高压细水雾技术用于既有建筑消防改造的探析

高压细水雾技术用于既有建筑消防改造的探析

董晓

南京市建设工程消防审验服务中心 江苏 南京 210000

摘要：随着社会经济的快速发展和社会用地的紧张，大量的危房、闲置建筑迫切需要对其进行改造升级，进行整合再利用，因此，迫切需要对已有建筑的防火问题进行研究。在南京市，对已有房屋进行改建，在一年内完成的工程中，有60%以上是对已有房屋进行改建。而现行的相关制度、政策、规范等多以新建工程为重点，缺乏对已有工程的重视与研究。由于缺乏相关的政策和技术标准的支持，造成了公司不会改变，政府不会管理的局面。

关键词：高压细水雾技术；既有建筑；消防改造

依据南京市规划和自然资源局、南京市城乡建设委共同颁布的《南京市<既有建筑改变使用功能规划消防联合审查办法>》1.采用了正面和负面清单，并通过企业问询等形式，对城市规划中的消防安全问题提出了建议。一批又一批的建筑物即将完工，或者已经完工。另外，由于受到了材料的安全使用寿命的影响，通常情况下，在民用或工业建筑的消防系统中，最常见的热浸镀锌钢管，在使用15年以上之后，或多或少会发生管道的锈蚀（氧化腐蚀或微生物腐蚀等）泄漏。轻微渗漏，按需要进行修复；如果严重的话，将会对建筑的正常功能造成很大的影响，因此必须在较大范围内对有关的水、防火系统进行改造[1]。

一、高压细水雾消防水喉系统替代室内消火栓系统的可行性

从动作方式和使用方法上来看，高压细水雾消防水喉与室内消火栓十分相似。如果可以用高压细水雾消防水喉系统来替代室内消火栓系统，虽然这并非是一种系统替代，但从系统构成的各个环节进行一一比较，也没有什么不可以的（只需要国家规范支持）。此外，针对不同的消防机制，将其应用于已有建筑物，将其与传统的消防系统进行比较，将会带来更大的优越性。

(1)在设计建筑物的防火自动报警器时，一般都要考虑到当发生火情时，不能使用防火供电（除特殊重要负载外）。然而，在某些没有设置火灾自动报警系统，或者因为各种原因，在发生火灾时，不能及时关闭非消防电源的情况下，当消防员使用一般的室内消火栓灭火时，一旦发生漏电，就会危及消防员的生命。基于以上原因，如果在有关建筑物的防火改造中，可以采用高压细水雾消防水喉系统来取代室内消火栓系统，考虑到高压细水雾系统具有良好的电气绝缘性能，这对保证消防员的生命安全有很大的好处。

(2)与一般的室内消防系统相比，采用高压细水雾消水喉系统，可以极大地降低系统的主体耗材。在平时的设计过程中，在室内消火栓系统中，所采用的热浸镀锌钢管的规格多为DN150、DN100、DN65、DN50等，而在室内的高压细水雾消防水喉系统中，所采用的无缝不锈钢管道的规格多为DN25、DN20、DN15等。在这两种情况下，高压细水雾消防水喉系统具有显著的节材优势。一栋一栋楼的灭火系统，耗钢或许不多，但如果是成千上万栋楼的灭火和供水系统，那么两者加在一起，耗钢将会是一个天文数字。毕竟，不管是S30408不锈钢管，还是在防火领域中使用的热镀锌管，其主要材料都是铁质材料。虽然现在不锈钢管的成本要比低碳钢管高得多，但是两者相比，还是会节省很多的社会资源。另外，由于不锈钢管的生产在不断增加，它的价格也在不断的下跌。

(3)与常用的室内消火栓系统中广泛采用的麻布衬里胶水或尼龙胶水条不同，在高压细水雾消火栓中，采用的是一种可以在不受限于场地和空间的情况下，在不影响消防安全的前提下，对消防安全的要求。另外，在高压细水雾消除器中，大多数采用的喷头都是组合式的，分近程喷头和远距离喷头两种。近程喷淋时，由于喷淋面积大，能够使高压细水雾系统在火场中的浓烟得到有效的清洗和净化，便于消防员打开灭火营救通道；在远距离喷洒时，可以喷出更远的水雾，对野外火灾进行有效的控制和灭火。另外，利用高压细水雾的高穿透能力，能够有效地克服空气中的遮挡，在抑制再燃方面也有一定的优势[2]。

(4)一般的室内消防栓系，多采用螺钉或卡扣联接。在进行螺纹连接之前，必须对对应管径的管道进行套丝，在进行安装的时候，必须在螺纹上缠绕油麻或生料带等，之后才能进行管道连接。如果是在地面上进行装配还好，但如果是在已有建筑物（特别是直径更大的）的屋顶下进行，就会变得非常困难了。如果使用了卡箍连接，那么在消防改造工程中，管道的上下翻弯是不可避免的，在这样的条件下，必然会消耗大量的管件和球墨铸铁卡箍件。与此相比，采用了高压细水雾消控管的水口设计，使其管径大为减小，便于在各类管道间找到安装路线。另外，如果是机械联接的话，则可以使用扭矩扳手来固定，这样就可以在比较狭窄的空间里完成。

