一级消防工程师考试建筑消防设施之水喷雾灭火系统

水喷雾灭火系统是由水源、供水设备、管道、雨淋报警阀（或电动控制阀、气动控制阀）、过滤器和水雾喷头等构成，发生火灾时向保护对象喷射水务进行灭火或防护冷却的系统。

知识点1：系统灭火机理

水喷雾灭火系统通过改变水的物理状态，利用水雾喷头使水从连续的洒水状态转变成不连续的细小水雾喷射出来。它具有较高的电绝缘性能和良好的灭火性能。水喷雾的灭火机理主要是表面冷却、窒息、乳化和稀释作用。

知识点2：系统分类

一、电动启动水喷雾灭火系统

电动启动水喷雾灭火系统是以普通的火灾报警系统为火灾探测系统，通过串通的点型火灾探测器、线型火灾探测器和吸气式火灾探测器探测火灾。当有火情发生时，火灾探测器将火警信号传到火灾报警控制器上，火灾报警控制器打开雨淋阀的电磁阀，雨淋阀控制腔的压力下降，雨淋阀打开，供水侧水压降低，系统压力开关自动启动消防水泵，系统喷水灭火。为了减少系统的响应时间，雨淋阀前的管道内应是充满水的状态。

二、传动管启动水喷雾灭火系统

传动管启动水喷雾灭火系统是以传动管作为火灾探测系统，传动管内充满压缩空气或压力水。充水传动管的湿式系统当闭式喷头当闭式喷头受火灾高温影响动作后，传动管内的压力迅速下降，导致雨淋阀控制腔压力下降，雨淋阀打开。充气传动管的干式系统喷头动作后，传动管内的压力下降，传动管与雨淋阀控制腔之间的气动阀动作、排水、使雨淋阀控制腔的压力下降，雨淋阀打开。雨淋阀打开后使系统供水侧压力下降，压力开关自动启动消防水泵，通过雨淋阀、管网将水送到水雾喷头，水雾喷头开始喷水灭火。传动管启动水雾灭火系统一般适用于防爆场所，不适合安装普通火灾探测系统的场所。

传动管启动水喷雾灭火系统按传动管内的充压介质不同，可分为充液传动管和充气传动管两种。充液传动管内的介质一般为压力水，这种方式适用于不结冰的场所，充液传动管的末端或最高点应安装自动排气阀。充气传动管内的介质一般为压缩空气，平时由空气压机或其他气源保持传动管内的气压。这种方式适用于所有场所，但在北方寒冷地区，应在传动管的最低点设置冷凝器和汽水分离器，以保证传动管不会因冷凝水结冰而堵塞。

知识点3：系统工作原理与使用范围

一、系统工作原理

水喷雾灭火系统的工作原理是：当系统的火灾探测器探测到火灾后，自动启动雨淋报警阀组，同时发出火灾报警信号给报警控制器，系统供水侧压力开关自动启动消防水泵，水通过供水管网到达水雾喷头，水雾喷头喷水灭火。

二、系统适用范围

水喷雾灭火系统的防护目的主要有两个，即灭火和防护冷却，其适用范围随不同的防护目的而设定。

（一）灭火的适用范围

以灭火为目的的水喷雾灭火系统主要适用于以下范围：固体火灾、可燃液体火灾、电气火灾。

（二）防护冷却为目的的水喷雾灭火系统主要适用于以下范围：

（1）可燃气体和甲、乙、丙；诶液体的生产、储存装置和装卸设施的防护冷却。

（2）火灾危险性大的化工装置及管道，例如加热器、反应器、蒸馏塔等的防护冷却。

三、典型设置场所

（1）建筑内的燃油、燃气锅炉房，可燃油油浸电力变压器室，充可燃油的高压电容器和多油开关室，自备发电机房。

（2）单台容量在40MW及以上的厂矿企业可燃油油浸电力变压器，单台容量在90MW及以上的电厂可燃油油浸变压器，单台容量在125MW及以上的独立变电所可燃油油浸电力变压器。

