建筑消防设备工程

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本书是建筑环境与能源应用工程系列教材之一，先后被列为普通高等教育“十一五”和“十二五”国家级规划教材。全书共分１２章，详细介绍了建筑火灾的发生、发展、蔓延，烟气流及其危害，灭火剂及其应用；详细阐述了建筑消防设备工程各系统的分类、组成、工作原理、设计布置、计算方法等，是一本跨学科、跨专业的消防技术教学用书和科学研究与工程应用的参考书。本书为高等院校建筑环境与能源应用工程、给排水科学与工程、建筑电气等专业教学用书，也可供从事建筑消防技术研究、消防工程设计与施工、消防行业管理等人员参考使用。图书在版编目（ＣＩＰ）数据建筑消防设备工程／李天荣，龙莉莉，陈金华编著?－－４版?－－重庆：重庆大学出版社，２０１９?２（普通高等教育建筑环境与能源应用工程系列教材）ＩＳＢＮ９７８⁃７⁃５６２４⁃２５８５⁃４Ⅰ．①建…Ⅱ．①李…②龙…③陈…Ⅲ．①建筑物—消防设备—高等学校—教材Ⅳ?①ＴＵ８９２中国版本图书馆ＣＩＰ数据核字（２０１９）第０００６８９号普通高等教育建筑环境与能源应用工程系列教材建筑消防设备工程（第四版）编著李天荣龙莉莉陈金华主审刘荣光肖铁岩策划编辑：张婷林青山责任编辑：张婷版式设计：张婷责任校对：杨育彪责任印制：赵晟∗重庆大学出版社出版发行出版人：易树平社址：重庆市沙坪坝区大学城西路２１号邮编：４０１３３１电话：（０２３）８８６１７１９０８８６１７１８５（中小学）传真：（０２３）８８６１７１８６８８６１７１６６网址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｕｐ．ｃｏｍ．ｃｎ邮箱：ｆｘｋ＠ｃｑｕｐ．ｃｏｍ．ｃｎ（营销中心）全国新华书店经销印刷∗开本：７８７ｍｍ×１０９２ｍｍ１／１６印张：２４．２５字数：５８７千２０１９年２月第４版２０１９年２月第次印刷印数：—ＩＳＢＮ９７８⁃７⁃５６２４⁃２５８５⁃４定价：５６．００元本书如有印刷、装订等质量问题，本社负责调换版权所有，请勿擅自翻印和用本书制作各类出版物及配套用书，违者必究

1编审委员会顾问田胜元（重庆大学）彦启森（清华大学）刘安田（原中国人民解放军后勤工程学院）主任委员付祥钊（重庆大学）委员（排名按姓氏笔画）卢军（重庆大学）付祥钊（重庆大学）安大伟（天津大学）李长惠（重庆大学出版社）李永安（山东建筑大学）刘光远（扬州大学）李帆（华中科技大学）李安桂（西安建筑科技大学）连之伟（上海交通大学）张旭（同济大学）张国强（湖南大学）吴祥生（原中国人民解放军后勤工程学院）段常贵（哈尔滨工业大学）徐明（中国建筑西南设计研究院）龚延风（南京工业大学）黄晨（上海理工大学）裴清清（广州大学）秘书肖益民（重庆大学）张婷（重庆大学出版社）

2第一版前言随着城市建设的迅速发展，各种功能的大型建筑、地下建筑、高层和超高层建筑不断涌现，火灾隐患逐渐增多，恶性火灾事故时有发生。有效监测建筑火灾、控制火灾、快速扑灭火灾，是建筑消防设备工程的主要任务。本书将有关专业的建筑室内、外消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统、防排烟系统、火灾自动报警与消防设施联动控制系统及工程设计等有机地组合为一体，成为跨学科、跨专业的教学用书。编写本书，是拓宽专业面的需要，也是为适应不断发展的城市建设培养现代建筑消防工程技术人才的需要。本书详细介绍了建筑火灾的发生、发展、蔓延规律和现代灭火技术，烟气流动规律和防排烟技术，火灾自动探测、自动报警和各消防系统的联动控制技术；全面系统地讲述了各消防设备系统的类型、组成、工作原理、适用条件、设计计算。本书在内容上充分吸收了近年来建筑消防中的新技术、新设备和先进经验，有鲜明的时代特色。本书也可作为给水排水工程专业和建筑电气专业教学用书。本书共１２章，其中第１章由李天荣和陈金华共同编写；第２，３，４，５章由李天荣编写；第６，７，８章由陈金华编写；第９，１０，１１，１２章由龙莉莉编写。全书由李天荣主编；刘荣光、肖铁岩主审。由于编者水平有限，书中缺点、错误难免，敬请读者批评指正。编者２００２年７月

3第四版前言本书自出版以来，深受广大师生和相关工程技术人员的欢迎，已多次再版及重印。本书于２００６年１２月和２０１４年１０月分别确定为“十一五”和“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。在《建筑设计防火规范》（ＧＢ５００１６—２０１７）等系列技术规范和技术标准的陆续修订的同时，增订了《消防给水及消火栓系统技术规范》（ＧＢ５０９７４—２０１４）和《建筑防烟排烟系统技术标准》（ＧＢ５１２５１—２０１７）。为适应系列消防技术规范和消防技术标准的修订、增订和消防科学技术的发展，特对本教材进行此次再版。此次再版，本书进行了全面修编，除第６章以外，其余各章均作了不同程度的调整和修改。在再版过程中，还充分采纳了兄弟院校和有关工程技术部门的意见和建议。本书在前三版的基础上，保持了原有的编写特色。书中详细介绍了建筑火灾的发生、发展、蔓延规律和现代灭火技术，烟气流动规律和防排烟技术，火灾自动探测、自动报警和各消防系统的联动控制技术；全面、系统地讲述了各消防系统的类型、组成、工作原理、适用条件和设计计算。本书为普通高等院校建筑环境与设备工程、给水排水工程、建筑电气等专业教材，也可供从事建筑消防科学技术研究、消防工程设计、施工和消防行业管理等人员的参考。本书共１２章，其中第１章由李天荣和陈金华共同编写；第２，３，４，５章由李天荣编写；第６，７，８章由陈金华编写；第９，１０，１１，１２章由龙莉莉编写。全书由李天荣统稿，刘荣光、肖铁岩主审。在编写过程中得到了重庆大学城市建设与环境工程学院的大力支持，清华大学、南京大学、同济大学、天津大学、西安建筑科技大学、山东建筑大学等兄弟院校提出了宝贵意见和建议，在这里表示感谢！由于编著者水平有限，书中缺点、错误难免，敬请批评指正。编者２０１８年８月

4目录１绪论……………………………………………………………………………………………………………１１．１建筑火灾…………………………………………………………………………………………………１１．２建筑分类和火灾救助原则………………………………………………………………………………１１１．３灭火剂和灭火的基本原理………………………………………………………………………………１８思考题…………………………………………………………………………………………………………３５２室外消防给水系统………………………………………………………………………………………３６２．１概述………………………………………………………………………………………………………３６２．２室外消防用水量…………………………………………………………………………………………４０２．３消防给水水源……………………………………………………………………………………………４２２．４室外给水管网……………………………………………………………………………………………４４２．５室外消火栓………………………………………………………………………………………………４５思考题…………………………………………………………………………………………………………４９３建筑室内消火栓给水系统………………………………………………………………………………５０３．１概述………………………………………………………………………………………………………５０３．２消防用水量和水压………………………………………………………………………………………６０３．３建筑室内消火栓给水系统的布置………………………………………………………………………６３３．４建筑室内消火栓给水系统计算…………………………………………………………………………６９思考题…………………………………………………………………………………………………………７８４自动喷水灭火系统………………………………………………………………………………………７９４．１概述………………………………………………………………………………………………………７９·１·

5·□建筑消防设备工程·４．２闭式自动喷水灭火系统…………………………………………………………………………………８５４．３闭式自动喷水灭火系统的设计计算…………………………………………………………………１００４．４开式自动喷淋系统……………………………………………………………………………………１２０思考题…………………………………………………………………………………………………………１３３５气体灭火系统……………………………………………………………………………………………１３４５．１二氧化碳灭火系统……………………………………………………………………………………１３４５．２七氟丙烷灭火系统……………………………………………………………………………………１５６５．３ＩＧ５４１混合气体灭火系统………………………………………………………………………………１７０５．４热气溶胶预制灭火系统………………………………………………………………………………１８１思考题…………………………………………………………………………………………………………１８８６建筑火灾烟气流动………………………………………………………………………………………１８９６．１建筑火灾烟流基本性状………………………………………………………………………………１８９６．２烟气流动的基本规律…………………………………………………………………………………１９５６．３烟囱效应………………………………………………………………………………………………１９８６．４烟气控制的预测………………………………………………………………………………………２００思考题…………………………………………………………………………………………………………２０６７防排烟系统………………………………………………………………………………………………２０７７．１概述……………………………………………………………………………………………………２０７７．２民用建筑自然排烟……………………………………………………………………………………２１１７．３民用建筑机械排烟系统设计…………………………………………………………………………２２０７．４民用建筑防烟系统设计………………………………………………………………………………２３３７．５防排烟系统的设备部件及控制………………………………………………………………………２３９思考题…………………………………………………………………………………………………………２４９８通风空调系统防火及与防排烟系统合用…………………………………………………………２５１８．１通风空调系统的防火…………………………………………………………………………………２５１８．２系统合用………………………………………………………………………………………………２５３思考题…………………………………………………………………………………………………………２５６９火灾探测器………………………………………………………………………………………………２５７９．１概述……………………………………………………………………………………………………２５７９．２火灾探测器的分类……………………………………………………………………………………２６０９．３离子式感烟火灾探测器………………………………………………………………………………２６３９．４光电感烟火灾探测器…………………………………………………………………………………２６６９．５感温火灾探测器………………………………………………………………………………………２６９·２·

