高倍数泡沫发生器在地下停车场的应用

1．1 高倍数泡沫灭火机理

大量的高倍数泡沫以密集状态封闭火灾区域，阻止了连续燃烧所必须的新鲜空气接近火焰，使火焰窒息；火焰的辐射热使高倍数泡沫中的水分蒸发变成水蒸气，吸收大量的热，产生冷却作用。

1．2  全淹没式灭火系统

全淹没式灭火系统是一种用管道输送高倍数泡沫灭火剂和水，并连续地将高倍数泡沫喷放到被保护区域，充满其空间，并且在所要求的时间内保持一定泡沫高度，进行控火和灭火的固定式灭火系统。《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》（GB50196-93）（以下简称规范）中规定：高倍数、中倍数泡沫可用于扑救汽油、煤油、柴油、工业苯等B类火灾；木材、纸张、橡胶、纺织品等A类火灾。规范中还规定：大范围的封闭空间可选择全淹没式高倍数泡沫灭火系统。

2  全淹没式高倍数泡沫灭火系统设计实例

2．1  工程概况

星海音乐厅是广东省文化厅重点工程，位于广州市二沙岛，其主体建筑以东室外地坪为文化广场，广场地下一层为停车库。车库总建筑面积约4960m2，按建筑防火分区要求共三个防护区，采用全淹没式高倍数泡沫灭火系统保护，系统设计不考虑三个防护区同时着火。系统组成原理图详见图1。

2．2 系统设计

（1）泡沫淹没深度

规范规定：当用于扑救B类火灾时，汽油、煤油、柴油或苯类火灾的泡沫淹没深度应高于起火部位2m；当用于扑救A类火灾时，泡沫淹没深度不应小于最高保护对象高度的1.1倍，且应高于最高保护对象最高点以上0.6m。

汽车库发生火灾，开始时大多是由汽油着火而引起的，但当汽车库着火后，往往汽油燃烧很快结束，接着是汽车本身的可燃材料如木材、皮革、塑料、棉布、橡胶等继续燃烧，因而其火灾类型可认为是A类及B类并发的混合类火灾。综合规范要求，本工程计算泡沫淹没深度取2m。

（2）淹没体积

V=S·H-Vg

式中V——淹没体积（m3）；
        S——防护区地面面积（m2）；
        H——泡沫淹没深度（m）；
        Vg——固定的机器设备等不燃烧物体所占的体积（m3）。

本工程按最大一个外防火分区计算得V=4000m3。

（3）淹没时间

因汽油闪点低于400C，且高倍数泡沫灭火系统单独使用，根据规范要求，本工程计算淹没时间取2min。

（4）泡沫最小供给速率

R=（V/T+RS）·CN·CL

式中R——泡沫最小供给速率(m3/min)；
        T——淹没时间（min）；
        CN——泡沫破裂补偿系数（1.15）；
        CL——泡沫泄漏补偿系数(1.05---1.2)
        RS——喷水造成的泡沫破泡率(m3/min)；

本工程计算得R=2415 m3/min

（5）防护区发生器的设置数量
        N=R/r

式中N——防护区泡沫发生器设置的计算数量（台）；
         r——每台泡沫发生器在设定的平均进口压力下的发泡量（m3/min）；

本工程设计时，考虑到安装空间有限，同时为节省设备数量，在单台发生器发泡覆盖范围满足要求的基础上参考发生器样本，选定了PFS4型发生器，设定平均进口压力为0.8Mpa，以获得较高的发泡量。经计算得最大的防护区需12台PFS4型发生器，其他防护区的发生器设置数量按相同方法计算。

（6）防护区的泡沫混合液流量
       Qh=N·qh

式中Qh——防护区的泡沫混合液流量（L/min）；
       qh——每台泡沫发生器在设定的平均进口压力下的泡沫混合液流量（L/min）；

本工程计算得Qh=2400L/min。

（7）防护区发泡用泡沫液流量
        QP=K·Qh

式中QP——防护区发泡用泡沫液流量（L/min）；
        K——混合比

本工程采用3%混合比，计算得QP=72L/min。

（8）防护区发泡用水流量
        QS=（1-K）Qh
        式中QS——防护区发泡用水流量（L/min）。

本工程计算得QS=2328L/min。

（9）泡沫液贮存量
        VP=QP·T

根据规范：全淹没式高倍数泡沫灭火系统用于扑灭B类火灾时，系统泡沫液和水的连续供应时间应超过15min。即VP>72×15=1080L，考虑到系统竣工调试阶段耗用量以及管道残留量和保证一定的富余量，本工程取1500L。

