艺，有一套完整的工艺设计流程，各相关专业应以实现“自动”为目的，减少“人防”因素。同时，作为“技防”手段，各类控制方法应与以规范为出发点，正确执行规范的技术原则。

（2）工程技术人员应正确认识自动喷水灭火系统的自控逻辑，对于提高其设计及施工水平，以及后期自动喷水灭火系统的维护检测水平，有很大帮助。同时，希望自动喷水灭火系统的技术进步，能使该类系统在建筑中的应用范围越来越广，逐渐向着由消火栓系统为主过渡到由自动喷水灭火系统为主的灭火时代。

参考文献：

GB 50084—2017 自动喷水灭火系统设计规范

GB 50974—2014 消防给水及消火栓系统技术规范

GB 50116—2013 火灾自动报警系统设计规范

14X505-1《火灾自动报警系统设计规范》图示

19S910《自动喷水灭火系统设计》图示

【作者简介】李宇基（1991～），男，广西梧州人，注册公用设备（给水排水）工程师，从事建筑消防设计与研究。