6·目录□·９．６感光火灾探测器………………………………………………………………………………………２７３９．７可燃气体探测器………………………………………………………………………………………２７５９．８火灾探测器的选用……………………………………………………………………………………２７５思考题…………………………………………………………………………………………………………２７９１０火灾报警控制器………………………………………………………………………………………２８２１０．１火灾报警控制器的功能与分类………………………………………………………………………２８２１０．２火灾报警控制器的组成和性能………………………………………………………………………２８４１０．３火灾自动报警系统……………………………………………………………………………………２８９思考题…………………………………………………………………………………………………………２９９１１消防设施的联动控制…………………………………………………………………………………３０１１１．１消防设备的供电电源…………………………………………………………………………………３０１１１．２消防设施的联动控制…………………………………………………………………………………３０７１１．３消防灭火设备的联动控制……………………………………………………………………………３１２１１．４防排烟系统的联动控制………………………………………………………………………………３２３１１．５气体灭火控制器………………………………………………………………………………………３３４１１．６其他系统的联动控制…………………………………………………………………………………３３７思考题…………………………………………………………………………………………………………３３９１２火灾自动报警与联动控制系统的工程设计………………………………………………………３４２１２．１设计原则及依据………………………………………………………………………………………３４２１２．２火灾自动报警与联动控制系统设计…………………………………………………………………３４３１２．３火灾探测器的选择与布置……………………………………………………………………………３５０１２．４火灾警报和消防应急广播系统的联动控制设计……………………………………………………３５８１２．５火灾应急照明…………………………………………………………………………………………３６１１２．６消防控制室……………………………………………………………………………………………３６７１２．７消防专用电话…………………………………………………………………………………………３６９思考题…………………………………………………………………………………………………………３７０参考文献………………………………………………………………………………………３７２·３·

7１绪论火在人们的生产、生活中是不可缺少的，人类的进步与社会的发展都离不开火。但是，火如果失去了控制，就会危害人类，造成生命和财产损失，成为火灾。所谓火灾，就是在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。有效监测建筑火灾、控制火灾、快速扑灭火灾，防止和减少火灾危害，保障国民经济建设，保障人民生命财产安全，是建筑消防设备工程的任务。建筑消防设备工程包括建筑灭火系统、防排烟系统、火灾自动报警和消防设施联动控制系统。１．１建筑火灾１．１．１火灾发生的原因和燃烧条件１）火灾发生的原因（１）生活用火不慎引起火灾生活中因用火不慎引起的火灾较多。例如，炉灶、煤油炉、燃气用具、火炕、灯火等发生故障或使用不当引起火灾；小孩玩火、燃放烟花爆竹引起火灾；乱扔烟头、火柴梗，使火种混进废纸堆或引燃卧具、沙发引起火灾等。这些火灾主要是因为人们缺乏防火常识、思想麻痹而造成的。（２）生产活动中违规操作引发火灾生产活动中违规操作引发火灾的情况有：不顾周围环境随意动火焊接、烘烤物品过热、熬油溢锅等；在化工生产中出现超温超压、冷却中断、操作失误而又处理不当；生产设备失修，出现可燃气体或易燃液体跑、冒、滴、漏现象，遇明火便燃烧或爆炸等。（３）电气火灾电气火灾一般是由于电气线路、电气设备的短路、过载、接触不良、漏电、雷电、静电等原·１·

8·□建筑消防设备工程·因而产生的高温、电弧、电火花引燃绝缘材料或附近可燃物而形成的；另外，由于电气设备的故障、发热等也是造成火灾的原因。这些现象与违规操作或设计、安装不合理，以及维护不当和使用环境条件等有直接关系。（４）可燃、易燃物自燃这类火灾包括：易燃物受热自燃；植物、涂油物、煤、生活垃圾堆垛过大过久而发热自燃；化学危险品遇水、遇空气、相互接触、撞击、摩擦等都会产生自燃。（５）自然灾害，人为灾害在雷击较多的地区，建筑物上如果没有安装可靠的防雷保护设施，便有可能发生雷击起火。突然发生的地震、战争空袭等，在人们急于疏散、逃避时往往来不及断电或处理好化学危险品时，从而引起火灾。另外，犯罪分子、精神病人的人为放火也可能引起火灾。２）燃烧条件燃烧过程的发生和发展必须具备可燃物、氧化剂（助燃物）和火源（提供一定的温度、一定能量的源头）。这３个条件是无焰燃烧的基本条件，而有焰燃烧还必须具备第４个条件，即未受抑制的链式反应。（１）可燃物凡是能在空气、氧气或其他氧化剂中发生燃烧反应的物质都称为可燃物。火灾中的可燃物是多种多样的，其燃烧难易程度、燃烧快慢也各不相同。从化学组成上，可燃物可分为有机可燃物与无机可燃物；从物质形态上，可燃物可分为气体可燃物、液体可燃物和固体可燃物。可燃气体在助燃物存在条件下遇火即可燃烧，其过程比较简单；液体可燃物燃烧是液体蒸气的燃烧，液体燃烧首先须吸收热量进行蒸发；固体可燃物燃烧则更复杂些，有的要吸热、熔化和蒸发，有的则要进行热分解。（２）氧化剂（助燃物）与可燃物相结合能导致燃烧的物质称为氧化剂。发生火灾时，主要的氧化剂是空气中的氧气。发生化工火灾时，其氧化剂还有高锰酸钾、过氧化钠、过氧化氢、氯酸钾等。（３）火源火源是可燃物与氧化剂（助燃物）发生燃烧反应的能量来源。它可以是明火，也可以是高温物体，其能量可以由化学能、电能、机械能转化而来。炉火、烟头、火柴、蜡烛等明火是住宅、旅馆、饭店常见的火灾火源；电器开关、电线短路、静电等产生的电火花是工矿企业、商场火灾的常见火源；雷击常常引起森林和古建筑火灾；机械撞击、摩擦产生的火花往往引起化学危险品着火。火源将热量传递到可燃物与助燃物上，使其温度升高，同时激发自由基的产生，引起链式反应而导致着火。能引起一定质量／体积可燃物燃烧所需要的最小能量称为最小引燃能。若火源的能量小于最小引燃能就不能点燃着火，故最小引燃能是衡量可燃物危险性的一个重要参数。一般来讲，可燃气体的最小引燃能小于可燃液体，而可燃液体的最小引燃能又小于可燃固体。对于同种物质，这种规律就更明显。因为液体在变成蒸气燃烧之前需吸收一定的蒸发热，而固体物质需要经过熔融裂解等过程，也都需要能量。·２·

9·１绪论□·燃烧时，可燃物、氧化剂、火源三者缺一不可。只有三者同时存在，而且可燃物、氧化剂要有一定的数量或浓度，火源要具有一定的能量，温度要达到或高于可燃物的燃点，燃烧才会发生，才可能引起火灾。（４）未受抑制的链式反应足够数量的可燃物置于有一定氧浓度的环境中，遇火源（一定的温度）会发生燃烧。可燃＋－２－物燃烧过程中，分子被活化，产生Ｈ，ＯＨ，Ｏ等游离基的链式反应。以烃类物质（Ｒ—Ｈ）燃烧为例，其链式反应过程如下：－＋２－（Ｒ—Ｈ）＋Ｏ２→Ｒ＋Ｈ＋２Ｏ（链引发）＋２－－Ｈ＋Ｏ→ＯＨ（链传递）－＋ＯＨ－２－ＯＨ→ＨＯ＋Ｏ（链终止）２－＋－２－当两个ＯＨ结合生成ＨＯ时，释放大量的热量使火源能量更加充足，Ｈ，ＯＨ，Ｏ等游离２基浓度越高燃烧越猛烈。如果这种链式反应不被抑制，燃烧将继续进行，直至可燃物燃尽为止。１．１．２火灾的发展过程根据国内外若干火灾实例分析，按其特点可将火灾的发展过程分为３个阶段：第一阶段是火灾初起阶段，这时的燃烧是局部的，火势不稳定，室内的平均温度不高，是控火、灭火的最好时机；第二阶段是火灾发展阶段，此时火势猛烈，室内温度很高，控火原则是利用防火分隔限制燃烧范围，阻止火灾向外蔓延；第三阶段是火灾熄灭阶段，这时室内可燃物基本燃尽，但仍需防止火灾蔓延，应注意建筑结构的破坏和倒塌，保障灭火人员安全。１）火灾初起阶段（１）初起阶段的特点①起火点处局部的温度较高，室内各点的温度极不平衡。②由于可燃物燃烧性能、分布及通风、散热等条件的影响，燃烧的发展大多比较缓慢，有可能形成火灾，也有可能中途自行熄灭，燃烧的发展是不稳定的。③燃烧的面积不大。④持续时间的长短不定。（２）初起阶段持续的时间火灾初起阶段的温度一般比较低，很少有人注意并研究，但初起阶段火灾温度持续的时间对疏散人员、抢救物资、保障灭火人员的人身安全等，具有重要的意义。可燃物从受热到起火燃烧需要的时间受火源的类型、可燃物的燃烧性能、建筑结构采用的材料等条件影响。具体影响条件如下：①火源种类不同的影响：所谓火源，就是点火的能源，通常是正在燃烧或尚未起火，且本身具有较多热量的物体。这类物体本身的温度、点火能量和传热形式（包括辐射、传导、对流）等条件，对起火成灾发展的时间都有很大影响。例如，烟蒂点燃被褥和烛火点燃被褥的时间显然不同，前者较长，后者较短。·３·

10·□建筑消防设备工程·②起火点周围燃烧条件的影响：建筑材料的燃烧性能，在火灾初起阶段的作用比较明显，因为起火点周围可燃材料烧完毕后，不可燃材料的墙体和楼板，是不会把火蔓延开的。在燃烧面积小、温度低、燃烧不稳定的条件下，因为周围仅有的可燃物被烧尽，燃烧便会自行中断。然而，如果燃烧发生在木板墙脚下或纤维板吊顶下面，则燃烧会因为点燃了上述的可燃结构而扩大蔓延，发展成火灾。大面积可燃材料做成的墙体和吊顶，因为其燃烧面积大，能使火焰沿其表面迅速蔓延，放出大量的热量，助长火势发展，是影响火灾初起阶段持续时间的重要条件。③通风条件的影响：当火源微小时，为了形成稳定的燃烧，由起火点发展到全面点燃，需要积蓄大量的热能，良好的通风散热会延缓火灾的发展，减少通风量则有助于加速燃烧，缩短火灾初起阶段持续的时间。当火源很大时，如果门窗大开，通风良好，满足燃烧所需的最小空气量，燃烧就会猛烈发展，使火灾初起阶段持续时间缩短；反之，门窗紧闭，空气供应不足，燃烧就会缓慢，甚至自行熄灭。（３）火灾初起阶段燃烧的过程火灾初起时，燃烧释放的热量，通过热传递，提高了房间内各种物体的温度，使可燃物受热并分解出可燃气体，进入无焰燃烧阶段。在短时间内可燃物分解出的可燃气体，与空气混合便形成爆炸性气体混合物。由起火点发展到全面燃烧，可能有两种形式：一种是明火点燃，这是由于热分解所产生可燃气体流向起火点，遇明火点燃，或者是起火点的热烟夹带火星，飞到周围可燃物上，把已进入无焰燃烧阶段的可燃物点燃；另一种是由气体混合物爆燃点火。火灾初起，在氧气不足条件下，燃烧呈阴燃状态，室内的可燃物均处于无焰燃烧阶段，房间内积聚了温度较高、浓度较大、数量较多的可燃气体与空气混合的气体混合物，一旦开门或窗玻璃破碎，由室外向起火房间输入大量新鲜空气，室内的气体混合物便迅速自燃，在整个起火房间内剧烈燃烧，从而点燃室内存在的一切可燃物，使火灾从初起阶段迅速转变为火灾发展的第二阶段。２）火灾发展阶段火灾发展阶段具有以下特点：①室内的可燃物都在猛烈燃烧，这段时间的长短与起火的原因无关，而主要取决于可燃物的燃烧性能、可燃物数量和通风条件。②火灾温度几乎呈直线上升并达到最高点。③燃烧稳定，燃烧速度几乎不变。该阶段可燃物的烧毁质量占整个火灾烧毁总量的８０％以上。３）火灾熄灭阶段火灾熄灭阶段，即火灾发展的后期，具有以下特点：①室内可燃物减少，温度开始下降。②温度下降的速度与火灾持续时间的关系一般是：火灾持续时间长的，其下降速度比持续时间短的要慢。持续时间在１ｈ以内，火灾温度下降速度约为１２℃／ｍｉｎ；持续时间大于１ｈ·４·

