朱飞建

(福州市建筑设计院有限责任公司 福建福州 350011)

0 引言

随着私家车数量的迅猛增长，目前许多工程地下汽车库规模庞大，火灾危险性高，大型地下汽车库消防灭火系统设计也变得尤为重要。根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067-2014)第7.2.3条的规定，I类地下汽车库宜设置泡沫-水喷淋灭火系统以提高灭火效力[1]。2017年5月27日，《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2017)实行，删除了自动喷水-泡沫联用系统的设计基本参数等有关内容，泡沫-水喷淋灭火系统的设计可按照现行国家标准《泡沫灭火系统设计规范》(GB 50151-2010)的有关规定执行。现行国家建筑标准设计图集《自动喷水灭火设施安装》20S206(以下简称图集20S206)等相关文献介绍的闭式泡沫-水喷淋灭火系统，大部分为一个泡沫罐仅供应一个报警阀的系统，该系统与实际工程应用相差较大。实际工程中大型地下车库面积较大，防火分区多，设计一般采用一个泡沫罐服务多个报警阀的系统，但目前缺乏专用于民用建筑的泡沫-水喷淋灭火系统，系统技术不够成熟，设计深度不足，部分预留厂家二次深化设计，厂家后期二次深化设计及施工安装与系统设计要求仍有一定差距。各个工程设计项目因选择的厂家产品不同，往往系统控制方式也不尽相同[2]。在比例混合器设置、泡沫液供水管路选择、泡沫液供给管路控制等3个方面的设计差别较大。本文结合工程实践，从系统工作原理上，就实际工程中这3个方面设计存在的问题进行剖析，并提出优化设计思路。

1 比例混合器设置位置调整

考虑到系统启动至泡沫喷放过程之间的切换时间不得超过2 min的要求，比例混合器和水流指示器应放置在尽可能靠近每个防火分区中心的位置，比例混合器至喷淋末端喷头控制在一定的距离之内。若防火分区面积大、管路多，常见做法是将一个防火分区拆成几部分，拆开的每部分管路均设信号阀、比例混合器和水流指示器，将比例混合器设在信号阀和水流指示器之间。但每部分管网信号阀、水流指示器、比例混合器配套布置，数量较多，往往增加造价。

经过设计优化后，将比例混合器设在水流指示器之后，一个防火分区仅设一个信号阀和水流指示器，并分设比例混合器于次干管上，节省了信号阀、水流指示器的数量，如图1所示。在水流指示器后将比例混合器分散布置，在同样满足系统转换时间的情况下，节省了水流指示器和信号阀的数量。比例混合器工作压力一般大于0.60 MPa，设在水流指示器后面，比例混合器本身有5 m～15 m的水损，甚至不设减压孔板也能保持水流指示器之后工作压力不超过0.40 MPa，并不影响原来管路的供水压力。需要注意的是，防火分区管路拆分后比例混合器前移，泡沫罐至比例混合器之间的管路变长，管路损失增大，应复核调整泡沫管管径和泡沫供水压力，以保证水与泡沫液的混合效果。

图1 比例混合器分设系统图

2 泡沫罐供水管路的重新设计

原国家建筑标准设计图集《自动喷水与水喷雾灭火设施安装》04S206(以下简称“图集04S206”)中，泡沫罐的进水管有从报警阀前管路引入，也有从报警阀后管路接入，图集04S206介绍的均为一个泡沫罐服务一个报警阀的系统，第39页采用的是从报警阀前接管，第43页则是从报警阀后接管。图集20S206采用的是从报警阀后接管。大型地下汽车库一般采用比例混合器和泡沫罐分开设置，多个防火分区共用-套泡沫-水喷淋灭火系统，一个泡沫罐服务多个防火分区及多个报警阀：

(1)泡沫罐供水管路从报警阀前接。优点是系统动作时，不同报警阀间不易互相干扰误动作，一个泡沫罐可服务多个报警阀，易保证比例混合器处泡沫供给压力大于供水管路压力。缺点是供水管路和泡沫液管路接入位置未同源，压力不易平衡。当各个报警阀前工作压力一致，则可从报警阀前接，并在供水管上设减压阀，维持压力平衡。但大型地下室汽车库面积较大，难于做到各报警阀前压力一致。需要通过详细的水力计算分析，并在各防火分区泡沫液供水管设减压孔板，以满足水和泡沫的压力均衡。