2．3 探测、报警与控制系统介绍

2.3.1 系统组成

每个防护区内设置两种感温探测器（差温和定温），分两路经报警模块送往音乐厅消防控制中心的报警控制器（即与音乐厅共用一台报警控制器），另外在车库的管理值班室设置联动控制盘、模块箱和操作盘。

2.3.2 系统功能

2.3.2.1 火灾报警功能

每一个防护区内任何一路探测器报警，本区的火警电铃鸣响。

2.3.2.2  联动控制功能

联动控制盘可以选择自动或手动工作方式：

在自动方式，任意一个防护区有两路探测器同时报警时，联动控制盘接收控制模块的控制信号控制相应的防火卷帘降下，关闭送排风风机，开启比例混合器前（按水流方向）的电动蝶阀和发生火警防护区的电动蝶阀，启动喷淋系统水泵和泡沫液泵，将按设计比例混合的泡沫混合液输送至发生火警防护区的若干泡沫发生器进行发泡喷放。在完成上述联动控制动作的同时将反馈信号经监视模块送往消防控制中心。在自动方式工作状态下仍可手动控制完成上述工作过程。

在手动方式，只能由人控制灭火过程，探测器只能实现自动报警功能，不能自动控制系统动作。当人工控制灭火系统时，联动控制盘可强制启动水泵和泡沫灭火系统。

3 总结

3．1供水设备

本工程三个防护区面积不一，各区计算泡沫混合液流量也各不相同，而提供发泡用水的供水设备是按最大防护区所需流量扬程确定并与自动喷水灭火系统合用的，其工作流量及压力均是恒定的，造成面积较小的防护区系统动作时产生过流超压现象，解决方法可考虑在供水设备出口设泄压阀。

3．2  泡沫液的选择

由于火场内热烟气对泡沫有破坏作用，影响发泡倍数，因而在封闭空间利用火场热烟气发泡时，应使用耐温耐烟型泡沫液。本工程中的防护区属于相对封闭的地下空间，所以在泡沫液选型时考虑上述因素选用耐温耐烟型泡沫液。

3．3 设备管材的选用

高倍数泡沫液有一定腐蚀性，由于系统安装验收后，可能几年甚至更长时间不发生火灾，这就要求设备管材自身的防止锈蚀能力要比较强。

本工程中，比例混合器之前（按水流方向）的泡沫液湿式管道采用不锈钢管，比例混合器之后（按水流方向）的干式管道，考虑到造价因素采用热浸镀锌钢管。泡沫液泵选用耐腐蚀的不锈钢水泵，泡沫液泵进出口管道上的阀门均选用不锈钢阀。

3．4 泡沫混合液管网布置

本工程在设计安装过程中，为了避开先前已安装完毕的风机风管，管网布置不得已作了调整，到系统调试运行时发现，同一防护区内靠近管网末端的泡沫发生器的发泡量明显不及近端的泡沫发生器，因此笔者认为，在高倍数泡沫灭火系统中管网布置应尽可能作到均衡，使各泡沫发生器进口的流量压力一致，保证防护区内发泡均匀。

3．5 阀门控制

本系统的流量压力较大，相应水锤的危害也较大，因而在设计中把比例混合器前（按水流方向）的电动蝶阀控制在主泵停泵后延时关闭，以防水锤冲击。

3．6 其他

（1）各防护区支管末端设泄水阀，局部下弯管段也需设泄水阀，以便定期冲洗排水。

（2）消防时，为便于操作人员根据火场情况而随时控制泡沫灭火系统，本工程设计在地下车库通向室外地坪的出入口处设置停止按钮，以便操作人员在泡沫喷放过程中观察火场灭火情况的同时可以随时停止泡沫喷放。