11·１绪论□·的，其下降速度约为８℃／ｍｉｎ。③火灾熄灭阶段开始时的温度仍为火灾的最高温度，火势最猛，热辐射最强，对周围建筑物仍有很大的威胁。上述火灾发展阶段，是根据火灾温度曲线的拐点，即室内火灾温度变化的转折点的客观规律划分的。火灾发展３个阶段的出现受室内燃烧面积、火灾温度和燃烧速度等综合作用，这并不是由某一参数所单独决定的。１．１．３火灾蔓延方式和途径１）火灾蔓延方式火灾蔓延是通过热传递实现的。热传递的方式有多种，有时几种方式同时出现，有时只有一种方式。（１）火焰接触火焰接触是起火点的火舌直接点燃周围的可燃物而引发的燃烧。（２）直接延烧直接延烧即固体可燃物表面或易燃、可燃液体表面上一起火点，通过导热升温，使燃烧沿物体表面连续不断地向周围发展。（３）热传导热传导即物体的一端受热，通过物体分子、原子及自由电子等微观粒子的运动，将热量传到另一端。（４）热辐射热辐射即热由热源以电磁波的形式直接发射到周围物体上。辐射的波长分布随温度变化而不同，着火点温度由低到高，热辐射则由不可见的红外辐射，逐渐变为可见光辐射以至紫外辐射。着火点将以热辐射的方式引燃附近的可燃物。（５）热对流热对流是炽热的烟气与冷空气之间相互对流的现象。火灾时室内的热烟与室外的新鲜冷空气密度差别较大，热烟的密度小，浮在冷空气的上面，由窗口上部流出，室外冷空气由窗口下部进入室内。冷空气在燃烧区内受热膨胀，再次上升由窗口上部流出，形成热对流。着火房间的热烟由窗口上部排出，窜至楼上房间，或由门洞上部流向走道窜到其他房间，使火灾蔓延。２）火灾蔓延途径研究火灾蔓延途径，是在建筑物中科学、合理地采取防火隔断措施的需要，也是灭火中采取“堵截包围、穿插分割”，最后扑灭火灾的需要。综合火灾实例，火灾蔓延的途径主要有：（１）外墙窗口着火房间的火通过外墙窗口向外蔓延，一方面是火焰的热辐射穿过窗口烤灼对面建筑物；另一方面是高温烟气由窗口排出，窜至楼上窗口，进入楼上房间，引燃楼上可燃物；再一方面是靠火舌直接烧向上层或屋檐。这样逐层向上蔓延，会使整个建筑物起火。·５·

12·□建筑消防设备工程·（２）内墙门建筑物内起火的房间，开始时往往只有一个，而火最后蔓延到整个建筑物，其原因大多都是因为内墙的门未能把火挡住。火通过内墙门，经走廓，再通过相邻房间敞开的门进入房间，把室内的物品烧着。如果起火房间的门和邻近房间的门都是关闭的，那么对控制火灾的蔓延还是会起到一定的作用。（３）楼板的孔洞着火楼层火焰的热辐射、高温烟气等易向上发展蔓延，楼板上的孔洞、楼梯间、电梯井、管道井等，都是火灾向上蔓延的良好途径。（４）空心结构热气流通过建筑物封闭的空心处（如板条抹灰墙木筋间的空间、木楼板格栅间的空间等），把火由起火点带到连通的空间所达到的尽端，在不易觉察中蔓延开来，被人发现时已经难以扑救了。（５）闷顶因为高温烟气有向上升腾的特性，所以吊顶上的入孔及通风口都是高温烟气的必经之处，高温烟气一旦进入闷顶空间内，必然向四周扩散，并形成稳定的燃烧。对于这种蔓延，也很难及时发现。（６）通风管道通风管道四通八达，高温烟气一旦进入管道，尤其是用可燃材料制作的通风管道，必然将燃烧扩散到通风管道的任意一点，使局部火灾迅速转变成整个建筑物的火灾。１．１．４火灾烟气及其危害在讨论烟气的危害时，有必要明确烟气及随后将讨论的灭火剂等的量的标度。烟气迷漫于着火空间的空气中属气相混合物，灭火剂虽多属液相但施放于防护空间的空气中也成为气相混合物。烟气或灭火剂在空气中的分量如何用分数来标度呢？过去常采用百分含量（或浓度），如ＣＯ的含量为２０％等。我们不赞成，在本教材中也不采用这种标度法。“含量”或“浓度”只能作一般性的术语或不同量的泛称，如说ＣＯ在空气中的含量（或浓２度）过高、过低等；但用它来表述具体量则概念模糊，如上述ＣＯ的含量的百分数是按体积计２还是按质量计无法确定。有的书刊为表明计量的性质，在“％”符后加上修饰性符号，如“％（ｍ／ｍ）”或“％（Ｖ／Ｖ）”，但这是不规范的，本教材也不采用。根据国家标准，气相混合物的组成应采用体积分数φ来标度，如空气中ＣＯ的体积分数２为２０％，其标度符号为φ（ＣＯ）＝２０％。２国外有对建筑火灾的统计表明，死亡人数中有５０％～７０％是被烟气毒死的。自２０世纪后半期，由于各种塑料制品大量用于建筑物内，以及无窗房间的增多，导致烟气毒死的比例显著增加。英国对此做了比较：火灾死亡总人数中死于烟气中毒的１９５６年只有２０％，１９６６年上升到４０％左右，１９７６年则高达５０％以上。在某些住宅或旅馆的火灾中，因烟气致死的比例甚至高达６０％～７０％，建筑中大量塑料制品燃烧所产生的毒烟是造成伤亡的主要原因。更有甚者，日本“千日”百货大楼火灾死亡人数中，约有８０％是被烟气毒死的。上述数据说明，火灾中的烟气是凶恶的杀手。烟气的危害性主要体现在以下三个方面：·６·

13·１绪论□·１）对人体的危害在火灾中，人员除了直接被烧或者跳楼死亡之外，其他的死亡原因大都和烟气有关，其对人体的危害主要有以下几方面。（１）对生理的危害①一氧化碳中毒：一氧化碳被人体吸入后，便和人体血液中的血红蛋白结合成为一氧化碳血红蛋白，从而阻碍血液把氧输送到人体各部分。当一氧化碳和人体血液５０％以上的血红蛋白结合时，便造成脑和中枢神经严重缺氧，继而失去知觉，甚至死亡。即使一氧化碳的吸入在致死量以下，也会因缺氧而发生头痛、无力及呕吐等症状，最终因不能及时逃离火场而导致死亡。医学分析证明，一氧化碳是烟气中对人体最具威胁的成分。空气中一氧化碳的浓度对人体的影响程度，见表１．１。表１．１一氧化碳对人体的影响程度φ（ＣＯ）／％对人体的影响程度０．０１数小时内对人体影响不大０．０５１．０ｈ内对人体影响不大０．１１．０ｈ后头痛，不舒服，呕吐０．５引起剧烈头晕，经２０～３０ｍｉｎ有死亡危险１．０呼吸数次失去知觉，经１～２ｍｉｎ即可能死亡②二氧化碳对人体的危害：正常情况下，空气中φ（ＣＯ）为０．０３％，而在燃烧旺盛阶段火２场中心φ（ＣＯ）为１５％～２３％。当φ（ＣＯ）＝１０％时，就会引起头晕，以致昏迷、呼吸困难，甚至２２失去知觉。当φ（ＣＯ）＝２０％时，人会因控制生命的神经中枢完全麻痹而死亡。２③烟气中毒：木材制品燃烧产生的醛类，聚氯乙烯燃烧产生的氢氯化合物都是刺激性很－６强的气体，甚至是致命的。例如，烟中含有质量分数为５．５×１０的丙烯醛时，便会对上呼吸道－５产生刺激症状；如在１．０×１０以上时，就能引起肺部的变化，数分钟内即可死亡。火灾疏散时－６－５丙烯醛的允许质量分数为１．０×１０，而木材燃烧的烟中丙烯醛的质量分数已达５．０×１０左右，同时烟气中还有甲醛、乙醛、氢氧化物、氢化氰等毒气，对人都是极为有害的。随着新建筑材料及塑料的广泛使用，烟气的毒性会越来越大，火灾疏散时的有毒气体允许体积分数，见表１．２。表１．２疏散时有毒气体允许体积分数种类一氧化碳（ＣＯ）二氧化碳（ＣＯ２）氯化氢（ＨＣｌ）光气（ＣＯＣｌ２）氨（ＮＨ３）氢化氰（ＨＣＮ）φ／％０．２３．００．１０．００２５０．３０．０２④缺氧：在着火区域的空气中充满了一氧化碳、二氧化碳及其他有毒气体，而且燃烧需要大量的氧气，这就造成空气的含氧量大大降低。发生爆炸时，含氧量甚至可能降到５％以下，人会因此受到强烈的影响而死亡，其危险性也不亚于一氧化碳。空气中缺氧时对人体的影响·７·