（3）输送机皮带、电缆、液氨储罐。

（4）甲_B、乙、丙类液体储罐，全压力、半冷冻式液化烃储罐，全冷冻式液化烃储罐。

四、不适用范围

（一）不适用于水扑救的物质：

过氧化物：指过氧化钾、过氧化钠、过氧化钡、过氧化镁等。

遇水燃烧物质：金属钾、金属钠、碳化钙、碳化铝、碳化钠、碳化钾等。

（二）使用水雾会造成爆炸或破坏的场所

高温密闭的容器内或空间内

表面温度经常处于高温状态的可燃液体

知识点4：系统设计参数

一、水雾喷头的工作压力

用于灭火时，水雾喷头的工作压力不应小于0.35MPa，用于冷却防护时，水雾喷头的工作压力不应小于0.2MPa。但对于甲_B、乙、丙类液体储罐不应小于0.15MPa。

二、水喷雾灭火系统的保护面积

保护面积是指保护对象的全部暴露外表面面积。水喷雾灭火系统主要用于保护室外的大型专用设施或设备，同时也保护建筑物内的设施或设备，其保护面积可按以下原则确定：

1.按保护对象的规则外表面面积确定。

2.当保护对象的外形不规则时，应按包容保护对象的最小规则形体的外表面面积确定。

3.变压器的保护面积除应按扣除地面面积以外的变压器油箱外表面面积确定外，还应保罗散热器的外表面面积和油枕及集油坑的投影面积。

4.分层敷设电缆的保护面积应按整体包容电缆的最小规则形体的外表面面积确定。

5.输送皮带机的保护面积应按上行皮带的上表面面积确定。

6.开口可燃液体容器的保护面积应按其液面面积确定。

7.当水喷雾灭火系统用于室内保护对象时，保护面积科按室内建筑面积或保护对象的外表面面积确定。

8.甲、乙类液体，可燃气体压缩机及其他相关设备，其保护面积应按相应设备的投影面积确定，且税务应包括密封面积和其他关键部位。

9.系统用于冷却甲_B、乙、丙类液体储罐时，着火的地上固定顶储罐及距着火储罐罐壁1.5倍着火罐直径范围内的相邻地上储罐应同时冷却，当相邻地上储罐超过3座时，可按3座较大的相邻储罐计算消防冷却用水量。着火的浮顶管应冷却，其相邻储罐可不冷却。着火罐的保护面积应按罐壁外表面面积计算，相邻罐的保护面积可按实际需要冷却部位的外表面面积计算，但不得小于罐壁外表面面积1/2。

10.系统用于冷却全压力式及半冷冻式液化烃或类似液体储罐时，着火罐及距着火罐罐壁1.5倍着火罐直径范围内的相邻管应同时冷却；当相邻管罐超过3座时，可按3座较大的相邻罐计算消防冷却水用量。着火罐保护面积应按其罐体外表面面积计算，相邻罐保护面积应按其罐体表面面积的1/2计算。

11.系统用于冷却全冷冻式液化烃或类似液体储罐时，采用钢制外壁的单容罐，着火罐及距着火罐罐壁1.5倍着火罐直径范围内的相邻罐应同时冷却。着火罐保护面积应按其罐体表面面积计算，相邻罐保护面积应按罐壁外表面面积的1/2及灌顶外表面面积计算。

三、水喷雾灭火系统的供给强度、持续供给事件和响应时间

知识点5：系统组件及设置要求

水喷雾灭火系统由水雾喷头、雨淋阀、过滤器、供水管道等主要部件组成。

一、水雾喷头

水雾喷头实在一定的压力作用下， 利用离心或撞击原理将水流分解成细小水雾滴的喷头。

（一）分类

水雾喷头按结构可分为离心雾化喷头和撞击型水雾喷头两种。

（二）主要性能参数

1.工作压力

水雾喷头的雾化效果与喷头的工作压力有直接关系。喷头的工作压力越大，其水雾滴粒径越小，雾化效果越好，灭火和冷却效率也越高。当水雾喷头的工作压力大于或等于0.2MPa时，能获得良好的分布性状和雾化效果，满足防火冷却的要求；当压力大于或等于0.35MPa时，能火大良好的雾化效果，满足灭火的要求。

2.雾化角

常见的雾化角有30°、45°、60°、90°和120°五种。

3.流量系数

水雾喷头的流量系数K为16-102.

