F•–15℃类泡沫——自动喷水联合系统的应用

【慧聪消防网】一、概述

随着自动喷水灭火系统的研究和深入应用，其系统的有效性和可靠性得到了普遍的认可，自动喷水灭火系统已成为当今建筑防火的主要手段。

但是单纯用水灭火不仅需要消耗大量的水，还由于水的灭火效能低、灭火速度慢，对于扑救难度较大的火灾（如带停车场的高层建筑、汽车库、柴油发电机房、锅炉房等）往往控制不住火势，致使更多的财产被烧掉，造成极大的损失。

如何进一步提高自动喷水灭火系统的灭火效能和扩大其应用范围，是我们消防界急待解决的问题。早在1954年美国国家火灾保险商协会NBFU（现在为美国保险协会AmericanInsuranceAssociation）就编制了美国第一本《泡沫水自动喷水系统规范（StandardforCombinedFoam-andWater-SpraySystems）》，旨在加强自动喷水灭火系统的效果。20世纪80年代用水成膜泡沫较多，由于环保问题90年代美国、日本、加拿大等国先后推出强化水、A类泡沫等水系灭火剂代替水成膜泡沫，因而以水和水添加剂（泡沫）作为灭火介质的自动喷水灭火系统的研究和应用进年来尤其受到重视。这种灭火系统扩大了自动喷水灭火系统的应用范围（A类火灾、B类火灾和A、B类兼有的火灾），其后该标准相续修改了5次，并变为NFPA16，名称为《泡沫水和泡沫喷雾安装标准》（StandardfortheInstallationofFoam-WarerSprinklerandFoam-WaterSpraySystems）。该标准由NFPA于1998年11月16～18日在美国佐治亚洲首府亚特兰大市审查，1999年1月15日国家标准委员会批准出版，1999年2月4日起生效。

泡沫—喷水联合系统大大提高了系统的灭火效能，同时还可针对不同保护场所的火灾特点，对系统的整体或局部使用水添加剂，以提高系统的灭火效率和系统设计的合理性。

我国于20世纪90年代开始研究泡沫—喷水联合系统，到目前为止已臻成熟。为此我国新版《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001已把该系统引入。

在新规范《GB50084-2001》4.2.7条文中规定了使用的目的：

1.强化自动喷水灭火系统的灭火能力。

2.减少系统的运行费用，单纯喷水时灭火时间长、火灾和水渍损失较大，喷水和喷泡沫混合液的自动喷水灭火系统，用于扑救A类火灾或B类火灾，以及二者共存的火灾。

新规范《GB50084-2001》5.0.9条文中规定喷水—泡沫的强度，仍采用本规范表5.0.1表5.0.5的数据。前期喷泡沫后期喷水的系统，分别发挥泡沫灭火和水冷却的优势既可有效灭火，又可防止火灾复燃。既可节省泡沫混合液，又可保证可靠性。

我国使用泡沫—喷水灭火系统前段主要采用20世纪80年代研制成功的蛋白泡沫和水成膜泡沫，这两种泡沫用来扑灭B类火效果较好，但用来扑灭A类火则效能低、用量大、不经济。再加上蛋白泡沫贮存期为二年，时间长会变质且泡沫粘稠、带有臭味，因而用于泡沫—喷水灭火系统，需每二年更换一次泡沫液很不经济。水成膜泡沫虽贮存期长，但由于目前对环境的保护已成为人们最关注的问题之一。水成膜泡沫是靠水膜隔绝空气、封闭灭火的，为形成水膜必须大量使用氟表面活性剂，生物降解慢，影响环保。20世纪90年代美国3M公司大量向我国输入水成膜泡沫灭火剂及其原材料（氟表面活性剂）。我国生产的谁成膜泡沫主要靠美国3M公司的氟表面活性剂来达到谁成膜的目的。由于环保要求，美国已下令停止生产氟表面活性剂。现在我国生产的谁成膜泡沫由于没有美国3M公司的原材料而质量大大下降。