14·□建筑消防设备工程·情况，见表１．３。必须注意，高层建筑中大多数房间的气密性较好，有时少量可燃物的燃烧也会造成含氧量的迅速降低。表１．３缺氧对人体的影响程度φ（Ｏ２）／％症状２１空气中含氧量的正常值２０无影响１６～１２呼吸、脉搏增加，肌肉有规律的运动受到影响１２～１０感觉错乱，呼吸紊乱，肌肉不舒畅，很快即疲劳１０～６呕吐，神志不清６呼吸停止，数分钟后死亡⑤窒息：火灾时人员可能因头部烧伤或吸入高温烟气而使呼吸系统烫伤，导致口腔及喉头肿胀，器官受损，呼吸困难，以致引起呼吸道阻塞窒息。若不能得到及时抢救，就有被烧死或毒死的可能性。在烟气对人体的危害中，以一氧化碳的增加和氧气的减少影响最为严重。但实际上，起火后各种因素往往是相互混合地共同作用于人体的。一般来说，这种混合作用比某一因素的单独作用更具危险性。（２）对视觉的危害在着火区域的房间及疏散通道内，充满了大量的烟气，烟气中的某些成分会对眼睛产生强烈的刺激，使辨别疏散通道的视觉能力下降。（３）对心理的危害浓烟会造成极为紧张的恐怖心理状态，使人们失去正常的行动能力和判断能力，导致无法疏散或采取异常行动。２）对疏散的危害在着火区域的房间及疏散通道内，充满了含有大量一氧化碳及各种有害物质的热烟，甚至远离火区的一些地方也可能烟雾弥漫，这给人员的疏散带来了极大的困难。除此之外，由于烟气集中在疏散通道的上部空间，通常使人们掩面弯腰地摸索行走，速度既慢又不易找到安全出口，甚至还可能走回头路。火场的经验表明，人们在烟中停留１～２ｍｉｎ就可能昏倒，４～５ｍｉｎ即有死亡的危险。由此可见，烟气对安全疏散具有非常不利的影响，这也说明对疏散通道进行防排烟设计具有极为重要的意义。３）对扑救的危害消防队员在进行灭火与救援时，同样要受到烟气的威胁。烟气不仅有引起消防员中毒、窒息的可能性，还会严重妨碍他们的行动：弥漫的烟雾影响视线，使消防队员很难找到起火点，也不易辨别火势发展的方向，灭火行动难以有效地开展；同时，烟气中某些燃烧产物还有·８·

15·１绪论□·造成新的火源和促使火势发展的危险；不完全燃烧产物可能继续燃烧，有的还能与空气形成爆炸性混合物；高温的烟气会因气体的热对流和热辐射而引燃其他可燃物。上述情况将会导致火场的扩大，加大扑救工作的难度。１．１．５建筑火灾分类根据ＧＢ４９６８可知，火灾分类按Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ类划分。１）Ａ类火灾Ａ类火灾是指固体物质火灾。（１）固体可燃物固体物质是火灾中最常见的燃烧对象。可燃的固体物质通常有：木材及木制品、纤维板、胶合板、纸张、纸板、家具；棉花、棉布、服装、被褥、粮食、谷类、豆类；合成橡胶、合成纤维、合成塑料、电工产品、化工原料、建筑材料、装饰材料等，种类极其繁杂。（２）固体物质燃烧过程①热分解燃烧。例如，木材、高分子化合物，这类物质在火灾中被加热，发生热分解，释放出可燃的挥发分，挥发分在空气中燃烧生成其他物质。大多数固体物质是热分解式燃烧。②固体表面燃烧。例如，木炭、焦炭，这类物质在燃烧时，空气中的氧气扩散到固体的表面或内部孔隙中，使表面的炭直接进行燃烧，生成其他物质。③升华式燃烧。例如，萘，这类物质在火灾中直接被加热成蒸气，蒸气在空气中燃烧生成其他物质。（３）评定固体物质火灾危险性的主要理化参数评定参数有熔点、自燃点、比表面积、氧化特性、密度、导热性、热惯性等。２）Ｂ类火灾Ｂ类火灾是指液体火灾和熔化的固体火灾。（１）液体可燃物和可熔化的固体可燃物①液体可燃物。例如，汽油、煤油、柴油、重油、原油、动植物油等油脂；酒精、苯、乙醚、丙酮等有机溶剂。②可熔化的固体可燃物，如沥青、石蜡等。（２）液体和熔化固体的燃烧过程①液体燃烧实际上是液体升华后产生蒸气的燃烧。液体在火灾中受热首先变成蒸气，蒸气与空气燃烧变成产物。轻质液体的蒸发纯属相变过程，重质液体蒸发时还伴随着热分解过程。原油罐火灾的喷溅和轻质可燃液体的蒸气云爆炸是Ｂ类火灾中的２种特殊燃烧现象，破坏极其严重。②熔化固体是熔融蒸发式燃烧。可熔固体物质在火灾中首先被加热熔化为液态，继续加热则变成蒸气，该蒸气与空气进行燃烧生成产物。（３）评定可燃液体火灾危险性的理化参数评定参数是闪点。闪点是表示可燃性液体性质指标之一，液体表面上的蒸气和周围空气·９·

16·□建筑消防设备工程·的混合物与火接触，初次出现蓝色火焰闪光时的温度，称为闪点。ｔ＜２８℃的可燃液体属甲闪类火险物质，如汽油。２８℃＜ｔ＜６０℃的可燃液体属乙类火险物质，如煤油。ｔ≥６０℃的可闪闪燃液体属丙类火险物质，如柴油、植物油。５０°～６０°的白酒，虽然其闪点小于２８℃，但考虑到白酒中含有水分以及某些实际情况，而归于丙类火险物质。（４）可燃液体火灾危险性分类根据液体的闪点，将液体火灾危险性分为甲、乙、丙３类。①甲类液体：ｔ＜２８℃，如汽油、苯、甲醇、丙酮、乙醚、石蜡油等。闪②乙类液体：ｔ＝２８～６０℃，如煤油、松节油、丁醚、溶剂油、樟脑油、甲酸等。闪③丙类液体：ｔ＞６０℃，如柴油、润滑油、机油、菜籽油等。闪（５）沸溢性油品液体在燃烧过程中，由于向液层内不断传热，会使含有水分、黏度大、沸点在１００℃以上的重油、原油产生沸溢和喷溅现象，造成大面积火灾，这种现象称为突沸。往往造成很大危害的这类油，称为沸溢性油品。３）Ｃ类火灾Ｃ类火灾是指可燃气体引起的火灾。（１）可燃气体燃烧分类按可燃气体与空气混合时间，可燃气体燃烧分为预混燃烧和扩散燃烧。可燃气体与空气预先混合好后的燃烧，称为预混燃烧；可燃气体与空气边混合边燃烧，称为扩散燃烧。预混燃烧由于混合均匀，燃烧充分，不产生碳粒子，燃烧速度快。失去控制的预混燃烧会产生爆炸，这是Ｃ类火灾最危险的燃烧方式。扩散燃烧由于是边混合边燃烧，混合不均匀，燃烧不充分，会产生碳粒子，火焰呈黄色，燃烧速度受混合快慢及混合比控制。（２）可燃气体的爆炸极限可燃气体与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸的可燃气体最低浓度（用体积分数表示），称为爆炸下限；可燃气体与空气混合遇火源能发生爆炸的可燃气体最高浓度（用体积分数表示），称为爆炸上限。爆炸下限和爆炸上限合称爆炸极限。可燃气体的火灾危险性用爆炸下限进行评定。爆炸下限小于１０％的可燃气体为甲类火险物质，如氢气、乙炔、甲烷等；爆炸下限大于或等于１０％的可燃气体为乙类火险物质，如一氧化碳、氨气、燃气。应该指出的是，绝大多数可燃气体都属于甲类火险物质，极少数才属于乙类火险物质。几种可燃气体的爆炸极限，见表１．４。表１．４几种可燃气体及蒸气在常压空气中的爆炸极限φ（爆炸极限）／％φ（爆炸极限）／％化学物质化学物质下限上限下限上限氨１５２８甲烷５．０１５一氧化碳１２．５７４汽油１００／１３０１．３７．１乙炔２．５１００１１５／１４５１．２７．１氢气４．９７５·１０·

17·１绪论□·４）Ｄ类火灾Ｄ类火灾是指可燃金属燃烧引起的火灾和带电物体火灾。（１）可燃金属锂、钠、钾、钙、锶、镁、铝、钛、锆、锌、铪、钚、钍和铀等金属，由于它们处于薄片状、颗粒状或熔融状态时很容易着火，故称它们为可燃金属。可燃金属燃烧引起的火灾之所以从Ａ类火灾中分离出来，单独作为Ｄ类火灾，是因为这些金属燃烧时，发热量很大，为普通燃料的５～２０倍，火焰温度很高，有的甚至达到３０００℃以上，并且在高温下金属性质特别活泼，能与水、二氧化碳、氮、卤素及含卤化合物发生化学反应，使常用灭火剂失去作用，必须采用特殊的灭火剂灭火。（２）建筑构件金属作为建筑构件支撑的钢筋、铝合金框架虽然在火灾中不会燃烧，但受高温作用后强度降低很多。在５００℃时，钢材抗拉强度要降低５０％左右，铝合金则几乎失去抗拉强度。这是建筑火灾扑救时应引起严重注意的问题。（３）带电物体火灾带电物体包括带电设备、导线等，在扑救这类火灾时，不能采用导电体作灭火剂，如直流水柱等。５）Ｅ类火灾Ｅ类火灾是指带电物体火灾。如发电机房、变压器室、配电间、仪器仪表间和电子计算机房等在燃烧时不能及时或不宜断电的电气设备带电燃烧引发的火灾。在扑救这类火灾时，不能采用导电体（如直流水柱等）作为灭火剂。６）Ｆ类火灾Ｆ类火灾是指烹饪器具内的烹饪物（如动、植物油脂）燃烧引发的火灾。１．２建筑分类和火灾救助原则１．２．１高、多层建筑的划分及高层民用建筑分类１）高、多层建筑的划分民用建筑可根据建筑高度或建筑层数分为单、多层和高层建筑。高层建筑的划分依据主要取决于扑救火灾时消防设备的登高工作高度和消防车的供水高度。目前我国城市消防所配备的消防车多数为解放牌，在最不利情况下，其扑救高度大约２４ｍ，另外，国产的ＣＱ２３型·１１·

