刘云春

（云南省设计院集团有限公司 云南昆明 650228）

0 引言

预作用系统，是现代建筑中越来越常见的消防灭火设施，既能及时扑灭火灾、有效保护生命和财产安全，又能避免误喷和管道漏水。该系统兼具湿式、干式系统的优点，又可避免湿式、干式系统的缺点。但预作用系统与常规的湿式系统不同，为了确保系统能够可靠运行，技术人员应结合规范要求和目前的产品特性，进一步明确预作用系统的设计要点。

1 预作用系统工作原理与控制

预作用系统，是在准工作状态下不充水，发生火灾时由火灾自动报警系统、充气管道上的压力开关连锁控制预作用装置和启动消防水泵，向配水管道供水的闭式系统[1]。系统由预作用装置、充气装置（非必须）、水流指示器、闭式喷头、管道和供水设施等组成，同时通过火灾自动报警系统配合完成。

消防水泵的启动方式包含自动控制、消防控制室（盘）远程控制（即远程手动控制）和消防水泵房现场应急操作三种。其中，自动启泵方式为火灾自动报警系统参与控制启动消防水泵，即，以“火灾探测器或手动报警按钮、充气管道上的压力开关”作为报警信号传至消防控制室（盘）。消防联动控制盘为自动状态下，将上述信号作为触发信号，消防连通控制器自动启动消防泵。另外，按照最新“喷规”，预作用系统的直接启泵方式，还新增了“消防水泵出水干管上设置的压力开关”和“高位水箱出水管上的流量开关”作为控制信号直接启泵。以上三种自动启泵方式任意一种均应能直接启动消防水泵。

预作用装置的启动方式包含自动控制、消防控制室（盘）远程控制（即远程手动控制）和预作用装置处现场手动应急操作三类。其中，自动控制的方式，是在消防联动控制盘为自动状态下，通过报警系统的触发信号控制报警阀组的电磁阀开启，预作用阀的隔膜空间中存储水流被释放出来，压力阀板在水压的推动下也转换到开启状态，从而开启报警阀组。而按照管网内是否充气，可分为不充气单连锁系统和充气双连锁系统。不充气单连锁系统的报警信号为“同一报警区域两只及两只以上独立的感烟火灾探测器、或一只感烟火灾探测器与一只手动火灾报警按钮”，同时闭式喷头受热爆破排气后方可喷水灭火，用于准工作状态下严禁误喷的场所；充气双连锁系统的报警信号，为“火灾探测器或手动火灾报警按钮”与“充气管道上压力开关”，此压力开关是根据闭式喷头受热爆破排气时，有压气体管道的压力是否达到设定值而判定补气装置的启闭并传递信号，用于准工作状态下严禁管道充水的场所。另外还存在一种无连锁系统，适用于建筑内无探测装置、喷头动作时允许水进入报警阀后管道的场所。

预作用系统启动程序复杂，在系统设计时须将各个环节的控制要求（包括消防水泵控制、稳压泵控制、补气装置控制、预作用装置控制、泄压阀控制、快速排气阀控制以及消防控制室监视要求）提供给电气专业，实施时应严密完善机电专业工程内容，并做好调试工作，方可在火灾时按照预定程序启动系统并在平时能够做到防止误喷和漏水。

2 预作用系统的设计要点

在系统设计时，其设计参数（喷水强度、作用面积、持续喷水时间和喷头间距等）的选择与湿式系统基本相同，只是当采用双连锁系统时系统的作用面积须乘以1.3的倍数。

2.1 管网布置

“喷规”规定自动喷水灭火系统水平设置的管道宜有坡度，而对于预作用系统来说，此规定尤为重要，其目的在于火灾时充水易于排气，而在灭火、检测或维修后恢复准工作状态之前尽量排尽积水。

以二层烟叶仓库为例，建筑内设置预作用系统，一层顶板为平板，结构无坡度，二层顶板为中间高两侧低的坡屋面。为方便排气、排水，自喷管网在布置时，可结合顶板的形式分别布置。二层管网必须在屋脊位置设置快速排气阀，如果配水干管布置在屋脊位置，则屋面低的两侧配水管末端须分别设置泄水阀，如果配水干管布置在屋面低的两侧，只须配水干管起端设置泄水阀，如果配水干管布置在屋面低的一侧，则须配水干管起端和配水管末端均设置泄水阀；相对而言，一层管网的布置相对灵活，可设置为单坡，最不利点可作为最高点，设置快速排气阀，管网起端设置泄水管，如若一个报警阀只控制一个防火分区，不设水流指示器，还可直接在报警阀前端设置泄水管，但如果单坡坡长较长，导致标高低的部位对建筑层高影响较大，还可以调整配水干管的位置，所有配水支管坡向配水管，配水管坡向配水干管。