我国于20世纪90年代中期研制出F•–15℃类泡沫灭火剂，该灭火剂灭火快、效能高、性能稳定、贮存期长、凝固点低（-20℃左右），兼有高效能扑灭A类、B类和A、B类火灾的能力。被列为“九五”国家科委重点推广项目（编号9605103A），1999年12月获公安部科技进步二等奖。在20世纪90年代，国外有些专家称A类泡沫是灭火剂发展的新潮流，它是下个世纪的主要灭火剂。

二、F•–15℃类泡沫灭火剂的特点

该灭火剂应用于灭火系统，使用形式与水成膜、蛋白泡沫灭火剂相同，可采用比例混合器（以3%或6%的形式使用），可扑灭木材、橡胶、棉纱、油毡、朔料等有A类物质和有油类物质的B类场所发生的火灾。在高层建筑、汽车库、柴油发电机房、锅炉房、库房、商场以及餐厅等场所安装应用F•–15℃类泡沫—自动喷水灭火系统将更为有效。

应用F•–15℃类泡沫—喷水灭火系统比水系统、一般泡沫系统（水成膜、蛋白泡沫灭火系统）具有更大的优越性。其特点是：

1.F•–15℃类泡沫灭火剂中含有阻燃剂、渗透剂、发泡剂、降凝剂等物质，用A类泡沫配成的混合液具有更强的阻燃性、渗透性。因而比单纯用水或蛋白泡沫、水成膜泡沫用量少、灭火快。解决了快速灭火、早期灭火的问题，这可大大减少财产损失、人员伤亡。节水，可大大减少消防用水量。

2.该灭火剂凝固点为-20℃，而水成膜泡沫为-5℃，蛋白泡沫为-10℃，水为0℃，在寒冷地区安装应用A类泡沫自动喷水灭火系统可大大降低冬季保温要求。在非采暖汽车可采用湿式系统，与常规的干式系统相比有着灭火效能高、成本低的特点。

3.无毒、对环境无污染

该灭火剂经天津化学毒品检验所检验为“实用无毒级”、“对皮肤、眼睛为无刺激级”。

该灭火剂不污染环境、便于清理，水分蒸发后地面不留痕迹，符合环保要求，是绿色灭火剂。

4.贮存期长、价格便宜

该灭火剂原液（浓缩液）贮存期达八年以上（94年5月配制，2002年12月检验，溶液不分层、不变质，灭火效能不减低）。更长时间的贮存试验正在进行中。

5.A类泡沫具有一定的发泡倍数，如发泡倍数为7倍，这可使原来的水量与可燃物接触面积扩大7倍，使燃烧物散热面积扩大7倍，致使燃烧物迅速散发热量、降低温度，泡沫能将可燃物与空气隔绝，抑制可燃物蒸汽的挥发，还能排除风、热和火焰对燃烧物的影响，因而比单纯用水要优越的多。

6.该灭火剂同时兼有高效能扑灭A类、B类火灾的能力，因而在具有一般可燃固体物质的场所，具有油类物质的场所和以上两种物质兼有的场所安装F•–15℃类泡沫—喷水联合系统将更加优越。

三、F•–15℃类泡沫—喷水联合系统的组成

该系统是由水源、水供给装置、比例混合器、泡沫罐、报警阀（湿式报警阀、予作用阀、雨淋阀、循环报警阀）、供水管路和喷头等组成。

⑴水源

该系统的用水可由室内给水管网、消防水池或天然水源供给，对含有能塞喷孔（或比例混合器）的颗粒，但不影响产生泡沫的水，应经过滤后才能供给系统，过滤器的设置应便于紧急情况下的冲洗，以维持系统的喷洒。水源应有足够的容量和压力以保证在所有喷头全部工作时，能以设计的供给强度和供给时间供水。

⑵水供给装置

该系统对泵和动力机械无特殊要求，消防泵的流量和压头必须通过水力算确定。根据现行的自动喷水灭火系统设计规范所提出的作用面积和喷洒强度，计算出所要求的流量。消防泵的压头取决于管路的总阻力损失、为差和喷头的工作压力（本系统是将A类泡沫混合液作为水来处理、进行摩阻计算）。水供给装置的设置应符合自动喷水灭火系统规范要求。