18·□建筑消防设备工程·曲臂登高消防车，其最大工作高度为２３ｍ。根据火灾救援设备的扑救能力，划分高层民用建筑的起始高度是恰当的。基于以上所述，我国在参考了国外部分高层建筑起始高度线后，确定了我国的高层建筑的起始高度线为：建筑高度２４ｍ，住宅建筑高度为２７ｍ。表１．５为世界部分国家高层民用建筑起始高度标准。表１．５世界部分国家高层民用建筑起始高度标准国家名称起始高度（或层数）备注中国建筑高度超过２７ｍ的住宅；建筑高度超过２４ｍ的其他民用建筑德国按最高一层地坪（经常有人停留）高出地面以上２２ｍ日本层数≥１１层或建筑高度≥３１ｍ建筑高度≥４５ｍ称超高层建筑建筑高度≥２８ｍ的公共建筑法国建筑高度≥５０ｍ的居住建筑英国建筑高度≥３０ｍ及建筑物底层面积≥９００ｍ２比利时入口路面以上建筑高度≥２５ｍ苏联层数≥１０层的居住建筑及层数≥７层的公共建筑美国建筑高度≥２２～２５ｍ，层数≥７层另外，高层建筑起始高度线不是固定不变的。随着科学技术的发展，当登高消防设备的工作高度和消防车的供水能力等改变了，高层建筑的起始高度线也应做相应的调整。２）民用建筑分类民用建筑根据使用功能、建筑高度和楼层的建筑面积，可分为一类和二类。民用建筑的分类见表１．６。表１．６民用建筑的分类高层民用建筑单、多层民用名称一类二类建筑建筑高度不大于２７ｍ建筑高度大于２７ｍ，但的住宅建筑住宅建筑高度大于５４ｍ的住宅建筑（包括设置商业服务网点的不大于５４ｍ的住宅建筑（包括设置建筑住宅建筑）（包括设置商业服务网点商业服务网的住宅建筑）点的住宅建筑）·１２·

19·１绪论□·续表高层民用建筑单、多层民用名称一类二类建筑①建筑高度大于５０ｍ的公共建筑；①建筑高度２大于２４ｍ的②建筑高度２４ｍ以上，部分任一楼层建筑面积大于１０００ｍ的商店、展览、电信、邮政、财贸金融建筑和其他多种功能组合单层公共公共的建筑；除一类高层公共建筑外建筑；建筑③医疗建筑、重要公共建筑；的其他高层公共建筑②建筑高度④省级及以上的广播电视和防灾指挥调度建筑、网局级和省不大于２４ｍ级电力调度建筑；的其他公共⑤藏书超过１００万册的图书馆、书库建筑注：①表中未列入的建筑，其类别应根据本表类比确定。②除本规范另有规定外，宿舍、公寓等非住宅类居住建筑的防火要求，应符合本规范有关公共建筑的规定。③除本规范另有规定外，裙房的防火要求应符合本规范有关高层民用建筑的规定。３）建筑物的耐火等级根据建筑构件的燃烧性能和耐火极限，建筑物有不同的耐火等级要求。建筑构件的燃烧性能根据其组成材料的不同，分为不燃烧体、难燃烧体和燃烧体３类。建筑构件的耐火极限是指按时间—温度标准曲线进行耐火试验，从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间。《建筑设计防火规范》（ＧＢ５００１６）将工业与普通民用建筑的耐火等级划分为１，２，３，４级，并且对不同耐火等级建筑物的建筑构件的燃烧性能和耐火极限作了具体的规定。１级耐火等级建筑物的防火性能最好，４级建筑物防火性能最差。高层建筑按耐火等级分为１级和２级。规定一类高层建筑的耐火等级应为１级，二类高层建筑的耐火等级应不低于２级，裙房的耐火等级应不低于２级，高层建筑地下室的耐火等级应为１级。１．２．２民用建筑防火分区、防烟分区及安全疏散１）防火分区建筑物一旦发生火灾，为防止火势蔓延扩大，需要将火灾控制在一定的范围内进行扑灭，尽量减轻火灾造成的损失。在建筑物内部采用防火墙、楼板及其他防火分隔措施分隔而成，能在一定时间内防止火势向同一建筑的其余部分蔓延的局部空间，称为防火分区。《建筑设２计防火规范》（ＧＢ５００１６）规定高层民用建筑每个防火分区允许的最大建筑面积为１５００ｍ，耐火等级为１，２，３，４级的单、多层民用建筑，其每个防火分区允许的最大建筑面积分别为２２２５００，１２００，６００ｍ，地下或半地下建筑（室）防火分区允许的最大建筑面积为５００ｍ，当设置自动灭火系统时，上述面积可加大１倍。竖向防火分隔设施主要有楼板、防火挑檐、功能转换层等。建筑内的电缆井、管道井，井壁耐火极限不应低于１．００ｈ，井壁上的检查门应采用丙级防火门，且应在每层楼板处采用不·１３·

20·□建筑消防设备工程·低于楼板耐火极限的不燃材料或防火封堵材料封堵。水平防火分隔设施主要有防火墙、防火门、防火窗、防火卷帘、防火幕和防火水幕等，建筑物墙体客观上也发挥防火分隔作用。２）防烟分区防烟分区是防火分区的细分，是指为了将烟气控制在一定的范围内，在屋顶、顶棚或吊顶下采用具有挡烟功能的防火构配件分隔而成的，具有一定蓄烟功能的空间。可有效地控制烟气随意扩散，但无法防止火灾的蔓延。防烟分区通常采用挡烟隔板、挡烟垂壁、隔墙或结构梁来划分。划分防烟分区是在防火分区的基础上，保证在一定时间内，火场上产生的高温烟气不随意扩散，并得以迅速排除，以控制烟气蔓延，满足人员安全疏散和火灾扑救的需要，避免造成不应有的伤亡事故和火灾损失。３）安全疏散与避难建筑物发生火灾后，受灾人员需及时疏散到安全区域。疏散路线一般分为４个阶段：第一阶段为室内任一点到房间门口；第二阶段为从房间门口到进入楼梯间或前室的路程，即走廊内的疏散；第三阶段为楼梯间内的疏散；第四阶段为出楼梯间进入安全区。沿着疏散路线，各个阶段的安全性应依次提高。（１）开敞楼梯间开敞楼梯间一般指建筑物室内由墙体等围护构件构成的无封闭防烟功能，且与其他使用空间直接相通的楼梯间，如图１．１所示。开敞楼梯间在多层公共建筑和高度低于２１ｍ的住宅建筑中应用广泛，它可充分利用自然采光和自然通风，人员疏散直接，但却是烟火蔓延的通道，故在高层建筑和地下建筑中禁止采用。（２）封闭楼梯间封闭楼梯间是指用具有一定耐火能力的建筑构配件分隔，在楼梯间入口处设置门，以防止火灾的烟和热气进入的楼梯间，如图１．２所示。图１．１普通开敞式楼梯间图１．２封闭楼梯间（３）防烟楼梯间防烟楼梯间是指在楼梯间入口处设置防烟的前室、开敞式阳台或凹廊（统称前室）等设施，且通向前室和楼梯间的门均为防火门，以防止火灾的烟和热气进入的楼梯间。为了阻挡烟气直接进入楼梯间，在楼梯间出入口与走道间设有面积不小于规定数值的安全空间，称作·１４·

21·１绪论□·前室；也可在楼梯间出入口处设专供防烟用的开敞式阳台、凹廊等。防烟楼梯间的主要形式，如图１．３所示。另外，根据《建筑设计防火规范》（ＧＢ５００１６）的要求，有些建筑需要设置２座防烟楼梯间，当其平面布置十分困难时，允许设置防烟剪刀楼梯间。剪刀楼梯间是在同一楼梯间内设置２个楼梯，要求楼梯之间设墙体分隔，形成２个互不相通的独立空间，如图１．４所示。图１．３防烟楼梯间（４）独立前室与共用前室只与一部疏散楼梯相连的前室称为独立前室。（居住建筑）剪刀楼梯间的两个楼梯共用同一前室时的前室称为共用前室。（５）消防电梯间前室消防电梯是消防人员扑灭火灾时的重要垂直通道。火灾发生后，为保证消防人员能顺利及时地赶到着火楼层进行扑救，在高层建筑的一类高层公共建筑、建筑高度大于３２ｍ的二类高层公共建筑、建筑高度超图１．４防烟剪刀楼梯间过３３ｍ的住宅建筑，设置消防电梯的建筑的地下或半地下室，埋深大于１０ｍ且总建筑面积２大于３０００ｍ的其他地下或半地下建筑（室）均应设置消防电梯。消防电梯可与客梯兼用，但要满足消防电梯的功能。而为保证消防人员到达着火楼层之后，有一个较为安全的场所便于扑救的，具有防火、防烟功能且面积不小于规定数值的安全空间称为消防电梯间前室，如图１?５所示。（６）合用前室当布置受限或为节约空间时，防烟楼梯间和消防电梯可合用一个前室，该前室就称之为合用前室，如图１．６所示。（７）避难层（间）避难层（间）是建筑内用于人员暂时躲避火灾及烟气危害的楼层（房间）。对于高度超过１００ｍ的公共建筑，一旦发生火灾要将建筑物内的人员全部疏散到地面是非常困难的，此时设置的暂时避难用的避难层（间）可减小火灾危害。第一个避难层（间）的地面至灭火救援场地地面的高度不应大于５０ｍ，两个避难层之间间隔高度不宜大于５０ｍ。避难层可兼设备层。·１５·

22·□建筑消防设备工程·图１．５消防电梯间前室图１．６合用前室高层病房楼在二层及以上的病房楼层和洁净手术部也应设置避难间。（８）避难走道采用防烟措施，且两侧设置耐火极限不低于３．００ｈ的防火隔墙，用于人员安全通行至室外的走道称为避难走道。防火分区至避难走道入口处应设置面积不小于规定数值的防烟前室。１．２．３不同高度建筑物火灾救助原则１）高层建筑火灾的特点（１）高层建筑功能复杂、火源多高层建筑往往集多种功能的用房于一体，使用单位多，人员集中，往来频繁，管理制度松散，人为火灾因素较多。由于电气化、自动化程度高，设备多，耗电量大，线路复杂，因使用不当、漏电、短路等造成的起火概率较高。这类建筑标准较高，装修量大，装饰物多，可燃物多，着火的可能性也较大。（２）火势蔓延迅速由于功能需要，高层建筑内设置了电梯井、楼梯井、管道井、通风井、电缆井等，形成一座座“烟囱”。一旦失火，烟火将被吸入这些“烟囱”，在强大抽力作用下很快向上扩散。热烟在竖井中的上升速度随热烟温度和建筑高度的增加而加大，瞬间即可窜上几十层楼。这样，火势的迅速蔓延给人员的疏散和扑救工作带来极大困难。（３）人员疏散困难高层建筑人员聚集，一遇火情便难以疏散，而且楼层越高、疏散距离越大。火灾时人流往往在楼梯间大量集中，极易造成拥挤堵塞，加上火势迅速蔓延，慌乱中容易发生伤亡，安全疏散难度极大。（４）火灾扑救工作复杂高层建筑消防设计应立足于“自救”，其灭火设备复杂、自动化程度高，只要任何一个环节有问题，灭火设施便不能充分发挥作用。扑灭初期火灾至关重要，但现场人员一般对灭火设·１６·

