上海志佳消防工程技术有限公司 201199
摘要：本文论述了上海某地下车库水-泡沫联用系统的改造技术应用，介绍了地下汽车库的消防安全隐患，在原自动喷水灭火系统的基础上，增设泡沫液贮罐、泡沫比例混合器、泡沫液控制阀，改造成泡沫-水喷淋联用灭火系统，完善了自动、远程启动、就地应急启动释放泡沫原液的功能；一台泡沫液贮罐供给多个防火分区；将目前的泡沫液控制阀与压力泄放阀改进合并为一个泡沫液控制阀；缩短水-泡沫的转换时间，增长了保护半径；有效扑救汽油流淌火、车厢下受遮挡火，提高了地下汽车库的消防安全水平。
关键词：闭式泡沫-水喷淋；泡沫液控制阀；响应时间；输送距离；应急处置
1汽车库火灾事故
2019年2月13日，深圳罗湖区，碧清园小区地下车库火灾事故，出动消防车30辆，历时2小时才完全扑灭，受损车辆32辆，36人送医院救治。2019年6月29日，青岛室李沧区万科生态城澜庭地下车库火灾，一辆大众轿车起火，油箱燃烧后泄漏，地面形成流淌火，40多辆车被毁，火灾于22点被扑灭，应急处置至凌晨3点结束。
地下车库火灾具备五类火灾，A类可燃固体物质，如货车的装载物品，车内的化纤座椅、内饰物；B类汽油、柴油；C类以压缩天然气、氢气为燃料的新能源汽车；E类电动轿车的动力电池；地下车库火灾兼有可燃气体、油箱、动力电池爆炸、燃烧的特点。
2上海某地下车库的概况
上海某地下车库位于商场之下，该车库地下室有二层，设有机动车库、人防、消防泵房、配电室等，地下室建筑面积约为39500m2，按《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-2014，当设置有自动灭火系统时，为4000m2；共设12个防火分区，总车位800辆，局部设置机械式立体车位，车辆有：轿车、电动轿车、货车；采用传统的湿式自动喷水灭火系统，其对固体火灾具备良好的灭火控火能力，但对汽油流淌火、受车厢遮挡的火情，需用的灭火时间长，火灾及水渍损失大，且地下车库的疏散、排烟较地上场所困难得多。
3改造成闭式泡沫-水喷淋灭火系统，并进行创新、优化配置
按现行GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》在原自动喷水灭火系统的基础上，配置泡沫比例混合器、泡沫液罐，改制成闭式泡沫-水喷淋灭火系统。
闭式泡沫-水喷淋灭火系统主要由：喷淋泵组、湿式报警阀、压力开关、分区信号蝶阀、水流指示器、电动球阀、末端试水装置、闭式洒水喷头、泡沫比例混合器、泡沫液控制阀、泡沫液贮罐等组成；闭式泡沫-水喷淋灭火系统就是在湿式自动喷水灭火系统的基础上并联了一个泡沫贮罐；平时管网内充满一定压力的水，火情时，闭式洒水喷头受火焰、热气流感温释放，喷水冷却控制火势，系统侧管网的压力降低，湿式报警阀开启供水，同时压力开关闭合，直接启动喷淋泵，驱动泡沫液控制阀开启将泡沫原液注入泡沫比例混合器，合成泡沫混合液，经释放的洒水喷头发泡，喷放在燃烧的车辆与地面上进行全方位覆盖灭火。
3.1主要创新点：
①泡沫液贮罐平时接消防水源，胶囊受压，泡沫液输出至对应防火分区的泡沫液控制阀进口处，见图1；传统的系统，泡沫液贮罐平时不充水上压，启动时先开启电磁阀向泡沫罐进水增压。提高了响应速度与可靠性。
②泡沫液控制阀优化设计为：a将目前的泡沫液控制阀与压力泄放阀合并为一个阀，见图4，控制管路简单，便于应急操作与维护保养管理；b避免了传统的泡沫液控制电磁阀在长期伺服状态过程中产生的粘接、卡涩失效问题。
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图1泡沫贮罐与湿式报警阀配置原理图
③一套泡沫液贮罐与湿式报警阀组支持3个防火分区，将泡沫比例混合器布置在每个防火分区的供水管进水口处，见图2，提高出液速度，降低造价，缩小占地面积，减少维护工作量。