⑶比例混合器、泡沫罐

比例混合器可采用国产的PHY型、ZPHY型等类型的泡沫比例混合器，混合比可采用3%、或6%。泡沫罐可采用胶囊式（立式、或卧式）泡沫罐。

⑷控制阀门

该系统的控制阀门可选用自动喷水灭火系统中的湿式报警阀、雨淋阀和循环报警控制阀等，具体应用根据现行自动喷水灭火系统规范选取。

⑸系统管网

系统管网主要由干管、支干管、支管、管件阀门等组成。该系统对管网的要求与自动喷水灭火系统的要求基本相同。

⑹释放装置

该系统的火灾自动报警控制系统设计，应根据现行火灾自动报警系统设计规范、自动喷水灭火系统设计规范和NFPA-16A闭式泡沫——水喷淋系统安装标准以及其它相关标准的要求进行设置和选型。

四、F•–15℃类泡沫—喷水联合系统的灭火性能试验

1.试验条件的准备

⑴在公安部天津消防科学研究所试验场固定灭火系统综合实验馆内建立了F•–15℃类泡沫—喷水联合系统试验。在7m*7m自动喷水灭火实验室安装4只VIKING（普通型）开式喷头。该系统选用国产的胶囊式（3%、6%）PHY型压力比例混合器，上海消防厂生产的DN100湿式报警阀和雨淋阀组成了系统，喷头距地高度为3.7m，油盘和木垛均置于实验室中心。

⑵测量系统

(a)压力测量：用量程为0.6Mpa，精度1.5级的远传压力表测量喷头及管道的工作压力。

(b)温度测量:用4只响应时间0.1s的凯装热电偶测量7m*7m实验室顶部喷头处的温度。

(c)流量测量：采用LW-100涡轮流量变送器及XSF-40流量积算仪。

(d)计时：秒表

(e)混合比：采用电导测量仪测量。

2.系统灭火性能试验

⑴灭汽车火

系统的灭火时间与火灾载荷有关。就汽油油盘火而言，其火灾载荷与面积成正比，随着火源面积的增大，而火灾蔓延十分迅速，造成室内温度迅速升高和热气流速加强。由于蒸发和热气流的作用，影响了进入油盘内的泡沫混合液量，既减少了系统喷洒到火源上的喷洒强度。故随着火灾载荷的增加，相应的供给强度适当增加，也可以说系统供给强度一定时，随着火灾载荷的增加，所需的灭火时间会增大。

在相同试验条件下，F•–15℃类泡沫自动喷水灭火系统试验与水成膜（AFFF）泡沫灭汽油火基本相当。

3.灭木垛火

本试验以标准8A木垛（A类）火作为保护对象，对F•–15℃类泡沫及水进行了对比试验。

将标准8A木垛置于7m*7m自动喷水灭火试验室中心，点火源为油盘内加入3L90#汽油（一般情况约120秒燃尽），汽油燃尽后，木垛再予燃1min，启动灭火系统，记录系统的控火时间和灭火时间，延时5S关闭系统，系统关闭后采用水的自动喷水灭火系统木垛出现复燃现象，而采用F•–15℃类泡沫的自动喷水灭火系统，木垛顺利灭火。

五、试验结论

1.加入适量（3%）的F•–15℃类泡沫自动喷水灭火系统即泡沫—喷水联合系统比自动喷水灭火系统控火要快、灭火要快。由于A类泡沫混合液能迅速地渗透到可燃物质内部，遇上深层的灼热燃烧，扑灭阴燃火，因而使灭火效率比水提高一倍以上。灭火快可大大减少火灾造成的损失，节水50%以上可减少供水池的面积，降低工程造价。

2.F•–15℃类泡沫自动灭火系统不仅能提高系统灭A类火的灭火能力，而且适用于灭B类和A、B类混合火灾。当前汽车库、锅炉房、柴油发电机房等A、B类火兼有的场所，使用F•–15℃类泡沫灭火系统将更加优越。

3.F•–15℃类泡沫—喷水联合灭火系统灭A类火的最佳喷洒强度也与《自动喷水灭火系统规范》GB50084和美国NFPA16标准的规定一致。

4.在某些场所它能代替水喷雾灭火系统，这样可大大减小设计上的繁琐。

5.该系统不仅适用于新建、扩建工程，而且可在原有水喷淋系统的基础上，对特殊场所的局部保护。

6.该系统设计、施工简单，操作方便，运行可靠。