摘 要：本文對細(xì)水霧滅火系統(tǒng)中的幾個主要問題提出了自己的觀點，旨在供編制細(xì)水霧滅火系統(tǒng)國家規(guī)范作參考。
關(guān)鍵詞：細(xì)水霧 問題 探討
引言
細(xì)水霧滅火技術(shù)始于20世紀(jì)40年代，當(dāng)時主要用于運(yùn)輸工具等特殊場所。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、人們防滅火觀念的轉(zhuǎn)變，特別是發(fā)現(xiàn)鹵代烷滅火劑對大氣臭氧層有破壞作用以及1987年聯(lián)合國環(huán)境保護(hù)公約《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》簽署之后，采用水霧滅火或者以水為基本介質(zhì)的滅火系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生。細(xì)水霧滅火技術(shù)作為哈龍主要替代技術(shù)之一得到各界的關(guān)注和青睞，并在20世紀(jì)90年代得到飛躍性地發(fā)展。已經(jīng)有專家預(yù)計：在下一個十年中，細(xì)水霧系統(tǒng)將為傳統(tǒng)水基消防系統(tǒng)的改革帶來新的朝氣。
我國細(xì)水霧滅火技術(shù)的研究和開發(fā)是從“九五”期間開始的。一些有實力的消防公司也開始了相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)，有的消防企業(yè)已進(jìn)入應(yīng)用階段，并完成了一些示范工程。浙江省、北京市、遼寧省、湖北省等地為了推廣細(xì)水霧滅火技術(shù)，相繼頒布了細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計、施工及驗收的地方規(guī)范[1~4]。
可以預(yù)見，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)將成為我國消防工程中一個非常重要的滅火系統(tǒng)，有著廣泛的應(yīng)用用途，強(qiáng)大生命力和良好的發(fā)展遠(yuǎn)景。
由于對細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的機(jī)理尚未完全明白，相關(guān)國家規(guī)范遲遲難以出臺。世界上很多國家的規(guī)范都不能明確給出相關(guān)設(shè)計參數(shù)而采取了性能化設(shè)計的思路，由供貨廠商提供設(shè)計參數(shù)，并通過大量實體滅火實驗來驗證。這一方面不利于各個設(shè)計院從事系統(tǒng)設(shè)計，另一方面還需花費(fèi)大量的人力、物力和財力。本文將對細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的一些問題進(jìn)行探討，闡述作者的觀點。
1 細(xì)水霧的定義
目前國內(nèi)各地方規(guī)范對“細(xì)水霧”的定義大都根據(jù)美國NFPA750的規(guī)定來進(jìn)行，即：在噴頭最小設(shè)計壓力下，以距噴頭1m處的平面上，測得水霧最粗部位的霧滴直徑Dv0.99≤1000μm的水霧（江蘇省細(xì)水霧規(guī)范還規(guī)定了Dv0.5≤300μm的水霧）。但一般情況下人們說的細(xì)水霧是指霧滴直徑Dv0.99≤400μm的水霧。
由于細(xì)水霧滅火系統(tǒng)國家規(guī)范沒有出臺，其應(yīng)用推廣受到很大的限制，以至于大多數(shù)人把細(xì)水霧與水噴霧等同起來，或稱細(xì)水霧為細(xì)水噴霧。細(xì)水霧雖說是在水噴霧滅火系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但其與水噴霧有很明顯的區(qū)別，一個是其滅火用水更少，另一個是其滅火效果更好，電氣絕緣性更好。為此，我國在制訂細(xì)水霧國家規(guī)范時有必要把細(xì)水霧與水噴霧區(qū)分開來。
要區(qū)分這兩種系統(tǒng)其中最本質(zhì)的分界線應(yīng)該就是水霧滴直徑。因此，在編制細(xì)水霧國家規(guī)范時作了以下規(guī)定：在噴頭的最小工作壓力下，噴頭軸線向下1.0m處的平面上，測得霧滴直徑Dv0.50小于200μm，Dv0.99小于400μm的水霧。