23·１绪论□·备不会使用或无力使用，等消防人员全副武装从驻地赶到现场，登上高楼，不仅体力消耗大，还可能与疏散人流发生对撞而延误时机，使火灾迅速蔓延。由于楼层高、距离大、现场消防队员和指挥人员与消防中心、水泵房等联系不便、配合困难。楼高风大、火势猛，消防队员在高热、浓烟下操作，也比一般火场难度大得多。高层建筑防火、灭火工作比低层建筑复杂、困难，而且火灾损失巨大，人员伤亡严重。因此，高层建筑消防设施必须完善、可靠，力求将火灾扑灭在初起阶段。２）不同高度建筑物火灾救助原则（１）室内无消防给水系统的单、多层建筑按《建筑设计防火规范》（ＧＢ５００１６）规定，不设室内消防给水系统的单、多层建筑，高度低、规模小，其建筑火灾全靠消防车水泵或室外临时水泵抽吸室外水源（室外消火栓、消防水池、天然水源），接出消防水带和水枪直接灭火、控火。（２）室内有消防给水系统的单、多层建筑按《建筑设计防火规范》（ＧＢ５００１６）规定，室内设置消防给水系统的单、多层建筑，其建筑火灾主要靠消防车水泵或室外临时水泵抽吸室外水源，接出消防水带和水枪直接灭火、控火。室内消火栓给水系统主要扑救初期火灾。（３）建筑高度为２４～５０ｍ的高层建筑建筑高度为２４～５０ｍ的高层建筑发生火灾时，应以室内“自救”为主，“外救”为辅。若建筑高度超过２４ｍ，消防车不能直接扑救火灾，此时高层建筑主要依靠室内消防设备系统灭火，而消防车通过室外水泵接合器向室内供水，以加强室内消防力量。消防云梯也可以协助营救和扑救。我国消防云梯的最大工作高度一般为３０～４８ｍ，进口的云梯可达５２ｍ。消防车通过水泵接合器向室内消防给水管网供水时，其供水压力可按式（１．１）计算：Ｈ＝Ｈ－ｈ－Ｈ（１．１）ｂｇｓ式中Ｈ———消防车通过水泵接合器供水的最大压力；Ｈ———消防车水泵出水口压力；ｂｈ———经水泵接合器至室内最不利点消火栓处的水头损失；ｇＨ———室内最不利点消火栓处所需压力。ｓ国产解放牌消防车水泵出水口压力可达０．８ＭＰａ，水头损失约０．０８ＭＰａ，而一般室内最不利点消火栓处所需压力约０．２３５ＭＰａ。则消防车通过水泵接合器供水的最大压力：Ｈ＝（０．８－０．０８－０．２３５）ＭＰａ＝０．４８５ＭＰａ（４）建筑高度为５０～１００ｍ的高层建筑建筑高度为５０～１００ｍ的高层建筑发生火灾时，室内消防应完全靠“自救”；建筑高度超过５０ｍ，室外消防设备无法向室内消防给水管网供水而发挥作用。因此，室内消防给水系统应具备独立扑灭室内火灾的能力，同时建筑物内宜设置闭式自动喷水灭火装置和加强火灾自动探测、自动报警措施。·１７·

24·□建筑消防设备工程·（５）建筑高度超过１００ｍ的高层建筑建筑高度超过１００ｍ的高层建筑，火灾隐患更多、火灾蔓延更迅速、人员疏散和火灾扑救更困难，事故后果更加严重。因此，建筑高度超过１００ｍ的高层建筑应设置“全自救”消防系统，并以扑灭初起阶段火灾为重点。加强扑灭初起阶段火灾的消防设备系统十分重要。扑救初起阶段火灾以自动喷水灭火系统为主，辅以小口径消火栓设备。小口径消火栓构造简单、价格便宜、操作方便，是一种重要的辅助灭火设备。高层建筑不管高度如何，都必须设置室外消防给水系统和水泵接合器，这对加强建筑消防力量具有十分重要的意义。１．３灭火剂和灭火的基本原理灭火剂是能够有效地破坏燃烧条件，终止燃烧的物质。可作灭火剂用的物质主要有水、泡沫、干粉、卤代烷、二氧化碳、氮气等。不同的灭火剂，灭火作用不同。应根据不同的燃烧物质，有针对性地使用灭火剂，才能成功灭火。１．３．１水１）水的灭火作用（１）冷却作用水具有较好的导热性，１ｋｇ的水温度每升高１℃，可吸收热量４１８４Ｊ；每蒸发１ｋｇ的水，可吸收热量２２５９ｋＪ。因而，当水与燃烧物接触或流经燃烧区时，将被加热或汽化，吸收燃烧产生的热量，从而使燃烧区温度大大降低，致使燃烧终止。（２）窒息作用水的汽化将在燃烧区产生大量水蒸气占据燃烧区，可阻止新鲜空气进入燃烧区，降低了燃烧区氧气的体积分数，使可燃物得不到充足的氧气，导致燃烧强度减弱直至燃烧终止。（３）稀释作用水本身是一种良好的溶剂，可以溶解亲水性可燃液体，如醇、醛、醚、酮、酯等。因此，当此类物质起火后，如果容器的容量允许或可燃物料流散，可用水予以稀释。由于可燃物浓度降低而导致可燃蒸气量的减少，使燃烧减弱。当可燃液体的质量降到可燃质量以下时，燃烧即行终止。（４）分离作用经射水器具（尤其是直流水枪）喷射形成的水流有很大的冲击力，这样的水流遇到燃烧物时，将使火焰产生分离。这种分离作用一方面使火焰“端部”得不到可燃蒸气的补充，另一方面使火焰“根部”失去维持燃烧所需的热量，使燃烧终止。（５）乳化作用非水溶性可燃液体的初起阶段火灾，在未形成热波之前，以较强的水雾射流（或滴状射·１８·

25·１绪论□·流）灭火，可在液体表面形成“油包水”型乳液，乳液的稳定程度随可燃液体黏度的增加而增加，重质油品甚至可以形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液体表面受到冷却，使可燃蒸气产生的速率降低，致使燃烧终止。２）水的灭火应用水是最常用的灭火剂，它可以单独用于灭火，也可以与其他不同的化学添加剂组成混合液使用。消防用水可以取之于人工水源，如消火栓、人工消防水池；也可以取之于天然水源，如地表水或地下水。（１）灭火应用中的水流形态利用不同的射水器具，可产生不同的水流形态。①密集射流（直流水）：利用直流水枪可产生呈“柱状”连续流动的密集射流（即直流水）。密集射流是几种水流形态中最具冲击力的射流。②滴状射流（开花水）：利用开花水枪或大水滴喷头可产生呈滴状流动的水流（即开花水）。滴状射流的水滴直径通常为５００～１５００μｍ，其冲击力低于密集射流，可保证一定的射水距离，并获得较大的喷洒面积。③雾状射流（喷雾水）：利用喷雾水枪或雾流喷头可产生水滴直径小于１００μｍ的雾状射流。由于产生雾状射流需要较高的压力，因此这种射流具有很大的比表面积，可大大增加水与燃烧物料的接触面，有良好的冷却效果。在实际火场上，水流形态可能是不规则的。例如，由于空气阻力和地心引力的作用，或水柱交叉及障碍物撞击，柱状的密集射流会变成初步分散的水流，其水滴直径的分布很广；呈分散流动的滴状水，水滴直径最大可达６ｍｍ（甚至更大），尤其是扩张角可调的开花水枪，水滴直径的变化范围也是很大的。④水蒸气：利用加热设备，如蒸汽锅炉等，使水汽化产生水蒸气。水蒸气是一种惰性气体，它能稀释火场燃烧区内可燃气体，降低空气中氧的浓度，产生窒息作用。（２）适用火灾范围用水灭火的适用火灾范围受水流形态、燃烧物料的类别和状态、水添加剂的成分等条件制约。用直流水或开花水可扑救一般固体物质的表面火灾，如木材及其制品、棉麻及其制品、粮草、纸张、建筑物等；可以扑救闪点在１２０℃以上的重油火灾；在遵守安全措施的前提下，可以扑救带电设备的火灾，如变压器、电容器等。用雾状水可扑救阴燃物质的火灾，也可以扑救可燃粉尘（如面粉、煤粉、糖粉等）的火灾。对于上列火灾，如果使用润湿剂，灭火效果会更好；可以扑救汽油、煤油、乙醇等低闪点液体可燃物的火灾；可以扑救浓硫酸、浓硝酸场所的火灾，或稀释质量浓度高的强酸；可以扑救带电设备的火灾。用水蒸气可以扑救封闭空间内的火灾；在常年供蒸汽的场所，可以利用水蒸气来灭火。３水蒸气主要适用于扑救容积小于５００ｍ的容器、封闭用房及空气不流通的场所或燃烧面积不大的火灾，特别适用于扑救高温设备和燃气管道火灾。·１９·