4.有效射程

水雾喷头的有效射程是指喷头水平喷射时，水雾达到的最高点与喷口之间的距离。水雾锥是指在水雾有效射程内水雾形成的圆锥体。

同一水雾喷头，雾化角小，射程则远，反之越近。

5.水雾滴平均直径

水雾滴平均直径随喷头工作压力的变化而变化，压力越大，水滴平均直径约小。一般水雾滴的粒径应该在0.3-1mm的范围内。

（三）布置要求

1.基本原则及方式（略）

2.保护变压器的水雾喷头的布置要求

当保护对象为油浸变压器时，水雾喷头应布置在变压器周围，不宜布置在变压器顶部；保护变压器顶部的水雾不应直接喷向高压套管；变压器的绝缘子升高座孔口、油枕、散热器、集油坑均应设水雾喷头进行保护；水雾喷头之间的水平距离与垂直距离应满足水雾锥相交的要求。

3.保护储罐、球罐的水雾喷头的布置要求

（1）当保护对象为可燃气体和甲、乙、丙类液体储罐时，水雾喷头宜布置在保护对象周围，其保护储罐外壁之间的距离不应大于0.7m。

（2）当保护对象为球罐时，水雾喷头的喷口应面向球心；水雾锥沿球罐纬线方向应相交，沿经线方向应相接；当球罐的容积等于或大于1000m³时，水雾锥沿球罐纬线方向应相交，沿经线方向应相接，但赤道以上环管之间的距离不应大于3.6m；无防护层的球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头进行保护。

（3）当保护对象为卧式储罐时，水雾喷头的布置应使水雾完全覆盖裸露表面，储罐液位计、阀门等处应设水雾喷头保护。

4.保护电缆的水雾喷头的布置要求

当保护对象为电缆时，水雾喷头喷射的水雾应安全包围电缆。电缆水平敷设或垂直敷设时，都应按平面保护对象考虑。对于水平敷设的电缆，喷头宜布置在其上方；对于垂直敷设的电缆。喷头可沿其侧面布置。多层水平或垂直敷设的电缆，其层间没有装设耐火隔板时，设置的喷头要采用包围式，使中间层的电缆处于水雾的包围中。当电缆支架阻挡水雾时，在该部位应增设喷头。

5.保护输送机皮带的水雾喷头的布置要求

当保护对象为输送机皮带时，水雾应完全包络输送机的机头，机尾和上、下行皮带。由于输送机皮带时一种平面往返运动的保护对象，在没有停机前，皮带的着火部位可能随之往返运动，极易造成火灾蔓延。

7.保护其他对象的水雾喷头的布置要求

当保护对象为室内燃油锅炉、电液装置、氢密封油装置、发电机、油断路器、汽轮机油箱、磨煤机润滑油箱时，水雾喷头宜在保护对象的顶部周围布置，使水雾直接喷向丙完全覆盖保护对象。

二、雨淋阀

雨淋阀作为水雾喷头灭火系统中的系统报警控制阀，起着十分重要的作用。雨淋阀一般有角式雨淋阀和直通雨淋阀两种。

（一）角式雨淋阀

角式雨淋阀组由角式雨淋阀、供水蝶阀、单向阀、电磁阀、电动快开阀、过滤器、压力开关、水力警铃等主要部件组成，具有功能完善、安全可靠、耐蚀性好、便于安装、维护方便等特点。

