自动喷水灭火系统洒水喷头及发展趋势

随着我国国民经济的飞速发展，火灾的危险性也越来越高，它直接威胁着人民的生命财产安全。目前世界上控制火灾最有效的方法是应用自动喷水灭火系统，发达国家的统计数字表明其灭火成功率在95%以上。

自动喷水灭火系统主要由洒水喷头、报警阀、管道、报警系统和水泵组成。系统中最重要的组成部分是洒水喷头。洒水喷头已有近300年的发展历史，它的发展历史也是自动喷水灭火系统的发展历史。

历史上有记载的第一个自动喷水灭火系统是1723年在英国诞生的。该系统是由一桶水，枪药，和易熔元件组成。由于历史久远，它的工作原理无法考证。

19世纪初叶，穿孔管喷水系统问世，系统配水管上有若干小孔，平时管中无水，火灾发生时，人工打开供水阀门，达到喷水灭火的目的。美国于1852年采用了这种系统。该系统的主要缺点是：水渍损失大和孔被异物堵塞后系统不能正常工作。

19世纪中叶，哈里森和帕梅里分别发明了各自的自动洒水喷头，为当时的消防技术的发展做出了贡献。但由于他们的设计过于复杂笨重，且灵敏度较差，很快就被新产品替代了。图1是帕梅里的洒水喷头和灭火系统。

图1 帕梅里的洒水喷头和灭火系统

1881年弗雷德里克·格林尼尔制造了第一只现代洒水喷头（见图2），该喷头把喷头体和溅水盘巧妙地结合，借助杠杆原理用金属膜片将水封住。1891年格林尼尔引入了玻璃球喷头，这种喷头一直沿用到今天。在格林尼尔制造第一只现代洒水喷头后的100多年里，洒水喷头技术有了突飞猛进的发展，不同的设计理念层出不穷，但是格林尼尔制定的基本设计思路一直没有变。弗雷德里克·格林尼尔是格林尼尔公司的缔造者，后来该公司更名为泰科消防设备有限公司，至今仍是世界上该类技术的领跑者。

图2 格林尼尔制造的第一只现代洒水喷头

20世纪50年代以前的洒水喷头（传统）既可以下垂安装也可以竖直安装，它的缺点是洒水不均匀，覆盖面积小，目前在实际工程中不采用。50年代以后的洒水喷头实现现代化，它们要么只可以下垂安装，要么只可以竖直安装，从而克服了以前洒水喷头的缺点。图3中左边是传统洒水喷头，右边是现代洒水喷头，图4分别是它们的喷洒图形，左边照片的喷洒图形散乱，灭火效果不佳；右边照片的喷洒图形为清新的锥状体，灭火效果好。

图3传统与现代洒水喷头的外观

图4 传统与现代洒水喷头的喷洒图形

1981年泰科开发了第一只住宅洒水喷头，它是一种外形美观，快速响应洒水喷头，用直径为3mm的玻璃球，见图5。

图5泰科家用洒水喷头

1988年泰科开发了第一只ESFR（早期抑制快速响应）洒水喷头，专门用于仓库的火灾保护。它的特点是反应迅速，并用大流量的水将初期火扑灭。它克服了常规喷头的一些缺点，例如：保护高度低，甚至需要货架内洒水喷头加以辅助。在随后的10年当中，又陆续开发了不同口径的ESFR，使其成为系列产品，为仓库的火灾保护提供了可靠保障。图6为ESFR洒水喷头系列。

图6ESFR洒水喷头系列

2000年泰科开发了第一只用于仓库（包括零售仓库）和高危险场所的扩大覆盖面积洒水喷头。它的特点是保护面积大，是其它洒水喷头保护面积的2倍，节省劳力和工程造价。图7为泰科扩大覆盖面积洒水喷头系列。

图7 扩大覆盖面积洒水喷头系列

2003年泰科开发了窗玻璃洒水喷头。它是保护用作防火分割的玻璃幕墙，使它在火灾中保持良好的完整性。玻璃幕墙用作防火分割，即增加了建筑物的通透性，又比使用防火墙和防火卷帘节省费用。图8为窗玻璃洒水喷头系列。它与其它洒水喷头的最大区别是喷洒图形（见图9）。图9中左边是普通喷头的喷洒图形，其中的左右上角部分的不到冷却，玻璃会从这里破裂；右图是窗玻璃喷头的喷洒图形，被保护的玻璃被全面冷却，从而保证了玻璃在火场中的完整性。

图8窗玻璃洒水喷头系列

图9窗玻璃喷头和普通喷头洒水图形的对比

近300年的发展历史使得自动喷水灭火系统的功能越来越完善、可靠，根据不同的工作原理或不同的保护场所，自动喷水灭火系统被分为不下十种类型，我们平时在普通场所能遇到的主要是湿式系统、干式系统、和预作用系统。商场购物时，在天花板上可以看到洒水喷头，说明该商场已经安装了自动喷水灭火系统。有时因为安装了吊顶看不见管道。报警阀、中控报警系统及泵被安装在特殊空间，只有专业人员得到许可后才能进入。

自动喷水灭火系统是怎样工作的呢？图10是一个从商场中解剖出来的典型的湿式系统。平时管道中充满水，处于等待状态。当火灾发生时，热烟气会在顶棚聚集，在高温作用下，洒水喷头的热敏元件破裂或熔化，使洒水喷头打开，从而水被喷到着火部位达到灭火效果，喷出的水润湿周围的其它可燃物，达到控制火灾发展及蔓延的目的。与此同时，中控报警系统发出声光报警信号，通知所有人员撤离现场，并启动消防水泵，使系统保持持续喷水灭火的能力。

图10 典型的湿式管道系统

湿式系统一般用于常温场所，在低温场所，如北方无加热场所，水在0度以下结冰,管中充水的湿式系统就不适用了，这时就要用干式系统，这种系统平时管网中不充水，火灾发生时，报警阀打开放水，水充满管网后，从破裂的喷头喷出灭火。

预作用系统一般用于保护贵重物品场所，它杜绝了由于洒水喷头意外破裂造成的水渍损失。火灾发生时，报警阀打开放水，管网充水，待喷头开启后喷水灭火。