洪宗欽，馮妙琴

(1.中國人民武裝警察部隊學院，河北 廊坊 065000;2.河南省消防總隊鄭州支隊鞏義大隊，河南鄭州 451200)

0 引言

當今社會，隨著社會經濟文化的不斷發(fā)展，“以人為本”的理念越來越受關注，保護好人民的生命財產安全，減少人民群眾財產損失是消防工作者一直追求的目標。一場火災會給人民的生命財產帶來很大的災難，滅火過程中的水漬損失同樣會給人民帶來極大的財產損失。如何減少建筑火災中的水漬損失成為了一個重要的消防研究課題。近年來，在我國各地發(fā)生的高層建筑火災案例中，自動噴水滅火系統(tǒng)是否正常發(fā)揮作用是滅火成功與否的重要因素。國內外應用實踐證明:自動噴水滅火系統(tǒng)具有安全可靠、經濟實用、滅火成功率高等優(yōu)點［1］，具有廣闊的應用前景［2］。

筆者通過比較分析自動噴水滅火系統(tǒng)滅火過程與消防射流滅火過程兩者之間的水漬損失，指出減小水漬損失的實質是提高自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火效能和可靠性，進而避免消防射流，即減小非必要水漬損失。筆者由此進一步分析了影響自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效能和可靠性的兩個重要因素，同時提出了幾點提高自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效能和可靠性的方法。

1 自動噴水滅火系統(tǒng)與消防射流水滅火過程的水漬損失比較

文獻［3］通過兩組試驗:第一組試驗中，火險的消除要完全依靠消防隊。而在第二組試驗中，用自動灑水噴頭就將火情控制住?；谶@兩組試驗的對比，給出了如下幾點結論:(1)在裝有自動噴水滅火系統(tǒng)的試驗中，易燃材料的損耗占了不到3%，而在沒有自動灑水噴頭的試驗中占了62%～95%。(2)綜合使用自動噴水滅火系統(tǒng)和消防射流用水量要比單獨使用消防射流水少50%。如果在標準大小的房間內使用自動噴水滅火系統(tǒng)，水的使用量可以減少91%。(3)發(fā)生火災時，使用自動噴水滅火系統(tǒng)能夠降低火災的損害。(4)在裝有灑水噴頭的試驗中，沒有看到轟燃的現(xiàn)象，并且火情被控制在火源處。(5)在沒有灑水噴頭的試驗中，在消防隊介入之前就發(fā)生了轟燃的現(xiàn)象。因此，損毀了更多的財產，釋放出更多的溫室氣體，有更多的廢棄物需要在垃圾填埋場處理。

分析以上結論，我們可得以下三點:一是自動噴水滅火系統(tǒng)對于建筑的防護和建筑火災的撲救至關重要;二是自動噴水滅火系統(tǒng)可以防止水漬損失的進一步擴大，它的水漬損失遠比消防射流引起的水漬損失小得多;三是減小建筑火災水漬損失的關鍵在于提高自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火效能和可靠性，并盡量避免消防射流。

2 水漬損失

水漬損失是指滅火水流使未燃燒物資和設備的使用效能受到直接影響而造成的損失，以及火場積水帶來的種種危害所造成的間接損失［4］。鑒于文獻［3］所得的結論，筆者認為在設有自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑物中，水漬損失可分為必要的水漬損失和非必要的水漬損失。

2.1 必要的水漬損失

如圖1所示:噴頭A、B、C、D成正方形布置，假設起火點在正方形ABCD的對角線交點區(qū)域附件上，則4支噴頭同時噴水，圖中陰影區(qū)為有效的噴水區(qū)域，陰影區(qū)外4個圓包圍的區(qū)域為水漬損失區(qū)。筆者認為該水漬損失為必要的水漬損失，即自動噴水滅火系統(tǒng)引起的水漬損失為必要的水漬損失。