④提高每个防火分区的保护距离，在各防火分区的末端设置DN50排水电动球阀，在系统启动的同时联动排除管道内的水，缩短系统水—泡沫的转换时间，延长了比例混合器至最不利处洒水喷头的距离，适合大型车库场所。
表1目前类似系统比例混合器至最不利处洒水喷头的距离
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表2DN50排水电动球阀的排水量与支管的长度
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各防火分区的末端设置DN50排水电动球阀，在火灾初期采用该分区水流指示器的持续动作信号与压力开关的与信号联动排水，将DN125管道的输送距离延长2.6倍。将泡沫比例混合器设置在每个防火分区的供水管入口处，而非喷淋管网的中心，泡沫罐与湿式报警阀设置于一起；改造便捷，便于维护，及应急处置。
3.2水力摩阻损失计算：
水成膜泡沫液与水按比例混合后的泡沫混合液，流体力学特性与水基本一致，闭式泡沫-水喷淋灭火系统的管网水力摩阻损失计算与自动喷水灭火系统相同，采用现行《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017第9.2条的管道水力计算公式。
3.3一供三的组合分配泡沫输出
一台湿式报警阀组最大保护10000m2，每层2台；一防火分区最大4000m2，每层3个比例混合器、泡沫液控制阀、DN15驱动电动球阀、DN50排水电动球阀；本地下车库共需湿式报警阀4台，泡沫液贮罐4个；泡沫比例混合器、泡沫液控制阀、DN15驱动电动球阀、减压阀、DN50排水电动球阀12组；比常规设计减少了8个泡沫液贮罐，大大减少了占地空间，按目前上海市平均一个车位15万元计价，直接为投资方节约了120万元；8个泡沫原液贮罐、泡沫原液与安装费用，计30万，总可节约成本150万元；设施集中放置，也便于管理，同时提高了应急处置速度。
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图2多分区控制原理图
3.4泡沫喷放强度与持续时间的计算：
3.4.1闭式泡沫-水喷淋灭火系统的供给强度：
按GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》第7.3.4条：不少于6.5L/(min.m2)；第7.1.3条：泡沫混合液连续供给时间不少于10min；第7.3.4条：系统的作用面积为465m2。
3.4.2泡沫原液贮量的计算：
a) 泡沫混合液供给流量：q
q＝6.5L/(min.m2)×465m2＝3022.5L/min＝50.4L/s。
b)泡沫混合液用量：Q
Q＝3022.5L/min×10min＝30225L＝30.2m3；
c) 泡沫原液贮罐容积的计算：V
采用3%水成膜泡沫原液。
V＝30225L×3%＝906.75L＝1m3。
实际应用，还须考虑泡沫原液贮罐至三个分区的泡沫液控制阀DN40管内线的贮量，泡沫液贮罐的剩余量、联调测试的耗用量。
d)泡沫混合液与水的连续供给时间之和不应小于60min，喷放泡沫灭火后，系统持续喷水冷却，避免复燃。
3.5系统主要部件
3.5.1泡沫比例混合器
由孔板、喷嘴、本体组成；混合比3%-3.9%，流量范围：6L/s-54L/s，压力损失≤0.2MPa。
3.5.2洒水喷头
采用K-ZSTZ15/68℃型直立式快速响应洒水喷头，感温元件采用Φ3mm、68℃玻璃球，流量系数80，喷头在0.1MPa压力下的流量q＝80×10.5＝80L/min。
3.5.3泡沫液控制阀