由于測試水霧滴直徑非常困難，需要專用的測試工具，因此，有必要采取其他區(qū)分方式。筆者認(rèn)為可以采用壓力作為判斷。一般而言，同樣的水霧噴頭隨其工作壓力的增加其霧化效果將更好，霧滴粒徑更下。我國的水噴霧規(guī)范中把系統(tǒng)工作壓力限制在1.2MPa以下，因此，我們可以規(guī)定細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的工作壓力，尤其是噴頭處的最低工作壓力，使其大于等于1.2MPa即可。對于小于這個壓力而產(chǎn)生細(xì)水霧的，可以近似參考水噴霧規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。
2 中高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的分界點
國內(nèi)各地方規(guī)范對各種壓力等級的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的劃分全都根據(jù)美國NFPA750的規(guī)定來進(jìn)行，即：系統(tǒng)的管網(wǎng)工作壓力小于或等于1.21MPa的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，系統(tǒng)的管網(wǎng)工作壓力大于1.21MPa，小于3.45MPa的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，系統(tǒng)的管網(wǎng)工作壓力大于或等于3.45MPa的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)。
很多歐洲國家把細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的中高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的分界線確定在10MPa，因為很多歐洲國家的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)產(chǎn)品的工作壓力大都在10MPa以上。
對于中高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的分界點到底應(yīng)該確定在多少實際上并沒有太多意義，無論是中壓系統(tǒng)還是高壓系統(tǒng)，只要能達(dá)到預(yù)期滅火效果應(yīng)該都是可以的。國內(nèi)很多公司的產(chǎn)品大都根據(jù)當(dāng)前的地方細(xì)水霧規(guī)范的劃分方式來開發(fā)的，因此，按美國NFPA750的要求來劃分也完全是可以的，符合中國的國情。
3 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的滅火機(jī)理是以冷卻為主還是窒息為主
到目前為止，研究細(xì)水霧的專家學(xué)者都知道了細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的滅火機(jī)理綜合了以下幾種作用：
n 冷卻：壓力水經(jīng)霧化，大大增加了作用面積和熱交換面積，具有良好的吸熱效果，可快速冷卻火焰表面和降低火場溫度。
n 窒息：霧化水吸熱汽化，體積增加約1700倍，極大地稀釋火源附近空氣中氧氣的濃度，并隔絕氧氣接觸火源。
n 隔離輻射熱：汽化水將整個火源重重包圍，隔離輻射熱向外擴(kuò)散，便于消防隊員接近火災(zāi)現(xiàn)場。
但哪一種作用是主要的呢？有說主要是冷卻，有說主要是窒息。說冷卻的是考慮到水霧滴吸收汽化潛熱的量非常可觀，同樣質(zhì)量的水從20℃到100℃所吸收的熱量比100℃的水到100℃的水蒸汽少很多。說窒息的考慮到水蒸汽在火焰周圍高度聚集，從而使氧氣濃度降到維持續(xù)燃的最小值。
事實上，文獻(xiàn)[5]從大量的實驗中給我們找到了答案。文中通過實驗，輔以計算，得到柴油的燃燒總發(fā)熱量遠(yuǎn)大于水的吸熱量，從而可以認(rèn)為水滴蒸發(fā)吸熱降低火焰溫度來達(dá)到滅火的作用并不是火焰熄滅的主要原因。文中又通過水汽化所造成的空間氧氣濃度的變化分析得出氧氣濃度最多只降到20.7%，不可能導(dǎo)致窒息。如果考慮到水蒸汽只在火焰的周圍，則水蒸氣能使火窒息的空間體積很小很小，也說明由于水蒸汽分壓增大造成窒息的作用也不是火焰熄滅的主要原因。最后作者分析得到：細(xì)水霧滅火中起最主要作用的是由于水滴迅速蒸發(fā)在火焰外部形成一高濃度的水蒸氣層，該層的存在阻礙了外界氧氣向火焰區(qū)的擴(kuò)散，而火焰區(qū)內(nèi)由于可燃物燃燒消耗大量氧氣而使氧含量迅速下降，達(dá)到自身窒息滅火。
4 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是否有開式和閉式之分