(5)按照有关的设计规程，在室内消防栓系统的设计中，栓口压力不得超过0.5 MPa；当系统的静态压力超过1.0 MPa时，则需要进行垂直分区。造成这种现象的主要原因有两个，一个是系统本身的压力承受能力，另一个是水枪的后坐力。在高压细水雾消毒剂的作用下，尽管该系统的压力非常高（典型地不低于10 MPa)，但是，与一般的室内消防系统相比，有关的管道直径要小得多，因此，它的喷枪在喷洒时的后坐力也很小。也就是说，对这些超级高楼来说，如果能够使用高压细水雾消防水喉系统来代替室内消火栓系统，那么即使不考虑垂直分区，它的系统安全性也可以得到有效的保障，同时还可以简化系统，从而大幅节约有关系统的原材料消耗以及相关的安装成本。其实，S30408不锈钢管在高压细水雾系统中被广泛应用，只要壁厚稍增，压力就会有很大的提高。另外，目前在高压细水雾系统中，普遍使用的10 MPa的工作压力，远远高于给排水行业的工作压力，但在《液压流体力学》中，却是相当普遍的。

(6)在常规水灭火中，使用高压细水雾灭火，其一次耗水量仅为常规水灭火的1%。也就是说，在灭火过程中，灭火用水的流速是几何倍的减小，这就使得灭火用水的数量大大减少，从而减少了二次灾难发生的可能性。例如，某企业曾经发生过一起火灾事件，在一个厂房里，有大量的小型进口机床，而且价格昂贵（一台就是几十万美金），在发生火灾之后，人们进行了一系列的紧急救援，最后发现，尽管大火被扑灭，但是这些机床上的很多零件都被烧成了废铁。针对以上问题，项目组经过多次实地模拟测试与对比，最终确定了在未来的新厂区中增加一套高压细水雾消水喉系统（仅郑州工业园规划中需要设置该系统的厂房及辅助建筑就可达250万平方米）。由此可以得出结论，相对于传统的室内消火栓灭火，高压细水雾灭火，无疑是一种更加高效“绿色”的灭火方式。如果能够在原有建筑物的防火改造中，采用一种新型的高压细水雾消防水喉系统来取代常规的室内消火栓，不仅可以弥补常规的室内消火栓系统的某些先天缺陷，而且还可以为现有的建筑物提供更加可靠的防火保护[3]。

二、高压细水雾消防水喉系统在消防改造时的安装措施研究

如果在已有建筑物的防火改造中，可以使用高压细水雾消的防水喉管系统来取代原来的室内消火栓，那么，关于高压细水雾消的防水喉管系统的设置，需要考虑的因素有：

2.1消防水箱和容积式水泵(高压柱塞泵组)安装

高压细水雾消防水喉系统的供水单元主要由消防水箱、高压柱塞泵组、补水泵、细水雾消防控制柜以及相关附件组成。与常规的水灭火系统，动不动就是几百个，甚至几千个，甚至是几千个的水槽，还有大型的水泵，这种高压水喷雾的水，就变得非常“纤小”了。对于旧楼的防火改造，可以在具有承载能力及人员撤离需求的转角处，对其进行合理的设计。

2.2供水管路安装

高压细水雾灭火给水管线的安装，主要是由两个部分组成：一是给水立管，二是给水干管。因为系统的配水立管的直径比常规的室内消火栓系统的立管要小得多，所以在对已有的建筑进行防火改造的时候，可以将原有的消火栓立管拆掉，并将其安装到对应的部位，或者是在建筑物的某些角落里，找到新的配水立管。另外，它还具有管道直径小的优点，可以在已有的砖石建筑中进行直接穿孔。在设置给水总干时，可以将原来的消防水管拆掉，也可以将原来的消防水管保存下来。与此相对，如果不改变原有的管线，使用原有的管线及其支承、悬挂结构，则更有利于在管线上设置高压细水雾消水喉系统管线。

按照《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）第3.3.8条的规定，对于一般的钢管，在DN20直径处，在2.5米处，在DN25直径处，在2.5米处，在2.5米处；DN100管道直径对应于支架与支架之间的距离4.5米；DN150管径对应的支、吊架间距是7 m （室内消防栓管道通常没有隔热层）。对于通常不超过DN25的小口径无缝不锈钢高压细水雾消防水喉管道来说，虽然不锈钢管道具有更好的力学性能，但它的支撑和吊架之间的距离也不能太大，通常不要大于3米。两相对比，若小直径的无缝不锈钢管与大直径的镀锌钢管相伴，遇到管道支、吊架处，利用原有的支、吊架固定管道；在没有管道支架的地方，可采用“子母管卡”对支架支架进行加密，并将支架支架固定在支架上。“子母管卡”是将一头与原防火管路相连，而另一头则用于连接小直径的无缝钢管的“8”形管卡。采用以上方法，可为高压细水雾消防水喉系统中的无缝钢管提供一种行之有效的固定与安装方法。

