淺論地下汽車庫多組分細水霧滅火系統性能化設計論文
摘要：重點討論了地下汽車庫基於效能化的多組分細水霧滅火系統設計。
關鍵詞：地下汽車庫；多組分細水霧滅火系統；效能化；設計
近年來，我國私家車的數量與日俱增，城市用地越來越緊張，地下車庫顯得越來越重要。而地下車庫的火災隱患也隨之增大。
由於地下車庫規模大小不一，所用燃料汽油屬於易燃易爆物品，地下車庫處於封閉狀態，出入口少，供氣不足，這就導致發生火災時生成大量煙氣，並很快充滿整個空間。同時，煙氣排不出去，熱量不斷的累計，煙氣層溫度很快升高，一般地，可以達到800到900攝氏度。另外，地下車庫無自然採光，平時完全靠燈光照明，發生火災時電源中斷，整個建築空間內漆黑一團，加上煙氣濃度大，可見度很低，導致人員疏散和逃生以及救援難度增大。
2004年6月17號晚，哈爾濱市道外區南十四道街東方紅小區5棟樓後的地下停車場發生火災，火災造成一名13歲女孩和一名9歲男孩被困屋中窒息死亡。
2008年4月16日清晨，哈爾濱市一小區地下車庫發生大火，總面積近1600平方米的車庫被燒成廢墟，多量高檔轎車在庫中被燒燬，消防戰士將樓上近200多戶居民緊急疏散，大火沒有造成人員傷亡。
目前國外研究者們已經對地下車庫火災發生的原因，發生的危害，火災的風險性，火災發生的特點進行了比較系統的研究。並已經建立了幾種針對地下車庫的自動消防滅火系統，透過對這幾種系統的利弊進行綜合分析，指出了各個系統的不足，同時表明了發展更加完善的新型清潔高效系統的緊迫性和必然性。
1多組分細水霧滅火技術簡介
1987年聯合國環境計劃署制定《關於破壞臭氧物質的蒙特利爾協定書》之後，高效清潔的滅火原理及方法成為當今火災科學的重點研究內容和熱點之一。其中，細水霧滅火技術因其具有無環境汙染、滅火迅速、耗水量低、對防護物件破壞性小等優點，已被看做是滷代烷系列滅火劑的主要替代品，發展至今已經越來越多的應用於實際工程中。
細水霧（WaterMist）是相對於水噴霧（WaterSpray）而產生的概念，所謂的細水霧是使用特殊噴嘴，透過高壓、氣動、撞擊及超聲波等方法產生的水微粒。細水霧定義是：在最小設計工作壓力下、距噴嘴1米處的平面上，測得水霧中的霧滴粒徑Dv0.99小於1000μm。細水霧細分為3級。第1級細水霧與第2級、第3級細水霧相比粒徑更小，與火焰相互作用後蒸發速率更快，滅火後火場殘餘水量更小，單位重量吸收熱輻射能力更高，因此更適合用於電氣環境的火災防治。
單純的細水霧，即純水細水霧仍屬於物理作用滅火，其滅火效果和應用範圍都還存在著不足。在國內外，很多機構都在研究多組分細水霧的'滅火原理，含新增劑的細水霧滅火技術的研究逐漸升溫並受到越來越多的關注。細水霧新增劑主要可以分為兩類：水溶性新增劑和非水溶性新增劑。
水成膜新增劑，即多組分水基新增劑，是在有機鹽類新增劑和無機鹽類新增劑兩種新增劑的基礎上發展起來的一種新型新增劑，它不僅具有無機鹽新增劑滅火高效，價格低廉的優點，而且腐蝕性和有機鹽新增劑相比有了近一步的降低，且對滅火現場基本無汙染。對上述各種新增劑進行了大量的調研後，最終確定在地下車庫多組分細水霧滅火系統中採用多組分水基新增劑。
2基於效能化的多組分細水霧滅火系統設計
基於效能化的細水霧滅火系統最佳化設計與評價方法，就是根據效能化防火設計的思想，在確定防火目標和設計目標的基礎上，設定可能發生的火災場景，並針對初步設計方案開展計算機模擬，研究不同設計方案下的細水霧滅火有效性，在此基礎上指導細水霧滅火系統的最佳化設計，並進一步透過全尺度實體試驗檢驗此設計方案，從而確定最終設計方案。不難看出此方法是從火災防治的實際需要出發，因此保證了細水霧滅火系統有效性和經濟性的統一。而在火災場景設定的基礎上開展實體試驗，能夠預先評價火災發展的可能趨勢，從而可更為合理的設計試驗工況，降低試驗成本，並可以為同一型別場所的火災防治提供參考。
