泡沫-水雨淋系统设计分析

张艳焕，林长青

(1.北京建工建筑设计研究院，北京 100044；2.青岛市建筑工程质量监督站，山东 青岛 266071)

近年来我国航天事业飞速发展离不开航天发动机的技术进步。在航天发动机的测试中经常用到易燃易爆物质-甲基肼，加注综合间贮存有大量的甲基肼，加注综合间的自动灭火系统一般采用泡沫-水雨淋系统。

1 工程概况

本工程占地面积1944.07 m2，总建筑面积1944.07 m2，地上1层，建筑高度10.65 m。一层平面划分为缓冲间、酸洗间、半成品库、成品存放区、焊接区、水洗间、设备调试间、管路制作间、加注设备调试区、雨淋阀间、工装间、周转区、加注综合间等。

2 火箭发动机测试厂房消防系统设计及泡沫-水雨淋系统的应用

火箭发动机测试厂房的消防系统除了消火栓系统及灭火器的常规设计之外，就是加注综合间采用泡沫-水雨淋系统。加注综合间面积221.58 m2，贮存2000 L甲基肼，2000/221.58=9<25 L/m2，根据《泡沫灭火系统设计规范》第7.1.1条第2款[1]的规定，加注综合间可以采用泡沫-水雨淋系统。泡沫-水雨淋系统可前期喷水后期喷泡沫，前期喷水控火，后期喷泡沫强化系统的灭火能力，缩短灭火时间；也可前期喷泡沫后期喷水，分别发挥泡沫灭火和水冷却的优势[2]。对比两种灭火方式的优缺点，本工程泡沫-水雨淋系统采用前期喷泡沫后期喷水的设计。

3 泡沫-水雨淋系统设计

3.1 水力计算

图1 水力计算平面图

Fig.1 Hydraulic calculation plan

泡沫-水雨淋系统在主管道内的流速不宜大于5 m/s，支管道内的流速不应大于10 m/s。管材选用内外热镀锌钢管，系统水管道与泡沫混合液管道的沿程水头损失应按下列公式计算[1]：

式中：i-管道的单位长度水头损失(kPa/m)；

V-管道内水或泡沫混合液的平均流速(m/s)；

dj-管道的计算内径(m)。

泡沫-水喷头的泡沫混合液流量按下式计算[1]：

式中：q—泡沫混合液流量(L/min)；

k—泡沫-水喷头的流量特性系数；

P—泡沫-水喷头的进口压力(MPa)。

水力计算平面图详见图1。

采用作用面积法计算，水力计算表详见表1。

表1 水力计算表

本工程泡沫-水雨淋系统前期喷泡沫后期喷水，喷泡沫与喷水强度均应满足《泡沫灭火系统设计规范》第7.2.2条[1]的规定，甲基肼虽然属于水溶性液体，但根据试验结果其混合液供给强度可参照《泡沫灭火系统设计规范》表7.2.2[1]的数据，泡沫液选用抗溶性水成膜，本工程喷头设置高度小于10 m，泡沫混合液供给强度不小于6.5 L/(min·m2)。水力计算泡沫混合液供给强度或喷水强度10.26>6.5 L/(min·m2)，满足设计要求。

3.2 平面及系统设计

经过水力计算可知每段消防管管径，选用的泡沫-水喷头技术参数：喷洒直径4.5 m，工作压力0.3～0.5 MPa，流量系数k=40，发泡倍数≥6。根据已有资料布置泡沫-水喷头，标注平面尺寸及每段消防管管径，详图1。

根据绘制的泡沫-水雨淋系统平面图绘制泡沫-水雨淋系统原理图，详图2。

图2 泡沫-水雨淋系统原理图

Fig.2 Foam-water deluge system schematic

泡沫-水雨淋系统设计参数详表2。

表2 泡沫-水雨淋系统设计参数表

3.3 系统组件的选择计算

泡沫-水雨淋系统的系统组件包含雨淋报警阀组、泡沫液罐、泡沫比例混合器、压力开关、泡沫-水喷头、电磁阀、泡沫液控制阀等。由表1可知系统干管管径DN150，雨淋报警阀组选取型号ZSFY150，公称直径DN150。

由表1可知总流量37.9 L/s，《泡沫灭火系统设计规范》第7.1.3条[1]规定泡沫混合液连续供给时间不应小于10 min，本工程选取10 min，泡沫混合比3%。泡沫混合液量=37.9×10×60=22740 L，泡沫液量=22740×3%=682.2 L。本工程设计中，选取ZPS系列PGNL700型的泡沫液储罐，储罐容量700 L。泡沫比例混合器选取PHY系列PHY48型，本型号流量范围12～48 L/s，流量范围包含37.9 L/s符合设计要求。系统管道充液时，压力开关发出电信号确定火灾位置，作用类似水流指示器。泡沫液控制阀控制泡沫液的供给。电磁阀控制泡沫液控制阀的开启。

4 总结

泡沫-水雨淋系统具有安全可靠、经济实用、灭火效率高等优点，适用于扑救甲、乙、丙类易燃易爆液体火灾，适用场所有危险品仓库、车库、飞机库、停车场、化工厂、锅炉房、石化企业、冶金企业、航天测试厂房等。另外，对常见物质的A类火灾，以及橡胶、塑料、合成纤维等物质的火灾也有很好的扑灭效果。随着我国经济水平的发展，该系统将得到更加广泛的应用。