(2)泡沫罐供水管路从报警阀后接。优点是系统供水管路和供泡沫管路同源，便于系统控制。泡沫-水喷淋灭火系统最核心的是泡沫和水完全混合，关键是比例混合器处泡沫液入口压力与水入口压力的平衡。因系统的主要水损集中在报警阀、减压孔板、比例混合器处，泡沫罐的进水管接自报警阀后管路，有利于泡沫管路和水管路的压力平衡，并保证泡沫液与水的充分混合，也便于系统控制。缺点是接管在报警阀后，各报警阀后管路汇总接入泡沫罐进水口，火灾时挤压泡沫罐橡胶囊，其它报警阀容易误动作，目前一般用于一个泡沫罐服务一个报警阀系统。

(3)使用具备平衡压力比、可用于远程控制的平衡压力式比例混合器。当供水管路和泡沫管路的压力在比例混合器附近接近，且泡沫液入口压力大于水入口压力，压差小于0.20 MPa，则泡沫与水混合时，压力可保持均衡。若各个报警阀阀前压力接近，泡沫罐的进水管可接自报警阀前。但平衡压力式比例混合器造价较高，目前在地下汽车库应用较少。

综合比较，泡沫罐进水管从报警阀后接，有利于压力的平衡，但其它报警阀容易误动作。为避免干扰，两者结合，在报警阀后供水管路增设电动阀，采用报警阀前设稳压管与报警阀后设供水管，并联管路供水的形式。由报警阀前接出一条管路稳压，稳压管上设减压阀，平时保证泡沫罐内水压0.20 MPa左右，将泡沫液充满不锈钢泡沫管，系统处于备用状态[3]。各个报警阀后各接一条管路(管路上设电动阀)汇总，与泡沫罐稳压管并联接入泡沫罐进水口，平时电动阀关闭，由稳压管路稳压，火灾时打开电动阀供水，如图2所示。需要注意的是，该系统设置仍较为繁琐复杂，仍有优化的空间。泡沫罐供水管路增设电动阀，对系统控制的影响有待进一步探究。

图2 泡沫罐供水管路图(报警阀前管路稳压，报警阀后管路供水)

3 泡沫液供给管路控制优化

泡沫-水喷淋灭火系统设计时选用的产品不同，泡沫液出流控制方式也存在差异。泡沫液出流控制方式，大致有通过泡沫液供给管路控制和泡沫罐进水管路控制两种。

3.1 控制阀设在泡沫管路

控制阀设在泡沫管路上，分为在泡沫液出管上设电磁阀和水力控制阀两种。由于电磁阀长时间与泡沫液接触，容易不灵敏且难以打开[4]。目前主要采用水力控制阀做泡沫液控制阀，其打开方式有两种。

(1)水力打开

从报警阀延迟器之后，水力警铃之前，管路接出一条DN20出水管路，报警阀动作后，通过水流水力控制压力泄放阀泄压放空，继而打开泡沫液控制阀，泡沫罐内的泡沫液流出并进入比例混合器。水力控制管路配有手动泄压阀，可手动控制泡沫液控制阀的开启。水力控制打开泡沫液控制阀管路比较复杂，有压力泄放阀的泄压管路、泡沫液控制阀控制管路，详见图集04S206第43～44页，当多个防火分区报警阀共用一个泡沫罐，连接管路密集，不便于安装和控制。为保证比例混合器的压力要求，水力打开控制方式对泡沫罐、报警阀和泡沫液控制阀的间距有严格的要求(详图集04S206第43页)。另外压力泄放阀主要通过水压打开，打开压力需大于0.05 MPa，若一个泡沫罐服务多个报警阀，报警阀与泡沫罐距离较远，将影响压力泄放阀的开启[4]。这些都限制了水力打开控制方式在大型地下汽车库中，一个泡沫罐服务多个报警阀系统上的应用。

(2)电磁阀打开

图集04S206第39页、41页为电磁阀控制打开泡沫液控制阀。出现火情时，喷头爆破，报警阀打开，压力开关联动开启电磁阀，由于隔膜控制阀内隔膜室压力泄放，隔膜泄压控制阀(泡沫液控制阀)打开并释放泡沫罐内受压状态的泡沫灭火剂。电磁阀控制打开方式还配有应急启动阀(手动快开阀)。如果电磁阀有故障，可用应急阀打开泄压控制阀，从而释放泡沫灭火剂。该打开方式对泡沫罐、湿式报警阀与泡沫液控制阀的间距没有严格限制，服务半径大。但目前仅用于一个泡沫罐服务一个报警阀系统，若报警阀个数较多，泡沫罐需要配置数量较多。该控制方式泡沫罐供水管路和泡沫液控制阀控制管路接自同一管路，图集04S206第39页从报警阀前接，也有一些设计从报警阀后管路接。