另外，“喷规”对预作用系统充水时间有要求，单连锁系统不宜超过2min，双连锁系统不宜超过1min。为保证发生火灾时，管道内能迅速排气、充水，快速排气阀的选型应根据计算确定，可参考国标图集01SS105中CARX复合式排气阀的性能进行选择。此外，有压气体管道的快速排气阀前还应设置电动阀。同时，还设计时还应控制报警阀后配水管道的容积，因充水时间取决于排气阀排气速度和水流速度，变量较多，计算排偏复杂，可参考《全国民用建筑工程设计技术措施（给水排水）》表7.2.5的经验值，虽规范规定一套预作用装置控制的洒水喷头不宜超过800只，但实际控制的喷头数量更少。

值得一提的是，对于补气双连锁系统来说，补气装置为预作用系统的重要设备，是判定预作用装置启闭的一个重要信号，还可以通过有压气体检测管道判定管网系统是否严密。

2.2 喷头选择

按照“喷规”，预作用系统适用于最大净空高度不超过8m的民用建筑、厂房和最大净空高度不超过9m的仓库，超过9m的货架仓库可增设货架内喷头。即，预作用系统仅能选择标准覆盖面积洒水喷头和扩大覆盖面积洒水喷头。

在实际工程中，采用预作用系统的高堆垛仓库亦为常见。依然以烟叶仓库为例，烟叶装入烟包堆放在建筑内，建筑高度大于9m，而烟叶受水渍侵害后无法使用的特殊性，设置自动喷水灭火系统时要求系统在准工作状态时，严禁误喷、严禁管道漏水，故烟叶仓库广泛采用预作用系统。对于最大净空高度＞9m的堆垛型仓库，也常采用早期抑制快速响应喷头，由于快速响应喷头有一个快速响应的热敏元件，该元件比普通传统型喷头反应更快，在火灾初期可以迅速作用于扑灭火灾、抑制火灾，具有热响应时间迅速、喷水流量大的特点，若在预作用系统中使用，与预作用系统严禁误喷、严禁管道漏水的设计初衷相悖，故早期抑制快速响应喷头仅适用于湿式系统。而最新“喷规”中，新增仓库型特殊应用喷头设计参数，可用于最大净空高度≤12m的仓库，但仅适用于湿式系统，预作用系统或干式系统的设计参数尚未提供。结合即将实施的国家标准《自动喷水灭火系统第22部分：特殊应用喷头》（GB 5135.22—2019），仓库型特殊应用喷头（CMSA喷头）公称流量系数包含K161、K242、K282和K363，其热敏元件为易熔元件、或玻璃球，响应时间系数（RTI）值应位于80（m·s）0.5-350（m·s）0.5 之间即可，实为标准响应洒水喷头。从喷头性能、动作方式和响应时间上来讲，仓库型特殊应用喷头应该可以用于预作用系统或干式系统。

在FMGLOBAL的财产防损数据册中，当选用干式系统、直立式喷头时，喷头的最低工作压力为0.1MPa，作用面积内开放喷头数为24只，动作温度为140℃；当选用湿式系统、直立式喷头时，喷头最低工作压力为0.1MPa，作用面积内开放喷头数为24只，动作温为70℃[2]。国外技术经验也表明，仓库型特殊应用喷头可用于湿式系统、干式系统，只是动作温度不同。

仓库型热特殊应用喷头为新型产品，技术尚不成熟，也没有满足国内CCCF认证标准的产品。希望国内市场上的产品能尽快取得相关认证，同时从规范层面也能提供相应的技术支持，以便于工程项目在推进时，能选择与之匹配又经济可行的方案。

3 结论

综上所述，虽然预作用系统与湿式系统在外观形式上大致相同，但设计初衷与湿式系统完全不同，从而在控制、管网布置甚至于喷头的选择上也相去甚远。因此，设计人员、技术管理人员应完全掌握预作用系统的工作原理、设计和运行要点，方可使其兼具湿式和干式系统的优势发挥作用。同时，工程人员还应积极了解市场产品情况，对此系统尚完善之处如有技术上的进展，应与时俱进，将先进、优良的技术和产品应用于实际工程中，使系统更加安全稳定可靠。