圖1 必要的水漬損失Fig.1 Necessary Waterlogging Loss

必要的水漬損失有如下特點:(1)難以避免。由于自動噴水滅火系統(tǒng)是對建筑內房間的整個區(qū)域進行保護，房間內局部的火災會引起房間內所有噴頭的動作，因此，水漬損失是難以避免的;(2)對人員生命財產的破壞力較小。自動噴水滅火系統(tǒng)一般在建筑發(fā)生火災的初期動作，火勢很快被控制，因此，其水漬損失較小，對人員生命財產的破壞力相應地較小。

2.2 非必要的水漬損失

當火災發(fā)生時，設有自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑物由于各種原因導致自動噴水滅火系統(tǒng)失效，或者由于其自身滅火效能不強，不能及時有效地撲滅早期火災，最終引起的額外水漬損失為非必要的水漬損失。

非必要的水漬損失具有以下兩個特點:(1)可以避免。如果建筑內的自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火效能和可靠性能滿足要求，發(fā)生火災時，能及時對建筑進行保護，則水漬損失將會大大減少，因此，非必要的水漬損失是可以避免的;(2)對人員生命財產的破壞力大。如果設有自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑發(fā)生火災時存在非必要的水漬損失，可以認為該系統(tǒng)的滅火效能不強，進而導致建筑房間內火勢擴大，滅火時間和滅火劑的用量增大，對人員生命財產的破壞力大。

綜上所述，減小建筑火災水漬損失的關鍵在于減小非必要的水漬損失，而減小非必要的水漬損失等價于提高自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火效能和可靠性。

3 影響自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效能和可靠性的因素

自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火效能和可靠性的研究對于減少水漬損失有著重要的意義。自動噴淋系統(tǒng)一般包括的組件有:管道、供水設施、消防水箱、自動噴水泵報警閥組、消防水池、水泵接合器等。這些組件構成的自動噴淋系統(tǒng)是提高自動噴淋系統(tǒng)滅火效能和可靠性的必要條件。當然，影響自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效能和可靠性的因素有很多，其中有兩個是關鍵因素，即噴頭的噴水強度和自動噴水滅火系統(tǒng)的失效時間。

3.1 噴水強度

火災實驗證明:發(fā)生火災時，火勢如果沒有被最初的幾只噴頭控制住，則不論增開多少噴頭，都無濟于事。而火勢能否被控制住取決于噴頭的噴水強度是否能夠滿足要求，即只有能夠落到燃燒面上的噴水強度才能熄滅燃燒，因此我們可知兩點:一是噴水強度是影響自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效能的關鍵因素之一;二是在建筑中安裝越多的噴頭并不一定有益于滅火(這得取決于噴水強度能否滿足要求)。

噴水強度是保證自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效能的先決條件，也是決定建筑火災水漬損失大小的關鍵因素，只有保證噴水強度，自動噴水滅火系統(tǒng)才能有效。

3.2 自動噴水滅火系統(tǒng)失效時間tS

圖2中，RDD［5］曲線為建筑火災中實際需要的噴水強度qRDD隨時間的變化曲線，ADD［5］為建筑火災中實際噴水強度qADD隨時間的變化曲線，兩條曲線有一個交點，交點對應的時間為自動噴水滅火系統(tǒng)失效時間tS。

圖2 需要的噴水強度與實際的噴水強度Fig.2 Necessary Water Spray Intensity and Practical Water Spray Intensity

由圖2可知，隨著時間t的增大，需要的噴水強度qRDD增大。引起RDD曲線變化趨勢的原因是:建筑內物質起火，剛開始火勢很小，自動噴水滅火系統(tǒng)尚未探測到火災，隨著火勢的不斷擴展，所需的噴水強度不斷增加。而隨著時間t的增大，實際的噴水強度qADD減小。引起ADD曲線變化趨勢的原因是:隨著火勢的增長，一開始，一個噴頭動作，此時噴水強度最大，隨著噴頭開放的只數(shù)增多，實際的噴水強度不斷減小。