具备加压驱动口、进液口、出液口、冲洗接口；主要由阀体、阀芯、弹簧、阀杆、控制膜片组成，采用加压驱动活塞式专利技术；平时上侧的驱动腔没有压力，阀芯由弹簧上顶处于密封状态；工作时驱动腔引入压力水、驱动控制膜片下压，阀芯下移使阀门开启，将泡沫原液单方向进入比例混合器。将传统的泡沫液控制阀与压力泄放阀改进合并为一个阀，控制配管简单；采用水力加压驱动，避免了阀芯长期受泡沫原液粘接而失效的隐患；工作压力1.6MPa，驱动压力0.05MPa，输出流量≥4L/s；在压力波动时，由于驱动腔没有压力，本阀始终保持密封状态。
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图3比例混合器结构图图 图4泡沫液控制阀结构图
3.5.4泡沫原液：
由于高档轿车采用95#、97#高标无铅汽油，属于极性溶剂，采用3%AFFF/ATC轻水酒精型水成膜泡沫灭火剂。
表3蛋白泡沫液与水成膜泡沫液
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采用AFFF/ATC轻水酒精型水成膜泡沫，提高自动喷水系统的灭火效能，解决了汽油流淌火、遮挡火的隐患；由于其无腐蚀性，对现有设备、管道无特殊要求。采用3%的混合比较6%的泡沫原液贮罐体积缩小一半，减小了占地空间。
表4水成膜泡沫液的类型
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4 闭式泡沫-水喷淋灭火系统的启动控制方式：
4.1自动控制：
平时系统管网内充满一定压力的水，泡沫贮罐内也充有相同压力的水，泡沫原液被挤压输出至泡沫液控制阀；当车库A防护区发生火情时，闭式洒水喷头受火羽、热气流自动感温释放，喷水冷却控制火势，A防护区的水流指示器动作，系统侧管网的压力降低，湿式报警阀的阀板被水源顶开供水，压力开关闭合强制直接启动喷淋泵；压力开关与A区的水流指示器持续动作信号，发出联动指令：①联动开启A区的DN15驱动电动球阀，将压力水导入泡沫液控制阀驱动腔，释放泡沫原液进入泡沫比例混合器；②联动A区末端的DN50排水电动球阀开启，加速主管道排水，缩短水—泡沫转换时间。泡沫混合液经释放的洒水喷头撞击吸气发泡，喷放在燃烧的车顶及地面上进行全方位覆盖灭火。
防护区A区启动喷放泡沫混合液，其他相邻分区，驱动腔没有压力，泡沫液控制阀处于关闭状态；即使消防泵启动后，系统管网压力剧增，泡沫液控制阀出口压力上升，其作用力位于驱动隔膜的下方，驱使泡沫液控制阀关闭；从而确保了输出泡沫的可靠性、安全性。
4.2远程电气控制（DC24V）：
在消防控制室，按下对应防护区的远程启动按钮，导通电动球阀将压力水导入泡沫液控制阀的上腔，将泡沫原液引入泡沫比例混合器；同时启动消防泵，进行持续喷洒灭火作业。
4.3就地应急启动：
紧急情况下，管理人员赶至现场打开对应防护区泡沫液控制阀的旁通应急球阀，直接向该防护区的泡沫比例混合器供给泡沫原液，同时启动消防泵，进行喷洒灭火作业。
5结论与展望
综上所述，在原自动喷水灭火的基础上，增设泡沫设备，解决了汽车流淌火、车厢下遮挡火的扑救隐患，设置了自动、远程、就地应急启动功能，多分区共用一套泡沫液贮罐，研究采用加压驱动泡沫液控制阀，缩短水—泡沫转换时间，延长输送管道的长度，节约投资与缩小占地面积，提高了应急处置速度；从而综合提高了地下车库的消防安全水平。
参考文献
[1]王瑷.浅议锦绣长江地下车库闭式泡沫-水喷淋系统.给水排水.2010年增刊：131-132.
[2]郭建伟.自动喷水-泡沫联用灭火系统的理论分析[J].给水排水，2012年增刊：377-380.
[3]自动喷水灭火系统设计规范.GB50084-2017.
[4]泡沫灭火系统设计规范.GB50151-2010.
[5]汽车库、修车库、停车场设计防火规范.GB50067-2014.
[6]美国：闭式喷水-泡沫联用灭火系统安装标准.NFPA-16A.
作者简介
朱奇，1971年，男，汉族，上海市，一级注册消防工程师，本科，上海志佳消防工程技术有限公司，上海市，研究方向：消防产品研发与工程应用，单位邮编201199