26·□建筑消防设备工程·（３）水灭火的注意事项①防止结冰：严寒冬天，当水泵暂停供水时，输水管道易冻塞；气温很低的情况下，长时间供水，水带内可能产生冻结，由于结晶体积逐渐膨大，水带易破裂；自动喷水系统湿式管网，如无保温措施，应考虑加防冻液。②防止物理性爆炸：漏包的钢水或铁水，水不可以直接溅入，因为高温会使水急剧汽化，同时有部分分解，易造成人身伤亡。③防止水渍：精密仪器、仪表、工艺品、重要档案资料或图书，有重要价值的房间，溅水或水渍损失，甚至大于火灾损失（应考虑使用气体灭火剂）。④直流水的冲击会引起粉尘物料的飞扬，易在空气中形成爆炸性混合物，有引起爆炸的危险。对于粉尘物料、阴燃物质或水难浸透的物质，建议使用雾状水（含润湿剂效果更好）。⑤向密闭房间内的阴燃物质射水时，可能产生大量热水蒸气，有灼伤危险。⑥用直流水或开花水扑救密度比水小且不溶于水的可燃液体火灾时，因为这些液体会漂浮在水面上随水流动，可使火势蔓延。使用水—泡沫联动装置扑救为好。⑦用直流水或开花水直接喷射氧化钾、浓硫酸或浓硝酸时，由于酸液局部过热，有发生喷溅的危险，可使用雾状水流。⑧对于带电设备的火灾，在保持一定安全距离的条件下，可以用自来水扑救。使用直流水扑救电压在３５ｋＶ以下的带电设备火灾时，应使用１３ｍｍ或１６ｍｍ口径的水枪，水枪口与火点距离在１０ｍ以上，如果不能远距离射水，可采用尽量小的水枪口径，并增大射流的仰角；使用达到正常雾化状态的喷雾水枪，安全距离可以缩至５ｍ。如果水枪射流严重受空间限制而达不到安全距离要求，可以考虑水枪接地或水枪手穿着均压服等。３）水灭火的禁用范围①能使水分解，放出氢气和大量热量，可引起爆炸的轻金属，如钾（Ｋ）、钠（Ｎａ）、钙（Ｃａ）等，不能用水扑救火灾。②遇水会生成可燃、可爆、有毒气体，进而引起燃烧、爆炸或造成灭火人员中毒的物质，如碳化轻金属（ＮａＣ，ＫＣ，ＣａＣ，ＡｌＣ）、氢化碱金属（ＫＨ，ＮａＨ）、金属硅化物（ＭｇＳｉ，ＦｅＳｉ）、２２２２２４３２２金属磷化物（ＣａＰ）、硼氢类（ＮａＢＨ，ＫＢＨ）、氯化磷（ＰＣｌ，ＰＣｌ）及某些金属粉（Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｇ）３２４４５３等，不能用水扑救火灾。③处于熔化状态的钢、铁，喷射水可引起爆炸。④炽热状态的含碳物不可以用水扑救，否则会引起爆炸或一氧化碳气体中毒。４）水添加剂对水灭火的影响为了改善水的性能，增强水灭火效果，可根据不同需要在水中添加所需要的药剂。常用的添加剂有防冻剂、防腐剂、润湿剂、减阻剂、强化剂等。（１）防冻剂可做防冻剂的物质有碳酸钾（ＫＣＯ）、氯化镁（ＭｇＣｌ）、氯化钙（ＣａＣｌ）、氯化钠（ＮａＣｌ）和２３２２酒精、乙二醇等。这类物质的加入使水溶液浓度增加而凝固点降低。·２０·

27·１绪论□·酒精或乙二醇的水溶液，多用作汽车发动机的冷却水。灭火器中所使用的防冻剂多为碳酸钾，其不仅没有腐蚀性，而且具有很好的抗腐蚀作用。氯酸盐溶液的腐蚀性很大，应慎重使用。（２）防腐剂除在盛水容器（尤其是金属容器）内壁涂上保护材料层防腐外，可使用３种防腐蚀的抑制剂：①无机阳性抑制剂：可形成氧化保护层的固体盐类，如碱金属的磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐，或者铬酸钠、铬酸钾及亚硝酸钠等；②无机阴性抑制剂：主要有碳酸氢钾；③有机抑制剂：如吸收氧的单宁酸的混合物、苯酸钠和带长链的脂肪酸胺。（３）润湿剂润湿剂可使水的表面张力降低，渗透能力增加。这对于扑救纤维类物质的火灾尤其是深部阴燃的火灾，可提高灭火效率。用作润湿剂的物质有：①阴离子表面活性剂：主要有洗涤剂（有机硫酸硅，有机磺酸盐）；②阳离子表面活性剂：主要有多氧化物，普通的聚酯和聚酰胺等；③两性表面活性剂：主要有三甲基胺内酯和硫酸三甲基胺内酯。（４）减阻剂减阻剂是用来减少水在水带中流动时的压力损失的添加剂。聚氯乙烯是一种常用的减阻剂，为白色的固体物质，易溶于水，保存温度为－１７．８～４８．８℃。聚氯乙烯适用于各种以水作为流动介质的灭火设备，其在水中的添加量为０．１％。当水通过较长的水带（或管道）流动时会产生压力损失。造成压力损失的原因有：一是由于水的黏度所引起的水与水带（或管道）内壁的摩擦作用；二是由流动中水沿垂直于主流方向的横向和涡流所引起的紊流作用。其中，紊流作用所造成的损失约占整个损失的９０％。当减阻剂溶解于水后，能适当增加水的黏度，降低水的紊流作用，因而降低了水流动时的压力损失。由于紊流作用与水带直径（或管径）有关，所以聚氯乙烯减阻剂对小口径的水带（或管道）效果显著。随着口径的增加，效果将有所下降。１．３．２泡沫灭火剂泡沫灭火剂是与水混溶，通过化学反应或机械方法产生泡沫进行灭火的药剂。１）泡沫灭火剂的类别泡沫灭火剂一般由发泡剂、泡沫稳定剂、降黏剂、抗冻剂、防蚀剂、防腐剂、无机盐和水等组成。泡沫灭火剂按其基料分为以下３类：（１）化学泡沫灭火剂化学泡沫灭火剂通常为一定比例的酸性盐和碱性盐构成的泡沫粉（分别包装）。酸性盐为带结晶水的硫酸铝［Ａｌ（ＳＯ）·ＨＯ］；碱性盐为碳酸氢钠（ＮａＨＣＯ）。这两种盐分别以水２４３２３溶解，灭火时混合，发生下列反应：·２１·

28·□建筑消防设备工程·Ａｌ２（ＳＯ４）３＋６ＮａＨＣＯ３??３Ｎａ２ＳＯ４＋２Ａｌ（ＯＨ）３＋６ＣＯ２↑反应生成的二氧化碳（ＣＯ）包在泡沫之中，生成的胶状氢氧化铝［Ａｌ（ＯＨ）］可使泡沫具有一２３定的黏度和热稳定性。化学泡沫灭火剂在国内原来以灭火器的形式应用，现在已经被淘汰。（２）蛋白质为基料的泡沫灭火剂这是以天然蛋白质（如骨胶原蛋白、羊毛角朊蛋白）的水解产物为基料制成的泡沫液。①普通蛋白泡沫灭火剂：在基料中加有稳定剂、防冻剂、缓蚀剂、防腐剂和降黏剂等添加剂，这是国内应用较多的泡沫灭火剂。②氟蛋白泡沫灭火剂：以蛋白泡沫液为基料添加适当的氟碳表面活性剂制成的泡沫液。氟蛋白泡沫的流动性、疏油性、抗燃性、相容性、灭火效率优于普通蛋白泡沫。③抗溶泡沫灭火剂：用于扑救水溶性可燃液体火灾的泡沫灭火剂，称为抗溶泡沫灭火剂。这类灭火剂种类较多，金属皂型抗溶泡沫灭火剂是一种以水解蛋白为发泡剂，以脂肪酸的锌胺（氨）络合盐为耐液性组分的泡沫浓缩液（此种灭火剂易形成盐沉淀，使泡沫失去抵抗水溶性液体破坏的能力，且价格较高，故少用）。（３）合成型泡沫灭火剂合成型泡沫灭火剂是由石油产品为基料制成的泡沫灭火剂。国内应用较多的有４种：①凝胶型抗溶泡沫灭火剂。这种泡沫灭火剂的水溶液为透明均相液体，用以形成的泡沫在亲水性溶剂表面形成既不溶于水又不溶于溶剂的胶膜，泡沫稳定性好，且对灭火对象的污染度很低。②水成膜泡沫灭火剂（“轻水”泡沫灭火剂）ＡＦＦＦ。外观在常态下为浅黄色透明液体，由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、泡沫稳定剂、溶剂或抗冻剂及水等主要组分组成。这种泡沫的灭火作用是通过泡沫和水膜的双重作用实现的，泡沫流动性好、灭火效率高、可达普通蛋白泡沫的３倍。国家消防局《防火手册》对水成膜泡沫灭火剂的定义：“由氟碳表面活性剂、无氟表面活性剂、改进泡沫液的添加剂及水制成的一种合成型发泡剂，产生的灭火泡沫除具有一般泡沫的特殊性外，又可在可燃液体表面形成一个可以抑制可燃液体蒸发的水膜。”水成膜泡沫灭火剂主要用于扑灭非水溶性可燃、易燃液体火灾，灭火性能优于蛋白泡沫和氟蛋白泡沫。③抗溶性水成膜泡沫灭火剂（ＡＴＣ／ＡＦＦＦ）。除了有ＡＦＦＦ的特性外，主要用于扑灭水溶性可燃液体（如醇、酮、醚、醛及有机酸等）火灾。灭火时，能在水溶性可燃液体表面形成一层凝聚性聚合层。④高倍数泡沫灭火剂。由发泡剂、泡沫稳定剂、溶剂、抗冻剂以及水组成。发泡剂一般为具有较大起泡性的阴离子型和非离子型表面活性剂。如ＹＥＧＺ型泡沫灭火剂以脂肪醇硫酸钠为发泡剂，以十二醇（椰子油）为泡沫稳定剂，添加组合抗冻剂、耐热剂、助溶剂等添加剂而成的。高倍数泡沫灭火剂可分为粉态剂和液体剂２种类型。产生泡沫需采用强制鼓风的方法，泡沫倍数可达２００～１０００倍。·２２·