RDD曲線和ADD曲線有一個交點。在交點處，需要的噴水強度和實際噴水強度相等，交點所對應的時間tS有重要意義。tS表示自動噴水滅火系統(tǒng)的失效時間，即如果自動噴水滅火系統(tǒng)在時間tS前沒有滅掉初起火災，則表明自動噴水滅火系統(tǒng)已經失去原有的作用。因此，自動噴水滅火系統(tǒng)失效時間tS也是影響自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效能的關鍵因素之一。

4 設有自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑物減少水漬損失的方法

提高自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效能和可靠性可以減小建筑火災的水漬損失，而減少設有自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑物的水漬損失的方法有很多，其主要方面概括為以下4種方法:

4.1 噴頭噴水強度和噴頭間距的要滿足要求

噴頭作為自動噴水滅火系統(tǒng)中的重要組成部分，設計時，其布置的合理與否直接影響到受保護場所發(fā)生火災時，該系統(tǒng)是否能快速而有效地控制火災，并成功撲滅。我們知道:只有落到燃燒面上的噴水強度才能熄滅燃燒，噴頭的多少和間距對于噴水強度的大小至關重要，噴頭安裝少了，雖然噴水強度足夠，但沒辦法保護到整個建筑或房間;噴頭安裝多了，則噴水強度變小，可能達不到滅火需要的噴水強度，照樣會使自動噴水滅火系統(tǒng)失效。因此，安裝越多的噴頭不一定滅火效果好，噴頭的安裝數(shù)量和位置很重要，直接涉及到噴頭的噴水強度和噴頭間距，而噴頭的噴水強度和噴頭間距則影響自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火效能，噴頭的安裝要考慮兩個方面的內容:一方面是安裝的噴頭首先要滿足噴水強度要求;另一方面是安裝的噴頭要能保護整個受保護的建筑區(qū)域，即噴頭間距的問題。

建筑內房間的噴水強度計算公式為:噴頭個數(shù)×單個噴頭出水量÷房間凈使用面積。噴水強度的確定應符合《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》的要求。工程實際應用中，要保證噴頭的噴水強度滿足要求，可以通過調整噴頭的流量系數(shù)K，或者調整噴頭的工作壓力P。當然，噴頭的間距選取也應符合《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》的要求，同時應根據(jù)系統(tǒng)所需的噴水強度進行調整。只有滿足上述這兩方面要求自動噴水滅火系統(tǒng)才能在建筑火災中有效。

4.2 選取適當?shù)淖詣訃娝疁缁鹣到y(tǒng)

按噴頭的開閉形式，自動噴水滅火系統(tǒng)分為閉式自動噴水滅火系統(tǒng)和開式自動噴水滅火系統(tǒng)兩大類。前者包括濕式、干式、干濕式、預作用系統(tǒng)、重復啟閉預作用系統(tǒng)等，后者包括雨淋噴水滅火系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、細水霧滅火技術等。目前我國普遍使用濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預作用系統(tǒng)以及雨淋系統(tǒng)和水幕系統(tǒng)。

不同自動噴水滅火系統(tǒng)啟動后，對火災的控制和影響是不相同的，各自的水漬損失也是不相同的，不同自動噴水滅火系統(tǒng)的適用范圍和特點(見表1)。

由以上系統(tǒng)的特點，筆者歸納出不同系統(tǒng)間水漬損失的大小排序如下:雨淋系統(tǒng)＞濕式系統(tǒng)＞干式系統(tǒng)＞預作用系統(tǒng)＞重復啟閉預作用系統(tǒng)＞水幕系統(tǒng)。

當然系統(tǒng)的選型不應單獨只考慮的水漬損失問題，還得綜合考慮各系統(tǒng)的特點和建筑物的特點及各系統(tǒng)的適用范圍，但水漬損失的大小排序也應當作為一項重要的考慮因素。