國內(nèi)幾乎所有的地方細(xì)水霧規(guī)范都參考水噴霧滅火系統(tǒng)規(guī)范，只有開式系統(tǒng)，沒有開式和閉式系統(tǒng)的區(qū)別。但實際上在歐洲，閉式系統(tǒng)占據(jù)所有細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的主導(dǎo)地位。開式系統(tǒng)因為有火災(zāi)探測器的及時探測和聯(lián)動控制系統(tǒng)的控制，使其響應(yīng)十分迅速，所以在國內(nèi)廣泛采用。而閉式系統(tǒng)其啟動的快慢取決于玻璃泡的熱敏感系數(shù)RTI值。由于技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)今閉式細(xì)水霧噴頭的響應(yīng)越來越快，其在歐洲的大量使用足以證明應(yīng)充分重視其應(yīng)用。
閉式系統(tǒng)集火災(zāi)探測和滅火于一體，相對于分開設(shè)置的開式系統(tǒng)，其成本將更低，可靠性卻將更高，尤其適用于固體類物質(zhì)的火災(zāi)。
5 閉式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是否應(yīng)規(guī)定作用面積
閉式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的噴霧強(qiáng)度、作用面積、噴頭工作壓力是相互關(guān)聯(lián)的。通常，生產(chǎn)廠家往往會做相關(guān)火災(zāi)實驗，得到噴頭不同工作壓力下的噴霧強(qiáng)度值和滅火效果。如果在細(xì)水霧規(guī)范中規(guī)定閉式系統(tǒng)的作用面積，則其設(shè)計可以按水噴淋類似的方式進(jìn)行，將變得十分方便，系統(tǒng)的推廣應(yīng)用也會更廣泛，生產(chǎn)廠家要做的實驗也可以更少。國際海事組織對船上所用閉式系統(tǒng)的作用面積（中危險等級）規(guī)定為140m2，或許可以在大量實驗研究基礎(chǔ)上借鑒采用。
6 末端試水裝置出水是否應(yīng)直接排入排水管道
閉式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)應(yīng)同濕式水噴淋系統(tǒng)一樣，在系統(tǒng)的分區(qū)控制閥的最不利噴頭處設(shè)置末端試水裝置，其他防火分區(qū)、樓層應(yīng)設(shè)試水閥。末端試水裝置應(yīng)由試水閥、壓力表以及試水接頭組成。試水接頭出水口的流量系數(shù)，應(yīng)等同于同樓層或防火分區(qū)內(nèi)的最小流量系數(shù)噴頭。
有人說由于細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，特別是高壓系統(tǒng)，其工作壓力高，排出的水容易引起危險，應(yīng)將排水直接排入排水管道。筆者認(rèn)為這是不合適的，原因有以下幾點：
（1）末端試水裝置的設(shè)置作用要求
設(shè)置末端試水裝置的目的，不僅僅是測試包括分區(qū)控制閥、壓力開關(guān)、水力警鈴的動作是否正常，配水管道是否暢通，還要測試最不利點處的噴頭工作壓力等。由于需要測試最不利點處的噴頭工作壓力，所以末端試水裝置的出水就應(yīng)如水噴淋規(guī)范一樣，采取孔口出流的方式排入排水管道。壓力高可能導(dǎo)致危險，可以采取消能措施，使排出的水消能后進(jìn)入排水管道。
（2）排水管道的安全要求
直接將高壓力的系統(tǒng)排水排入排水管道，將使排水系統(tǒng)承受巨大的壓力，容易造成排水系統(tǒng)的破壞。一般而言，排水系統(tǒng)的設(shè)計工作壓力不大于1.2MPa，而且通常采用非金屬管。如果使其承受幾兆帕的高壓，則很容易導(dǎo)致其破裂。
（3）檢測水流量的需要
設(shè)置末端試水裝置還可以查看出水的情況，如果直接將末端試水裝置出水管接入排水管道，根本不能看出出水狀況，不能直觀反映系統(tǒng)管道是否暢通。
7 分區(qū)控制閥是否應(yīng)具有循環(huán)啟閉功能
我國的自動噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)，以及氣體滅火系統(tǒng)中的所有分區(qū)控制閥都要求有掉電防復(fù)位功能，也就是說，不允許具有循環(huán)啟閉功能，以確保系統(tǒng)啟動后由于失電等原因?qū)е孪到y(tǒng)停噴而達(dá)不到滅火效果。因此，為安全可靠考慮，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的分區(qū)控制閥不應(yīng)具有循環(huán)啟閉功能。
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