图集20S206采用的是控制阀设在泡沫管路上，具体打开方式未详细注明。

3.2 控制阀设在泡沫罐供水管路

该控制方式分为采用两用控制阀组和水控阀两种。

(1)两用控制阀组控制

永安某地下汽车库采用两用控制阀组控制，管路系统如图3所示，具体参数可参厂家资料。当湿式报警阀处于供应状态时，由于定比减压阀的作用，从泡沫液罐供应的泡沫液的压力低于主管道的压力，整个系统在水工作压力的作用下充满水。同时，泡沫液可以充满整个泡沫管道，泡沫管将泡沫液输送到泡沫比例混合器的入口。当喷头爆破后，报警阀打开，阀后一部分水流通过控制管路打开加压开启阀(泡沫液控制阀)，减压阀发生短路，泡沫液罐中的压力随主管内压力的增加而增加，泡沫液的压力随泡沫罐内压力的增加亦增加，贮存于泡沫罐中的受压泡沫灭火剂即释放出去，泡沫灭火剂在比例混合器内形成一定比例的泡沫混合液，流向开始动作灭火的喷头。该控制方式泡沫罐供水管路有从报警阀前接，也有从报警阀后接，缺点是各报警阀需要按统一压力供水，否则定比减压阀无法共用减压。由于大型地下汽车库较大，难以做到各报警阀入口压力一致。

图3 泡沫喷淋控制管路图一(两用控制阀)

(2)水控阀控制

火灾发生时，喷头动作喷水，水流指示器动作，打开湿式报警阀，压力开关联动控制器打开泡沫罐进水管路上电动阀，泄压启动水控阀打开，泡沫罐胶囊内泡沫液在压力水的挤压下进入比例混合器。该系统类似两用控制阀组的简化版，但泡沫罐未设稳压管路，泡沫罐及泡沫液管路未进入准工作状态。为保证系统2 min转换时间要求，系统安装调试完毕后，需打开泡沫罐水控阀，压力水进入挤压泡沫罐保持罐内水压，并使泡沫管充满泡沫液，系统进入准工作状态，再关闭泡沫罐水控阀。该系统比例混合器和泡沫罐为一体成套设备，泡沫罐供水管路从报警阀后接，一般仅适用于一个泡沫罐服务一个报警阀的系统。

对比分析上文4种控制方式后，在平潭某地下汽车库采用水力控制阀设在泡沫管路上，用电动阀替代水力控制管路。除了设手动泄压阀，另外增设一组自动泄压阀(电动阀)，当报警阀压力开关动作后，通过控制器联动打开电动阀，将压力泄放阀压力泄掉，打开泡沫液控制阀，如图4所示。该控制方式不受距离限制，简化了复杂的水力控制管路，采用电动阀控制替代，管路简单，服务半径大，适用范围广，可用于一个泡沫罐供应多个报警阀的系统。另设有稳压管路，系统平时处于准工作状态，较为安全可靠。

图4 泡沫喷淋控制管路系统图二(水力控制阀+电磁阀)

4 结语

大型地下汽车库闭式泡沫-水喷淋灭火系统设计繁琐，系统管路复杂，一个泡沫罐服务多个报警阀的系统，缺乏系统的理论研究和灭火试验研究。本文对比研究实际工程中各种设计方式后，总结归纳利弊，提出以下设计优化措施：

(1)大型地下汽车库防火分区面积大，管路多，可在水流指示器之后将管路分开成几部分，将比例混合器设于水流指示器之后，一个防火分区仅设一个水流指示器，并分设比例混合器于次干管上，既节省造价，又能满足系统转换时间的要求。

(2)报警阀前接泡沫罐稳压管，报警阀后接泡沫罐供水管，通过电动阀打开泡沫供水管路的形式，有利于泡沫和水压力的平衡，也有利于系统的及时动作，并可避免报警阀间相互影响导致误动作的风险。

(3)泡沫液控制阀设在泡沫管路上，电动阀打开压力泄放阀泄放压力并打开泡沫液控制阀的方式，服务半径大，管路简单，适用范围广。

泡沫-水喷淋灭火系统具备水和泡沫灭火剂的优点，是具有灭火和冷却的双重功能，能有效防止灭火后，在保护区内由高温物体引起的易燃液体的重燃，并有效控制火势的流淌和蔓延，比普通喷淋灭火系统灭火性能更好，适用于大型地下汽车库强化灭火。目前由于产品造价、泡沫液维护以及专用规范缺乏等原因，在地下汽车库应用并不普遍，相关方面的研究也比较缺乏。相信随着国民经济的发展需求，工艺技术的突破，特别是在系统控制管路优化，高性能比例混合器、经济效益好的泡沫液、低水损耐腐性能优的泡沫液供应管道等方面的研发上取得进展，泡沫-水喷淋灭火系统将得到更广泛的应用。