4.3 提高噴頭的動作時間

提高噴頭動作時間也是提高自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性和減少水漬損失的方法。由圖2可知，如果噴頭動作時間越快則qADD與qRDD的差值將會增大，則滅火效果和滅火時間將會大大減少，水漬損失也會大大減少。

表1 不同的自動噴水滅火系統(tǒng)的適用范圍和特點Tab.1 The Scope of Application and Characteristic about Different Automatic Fire Extinguishing Sprinkler Systems

提高噴頭動作時間的主要方法是選用較為靈敏且較為可靠的火災探測器，當然，靈敏和可靠是一對矛盾體，筆者認為應在可靠的前提下，選取最靈敏的火災探測器，這才是提高噴頭動作時間的最好的方法。

4.4 選擇合適的水添加劑

如何進一步提高自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火效能和擴大其應用范圍，是國內外科研機構積極探索研究的課題。其中以水和水添加劑作為滅火介質的自動噴水滅火系統(tǒng)的研究和應用近年來尤其受到重視［6］。如新型的自動噴水-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)，對于某些建筑內非水溶性液體火災，單純噴水時，雖控火效果好，但滅火時間長，火災與水漬損失較大，如果采用自動噴水-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)，則會強化滅火效能，減小水漬損失的同時，可提高滅火效能。由此可見，滅火劑的選擇對于提高自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性和減少系統(tǒng)的水漬損失也是一個很重要的方法。

5 結論

通過對水漬損失的研究，得出以下結論:

(1)設有自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑物減少水漬損失的關鍵在于提高自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火效能和可靠性。

(2)筆者認為在設有自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑物中，水漬損失可分為必要水漬損失和非必要水漬損失。由自動噴水滅火系統(tǒng)引起的水漬損失為必要的水漬損失，由消防射流引起的水漬損失為非必要的水漬損失。

(3)提高自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效能和可靠性的關鍵因素包括兩個:一個是系統(tǒng)噴頭的噴水強度。只有落到燃燒面上的噴水強度才能熄滅燃燒，即只有保證足夠的噴水強度才能有效滅火;二是系統(tǒng)失效時間tS。如果自動噴水滅火系統(tǒng)在時間tS前沒有滅掉初起火災，則表明自動噴水滅火系統(tǒng)已經失去原有的作用。

(4)歸納出不同系統(tǒng)間水漬損失的大小排序如下:雨淋系統(tǒng)＞濕式系統(tǒng)＞干式系統(tǒng)＞預作用系統(tǒng)＞重復啟閉預作用系統(tǒng)＞水幕系統(tǒng)。在系統(tǒng)選型過程中，在考慮各種自動噴水滅火系統(tǒng)不同的適應范圍后，也應當將水漬損失的大小排序作為系統(tǒng)選型的一項重要的考慮因素。

自動噴水滅火系統(tǒng)是撲滅早期火災的自動滅火裝置，更好的應用自動噴水滅火系統(tǒng)是減少火災中生命和財產損失的最有意義的手段，對于減少建筑火災水漬損失同樣至關重要，因此，在進行建筑防火設計時，自動噴水滅火系統(tǒng)的設置顯得尤為重要，值得人們去重視。

［1］ 中華人民共和國建設部.GB 50084—2001.自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范(2006年版)［S］.北京.中國計劃出版社，2001.

［2］ 張學魁，景絨.建筑滅火設施［M］.北京:中國人民公安大學出版社，2004.

［3］ 姜馮輝.自動噴水滅火系統(tǒng)對環(huán)境的影響［J］.消防技術與產品信息，2011(3):75－76.

［4］ 丁凱.火場水漬損失初探［J］.2005年消防學術論文集，2005.

［5］ 李念慈，張明燦，萬月明.建筑消防工程技術［M］.北京:中國建材工業(yè)出版社，2006.

［6］ 王同喜.水添加劑自動噴水滅火系統(tǒng)滅火性能的研究［J］ .消防科學與技術，2002(5):37－38.