地下車庫總面積非常大，必須分割槽進行火災防護。自動多組分細水霧滅火系統的必須具備三個特點：早期探測，快速響應，高效滅火。因此它的系統也有三部分組成：探測—控制部分，細水霧產生裝置，噴頭。
（1）自動探測控制系統。利用單一火災參量進行火災探測無法解決漏報、誤報等實際問題，因此，必須在針對地下車庫的特殊空間特點的火災探測模擬研究基礎上，發展快速、準確的多引數複合火災探測技術，研發地下空間火災多資訊融合探測報警系統，火災多資訊融合探測報警系統控制方式有自動控制、手動控制和應急控制三種控制方式，以及緊急停止控制。
a.在自動控制下，接受到兩個獨立的感煙探測器發出的火災訊號才能啟動細水霧滅火系統。b.自動控制探測系統發現火災，開啟電磁閥進行噴霧滅火。c.應急控制是在電器控制失靈的情況下手動啟動消防泵和相應分割槽的選擇閥實現滅火。當自動控制系統失效時，在場人員迅速撤離現場，手動啟動滅火系統進行及時的滅火，防止火勢蔓延。當發現自動控制系統誤動作時，應迅速手動關閉系統，以防止或減少不必要的損失。
（2）多組分細水霧發生裝置。細水霧產生裝置包括電機、中低壓水泵及其控制箱、過濾器、控制閥以及比例混合器等。
用於地下車庫的多組分細水霧滅火系統要求系統的工作壓力一般在1.0MPa到1.5MPa之間，屬於中低壓系統。
與純水細水霧滅火系統相比，多組分細水霧滅火系統由於需要往水裡新增一定濃度的新增劑，根據泡沫比例混合器的工作原理，我們完全可以把它用作多組分細水霧滅火系統的比例混合器，用來把新增劑的濃溶液與水按照一定的比例混合，再送至噴頭噴出。常見的比例混合器有：壓力式比例混合器、管線式比例混合器、環泵式比例混合器和平衡壓力式比例混合器。
根據地下車庫的自動滅火系統的特點和需要，我們選擇壓力式比例混合器作為該車庫多組分細水霧自動滅火系統的比例混合器。根據系統流量的要求，我們選擇型號為PHY80×2的壓力式比例混合器，混合的比例為3%。
（3）多組分細水霧噴頭。在滅火系統中實際應用的細水霧發生方法應該能將水破碎成小於400μm的液滴，質量流率和噴霧速度適合於全尺度的火災場景、能夠防治阻塞並能維持足夠長時間的噴霧。儲存能量的提供，特殊泵和管道系統的安裝等要求也決定了在特定的環境中選擇何種霧發生方式。
針對地下車庫的火災防治特點及需要，我們採用離心式噴頭。一旦地下車庫發生火災，需要噴頭有一定大小的流量滿足滅火要求。但同時，由於考慮到儘量減少對轎車及人員的傷害，以及細水霧新增劑的成本，要求噴頭的流量在滿足滅火要求的前提下儘可能的小，已達到節水、環保、低成本及高效滅火等多組分細水霧滅火系統的要求。
綜合種種因素考慮，我們認為，在地下車庫適宜採用中低壓的噴頭，系統工作壓力在1.0MPa到1.2MPa之間。流量係數為3.2，流量為11.1L/min。
在前面，我們對地下車庫現有的自動滅火系統進行了分析，提出了綜合滅火效能更加優越的新型清潔高效滅火系統——多組分細水霧滅火系統。
在北方的一些城市，由於冬天氣溫很低，細水霧滅火系統不能夠正常工作，從而極大的影響地下車庫的火災防治工作。因此，我們需要往細水霧裡新增劑防凍劑，防止水結冰，使得細水霧滅火系統在低溫下仍然能夠正常動作，保證地下車庫的消防安全。
在地下車庫的探測系統設定感煙還是感溫探測器，還存在著一些爭議。感溫探測器只有當火焰的高度達到空間高度的三分之一時，感溫探測器才能響應。而感煙探測器能對火災作出早期探測和報警，及時撲滅火災以免火勢擴大造成更大的人員傷亡和財產損失。實際上，不管是感溫還是感煙，利用單一的火災參量進行火災探測都無法解決漏報誤報等實際問題。因此，建議採用基於快速、準確的多引數複合火災探測技術的火災多資訊融合探測報警系統。
目前，國內外對多組分細水霧的研究基本上處於實驗室研究階段，工程實際上的應用還非常少。因此還需要做進一步的研究。