2.3高压细水雾消防水喉箱体安装

在已有建筑物中使用的消防栓容器，一般分为木制容器、铝制容器、炭素钢容器等。木制的箱子在改建时可以考虑将其拆下，而对于金属的箱子则可以结合具体的条件进行适当的使用，以免造成浪费。在对盒体进行改装的时候，可以将盒体中原来的SN65 （SN50）栓口和水枪卷盘等拆卸下来，将高压细水雾水喉系统转换接头和高压软管卷盘等进行更换。

2.4报警联动系统安装

报警器连接装置的安装，没有特别的要求，只需依据电气行业的消防自动报警器的设计图，并符合有关规定。

三、高压细水雾自动灭火系统替代自动喷水灭火系统的可行性

目前，在现有的工矿、民用建筑中，采用最广泛的一种自动灭火方式就是湿式自动喷洒。但是，一些建筑物由于受到技术和经济的限制，并没有设置自动消防装置。目前，按照现有的防火法规，结合建筑实际，应增加自动灭火系统。一些建筑物，虽然已经设计了一套湿气自动喷洒系统，但是，随着使用年限的增加，由于管道腐蚀等因素，出现了“跑，冒，滴，漏”的现象。重量轻，维修简便，只需将有关的管子换掉就行；二严重时，有可能会影响该建筑物之正常使用，或使该建筑物之使用者蒙受某种财产之损害。

还有的是，为防止以上问题的出现，对整个系统的管网进行抽水处理，存在着一定的安全隐患。所以，在漫长的岁月中，怎样才能以比较简单的方法，来解决由于消防设备老化而引起的各种问题，是一个很有价值的行业。一种意见是，只需简单地替换管道即可，参考某些发达国家在某些工程中采用PVC-C等化学性材料制成的管道来代替镀锌钢管，以满足某些工程的需要。PVC-C （PVC-C）管道虽然具有良好的耐热和良好的物理化学特性，但是，针对已有建筑物的顶棚（闷顶）保温材料的耐火特性，以及电缆线路的复杂性，当顶棚内部出现电力或其它火灾时，PVC-C管道是否能够保证其在顶棚附近的工作，

目前还没有相应的工程案例，也没有相应的技术标准。在我国，对于用高压细水雾代替湿法自动消防系统的情况，也有不少的工程实例；在此基础上，提出了一种适用于高压细水雾自动灭火的新型消防技术。与传统的湿法自动洒水系统不同，高压细水雾的雾粒较细小，遇到火焰后会快速蒸发，其体积可以扩大到1700-5800倍，并吸收了大量的热量，快速地降低了燃烧区的温度；同时，由于水的蒸发，会产生大量的水汽，使得整个燃烧区都被水蒸汽所包裹，从而造成了氧气缺乏而导致的窒息的燃烧。所以，在两种情况下，采用高压细水雾灭火的效果要比采用湿法喷雾的效果好得多。虽然使用的是无极不锈钢管子和喷嘴，但却大大减少了系统材料（铁）的消耗量。换句话说，也可以极大地降低社会资源的使用率。另外，它还具有节省了管道和设备的安装空间，灭火效率高，节约水，适用范围广，扑灭遮挡火，深层灭火防复燃等优点，就不详细介绍了。系统的供水单元，供水管线，区域阀箱，报警系统的设置，都与高压细水雾消防水喉系统相似。

结束语：不管是在民宅，还是在工宅，最常用的都是室内消火栓及湿式自动洒水系统。以上两种防火方法，不仅是建筑物防火的主要内容，而且也是以后建筑物防火改建的主要内容。但是，因为这两个系统都会大量地使用热浸镀锌钢管，所以，如果系统发生了较大的泄露，那么，在空间有限的情况下，在错综复杂的管线之间（特别是各种风管、电缆桥架、其他流体管道等错综复杂的建筑吊顶内），要想按照“同系统替代”的原则来进行消防改造，其实并不容易。因此，根据目前的防火技术，在保证建筑防火的同时，研究出一种安装方便、灭火效率高的新型灭火方法是十分必要的。

参考文献

[1]郑刘杰， 林慧勇.高压单相流细水雾灭火技术在消防实践中的应用[J].电子世界， 2018（7） ： 149， 151.

[2]王一欢.高压单相流水雾灭火技术在消防实践中的应用[J].工程建设与设计， 2014（4）： 80-82.

[3]陈晶田， 李壮云， 常大定， 等.高压单相细水雾灭火技术研究进展[J].消

防科学与技术， 2007（3）： 290-293.