2.角式雨淋阀组部件名称及用途

3.角式雨淋阀的工作原理

角式雨淋阀利用隔膜的上下运动来实现阀瓣的启闭。隔膜将阀分为压力腔（即控制腔）、工作腔、供水腔，来自供水管的压力水流（0.14~1.2Mpa）作用于隔膜下部阀瓣，也从控制管路径经单向阀进入压力腔而作用于隔膜的上部，由于隔膜上、下受水作用面积的差异，保证了隔膜雨淋阀具有良好的密封性。

  当保护区发生火灾时，通过火灾报警控制器直接打开隔膜雨淋阀的电磁阀，使压力腔内的水快速排出，由于压力腔泄压，使作用于阀瓣下部的水迅速推起阀瓣，水流即进入工作腔，流向整个管网喷水灭火。同时，部分压力水流向报警管网，使水力警铃发出铃声报警，压力开关动作，向值班室（消防控制室）发出信号指示或直接启动消防水泵供水。此时，由于隔膜雨淋阀控制管路上的电磁阀具有自锁功能，所以雨淋阀被锁定为开启状态，灭后后，手动复位电磁阀，稍后雨淋阀将自行复位。

（二）直通雨淋阀

1.直通雨淋阀组的组成

直通雨淋阀组由直通雨淋阀、信号蝶阀、单向阀、电磁阀、手动球阀、压力开关、水力警铃等主要部件组成。

2.直通雨淋阀组部件名称及用途

3.直通雨淋阀的工作原理

直通雨淋阀利用隔膜的左右运动实现阀瓣的启闭。由隔膜将阀分为控制腔和工作腔。来自供水管道的压力水流（0.14~1.6Mpa）作用于阀瓣，同时，压力水还从控制管路经单向阀进入控制腔而作用于隔膜的左部，由隔膜通过推杆将力传递到压臂上，由压臂压紧阀瓣，保证隔膜雨淋阀具有良好的密封性。

  阀门具有电动、手动、传动控制三种控制方式。电动控制是当保护区发生火灾时，通过火灾报警控制器直接打开直通雨淋阀的电磁阀，使控制腔内的水快速排出。手动控制是人员手动打开控制管路上的手动球阀排水泄压，启动阀门。传动控制是依靠安装在保护区内且与系统相连的闭式喷头在火灾发生时玻璃球破裂，进而排水或排气泄压。由于控制腔的泄压，通过推杆作用在压臂上的力消除，作用于阀瓣下部的水迅速推起阀瓣，水流即进入工作腔，流向整个管网喷水灭火；同时，一部分压力水流向报警管网，使水力警铃发出铃声报警，压力开关动作，发出信号或直接启动消防水泵供水。灭火后，需手动复位雨淋阀。

（三）雨淋阀组的而功能及设置要求

1.雨淋阀组应具备的功能

（1）有自动控制和手动控制两种操作方式。

（2）能检测供水、出水压力。

（3）寒冷地区的雨淋阀组应采用电伴热或蒸汽伴热进行保温。

（4）并联设置的雨淋阀组，雨淋阀入口处应设止回阀。

（5）雨淋阀前的管道应设置可冲洗的过滤器；当水雾喷头无滤网时，雨淋阀后的管道上应设置过滤器。过滤网应采用耐腐蚀金属材料，滤网的孔径应为4-4.7目/c㎡（0.6-0.71mm）。

三、管道

水喷雾灭火系统的管道分为雨淋阀前管道和阀后管道两部分。阀后管道应采用内外热镀锌钢管，且管道上不应设置其他用水设施。系统管道的工作压力不应大于1.6MPa，系统管道应采用沟槽式连接件（卡箍）连接，或螺纹、法兰连接。镀锌管道不得采用电焊、气焊挖孔、热煨弯或其他破坏镀锌层的操作。系统管道采用镀锌钢管时，管径不应小于25mm；采用不锈钢管或铜管时，管径不应小于20mm，系统管道的最低处或水容易聚集的地方应设置放水阀或排污口。