29·１绪论□·２）泡沫灭火剂及泡沫的性能泡沫灭火剂的基料和添加剂及产生泡沫的方法决定了泡沫灭火剂质量，以及所产生泡沫的流动性、自封闭性、稳定性、耐液性、抗燃性等性能。（１）泡沫的生成方法除化学泡沫灭火剂外，所有的泡沫灭火剂均被用作产生空气机械泡沫。空气机械泡沫的产生过程大致可分为如下３个步骤：①制取混合液。将泡沫灭火剂与水按规定比例混合而制得，这种比例通常为６∶９４或３∶９７（泡沫灭火剂与水的体积比），即６％型或３％型。②混合液与空气混溶。以一定速度流经特制的泡沫产生设备，与空气互相搅动混溶，即形成泡沫。低倍数泡沫（２～２０倍）通常以“负压”吸气的方式制取；中倍数（２１～２００倍）或高倍数（２０１～１０００倍）泡沫通常以鼓风的方式制取。③喷射泡沫。（２）泡沫灭火剂性能指标①相对密度：泡沫灭火剂在２０℃时的密度与水在４℃时的密度的比值。泡沫灭火剂的相对密度通常要求在１．０～１．２。＋②ｐＨ值：泡沫灭火剂中所含氢离子Ｈ的质量浓度，反映了泡沫灭火剂的腐蚀性。泡沫灭火剂的ｐＨ值一般要求在６～７．５。ｐＨ值过高或过低，对金属容器的腐蚀性就大。③黏度：衡量泡沫灭火剂流动性能的指标，反映了泡沫灭火剂通过泡沫比例混合器的能力，即是否能保证泡沫灭火剂与水的混合比。黏度过大，会使混合液质量浓度降低而影响泡沫质量。④流动点：泡沫灭火剂保持流动状态的最低温度值，一般为－１５～－１０℃，为储存温度下限，某些泡沫灭火剂的流动点不小于－５℃。⑤沉降物含量：泡沫灭火剂中不溶于水的固态物含量，以每１００ｍＬ泡沫灭火剂中含沉降物的多少来表示。其值反映了泡沫灭火剂生产工艺的完备性及储存的稳定性，并应尽量低。⑥沉淀物含量：已去除沉降物的泡沫灭火剂按规定比例制成混合液时，生成的不溶于水的固态物的含量。其中，含量的计量方式与沉降物一样，而沉淀物的存在对泡沫稳定性有不利影响。⑦热稳定性：衡量泡沫灭火剂在一定时间内和较高温度下质量变化的指标。如果质量稳定，则该泡沫灭火剂在被加热至６５℃并保持２４ｈ之后，所测得的沉降物和沉淀物含量应与加热前相比无明显的变化。⑧腐蚀率：衡量泡沫灭火剂对由常用金属材料制造的包装容器、储存容器、灭火设备等产生腐蚀程度的指标。测定方法通常是用Ａ３钢片和合金铝片浸入３８℃的泡沫灭火剂中２１ｄ，然后测定每平方分米每日平均失重的毫克数。⑨混合比：泡沫灭火剂用于灭火时与水混合的体积分数，低倍数泡沫灭火剂有６％型和３％型（泡沫剂与水的体积比为６∶９４或３∶９７）。⑩发泡率：形成一定体积的泡沫与所需混合液体积的比值。对于低倍数泡沫，量筒测发·２３·

30·□建筑消防设备工程·泡率为：ＶＮ＝ｄＷ式中Ｎ———发泡率；Ｖ———泡沫体积，ｍＬ；Ｗ———泡沫质量，ｇ；ｄ———混合液密度，ｄ≈１ｇ／ｍＬ。对于高倍数泡沫，可用立体拦网测量：ＶＮ＝ｔＱ式中ｔ———泡沫充满拦网时间，ｓ；３Ｑ———混合液体积流量，ｍ／ｓ。（３）泡沫的性能指标①２５％析液时间：衡量泡沫稳定性的一个指标，是单位质量的泡沫从生成开始，至１／４质量的混合液由泡沫中析出所需的时间，实际反映了泡沫由生成至自然破坏的过程。稳定性好的泡沫，这一过程需要的时间长。②９０％火焰控制时间：衡量泡沫灭火性能的一个重要指标，在灭火过程中，是指从开始向燃料喷射泡沫到９０％燃烧面积的火焰被扑灭的时间。如果泡沫的流动性和抗烧性好，这一时间就短，反之则长。③灭火时间：从向着火的燃料表面供给泡沫开始至火焰全部被扑灭的时间，称为灭火时间。在同样条件下，灭火时间越短，则说明泡沫的性能越好。④回燃时间（对低倍数泡沫而言）：衡量泡沫热稳定性和抗烧性的指标，是一定体积的泡沫在规定面积的火焰的热辐射作用下，泡沫被全部破坏所用的时间。这一时间长，说明泡沫的热稳定性和抗烧性强。３）泡沫灭火原理３泡沫的密度为０．００１～０．５ｇ／ｃｍ，且具有流动性、黏附性、持久性和抗烧性，可以漂浮或黏附在易燃或可燃液体（或可燃固体，如设备）表面，或充满某一空间形成一个致密的覆盖层，产生如下的灭火作用：（１）隔离作用泡沫层将燃烧物的液相与气相分隔，即阻止可燃物料的蒸发，同时将可燃物与火焰区相分隔，即将燃烧物料与空气隔开。（２）冷却作用泡沫本身及从泡沫中析出的混合液———主要是水起冷却作用。低倍数泡沫的冷却作用略为明显。４）泡沫的应用范围①普通蛋白泡沫主要应用于沸点较高的非水溶性易燃和可燃液体的火灾，以及一般固体·２４·

31·１绪论□·物质的火灾。例如，原油、重油、燃料油、木材、纸张、棉麻等，应用场所通常是油罐、油池、汽车修理场、仓库、码头等。②氟蛋白泡沫除上述火灾及场所外，主要用于扑救低沸点易燃液体，特别是大型储油罐可采用液下喷射泡沫灭火。飞机火灾的扑救，首选“轻水”泡沫，其次是氟蛋白泡沫。以蛋白泡沫覆盖于飞机跑道，可防止因飞机迫降时与跑道摩擦而产生火灾。③抗溶性泡沫主要用于扑救水溶性可燃液体的火灾，如醇、醛、酮、酯、醚、有机酸、有机胺的火灾以使用聚合型抗溶泡沫为好。以蛋白质为基料的抗溶泡沫，稳定性差，适用小范围火灾（尤其不适于低沸点水溶性可燃液体的火灾）。④中、高倍泡沫的主要应用：扑救电器和电子设备火灾（应断电）；扑救船舱、巷道、矿井、地下室、汽车库、图书档案库等的火灾；以二氧化碳代替空气发泡时，可以扑救二硫化碳的火灾；液化石油气等气体泄漏时，可以用高倍泡沫覆盖，以防挥发起火爆炸。５）泡沫的应用注意事项（１）储存注意事项①化学泡沫灭火剂的酸性粉与碱性粉应分开存放，并避免受潮和曝晒。②液态泡沫灭火剂的金属容器内应涂防腐层，轻水泡沫剂甚至不能用金属容器；不得混入酸、碱或油类，储存温度宜在０～４５℃；泡沫灭火剂的储存容器应尽量盛满，储存期一般为５ｄ。合成泡沫剂的储存期可延长。③储存期间，不可将不同基料的灭火剂或不同工艺制成的泡沫灭火剂相混合；泡沫灭火剂与水一般不做预先混合长期存放。（２）应用注意事项①带电设备和遇水发生化学反应而生成可燃气体或有毒气体的物质的火灾不能用泡沫扑救。②水溶性液体火灾不可使用普通蛋白泡沫扑救，应使用抗溶泡沫扑救。③高倍数泡沫不可用于开阔空间，因其易被风或燃烧热气流吹散；在密闭空间内使用时，应事先在泡沫供应源对面较高位置开设放气孔，利于泡沫流动。④任何情况下，泡沫的供应速度都要高于泡沫的衰变速度，泡沫应不直接溅入可燃液体。１．３．３干粉灭火剂干粉灭火剂是干燥的、易于流动的细微粉末，一般以粉雾的形式灭火。干粉灭火剂一般由某些盐类作基料，添加少量的添加剂，经粉碎、混合加工而制成。干粉灭火剂多用于物料表面火灾的扑救。１）干粉灭火剂的分类干粉灭火剂按应用范围分为：ＢＣ类干粉，即普通型干粉；ＡＢＣ类干粉，又称多用型干粉；Ｄ类火灾专用干粉。·２５·

32·□建筑消防设备工程·（１）普通型干粉灭火剂（ＢＣ类）普通型干粉适于扑救易燃和可燃液体、可燃气体和带电设备的火灾。①钠盐干粉：以碳酸氢钠为基料，小苏打干粉，碳酸氢钠９２％～９４％，滑石粉（促流动剂）２％～４％，云母粉（绝缘剂）２％，硬脂酸镁（防潮剂）２％；改性钠盐干粉，碳酸氢钠７２％，以硝酸钾、木炭、硫磺（１５％，４％，１％）为增效剂，滑石粉４％，云母粉２％，硬脂酸镁２％；全硅化钠盐干粉，碳酸氢钠９２％，云母粉、滑石粉等计４％，活性白土４％为增效剂，有机硅油５ｍＬ／ｋｇ。经硅化处理的钠盐干粉，防潮效果和灭火效能均优于前两种干粉。②钾盐干粉：分别以碳酸氢钾、氯化钾或硫酸钾为基料，这类干粉因制造成本高，故在国内很少应用。③氨基干粉：以碳酸氢钠（或碳酸氢钾）与尿素的反应产物为基料，加入少量的添加剂而成。氨基干粉的灭火效率可达小苏打干粉的３倍，通常认为不含硬脂酸镁的干粉可与泡沫联用。（２）多用途干粉（ＡＢＣ类）多用途干粉除应用于易燃可燃液体、可燃气体、带电设备火灾之外，还可应用于一般固体物质的火灾。多用途干粉的基料有３种：①磷酸盐：如磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵或焦磷酸盐；②硫酸铵与磷酸铵的混合物；③聚磷酸铵。（３）金属火灾专用灭火剂由于金属火灾的燃烧特性，要求灭火时干粉与金属燃烧物的表层发生反应或形成熔层，使炽热的金属与周围的空气隔绝。２）干粉灭火剂的性能普通干粉（ＢＣ）的性能，应符合ＧＢ４０６６的要求；多用途干粉（ＡＢＣ）的专业标准尚未公布，仅依据暂行标准。表１．７列举了干粉灭火剂主要性能指标。表１．７干粉灭火剂主要性能指标性能指标检测项目普通干粉多用干粉（暂行）－３松密度／（ｇ·ｃｍ）≥０．８５≥０．８０２－１比表面积／（ｃｍ·ｇ）２０００～４０００２０００～４０００含水率／％≤０．２０≤０．２０吸湿率／％≤２．００≤２．０流动性／ｓ≤８．００≤８．０针入度／ｍｍ≥１６．０（表面松散）≥１６．０（表面松散）结块趋势斥水性／ｓ≤５．０≤５．０·２６·

33·１绪论□·续表性能指标检测项目普通干粉多用干粉（暂行）低温特性／ｓ≤５．０≤５．０６０目以下０．０６０～１００目０．０～５．０粒度分布１００～２００目０．０～１０．０２００～３２５目５．０～２０．０底盘７５．０～９５．０充填喷射率／％≥９０≥９０灭火效能（标准试验装置）３次灭火试验至少２次成功３次灭火试验至少２次成功（１）干粉的物理性能①松密度：干粉在不受振动的情况下，１００ｇ粉末质量与其实际充填体积的比值。②相对质量密度：干粉在２０℃时的密度（不包括颗粒之间的空隙）与水在４℃时密度的比值。③充填密度：干粉在受一定振动条件下被振实的粉末质量与充填体积的比值。２④比表面积和颗粒细度：前者指单位质量的干粉颗粒表面积的总和，单位以ｃｍ／ｇ表示；后者一般以通过６０，１００，２００，３２５目筛的百分数（即颗粒的细度分布）表示。这项指标直接影响干粉的流动性和灭火效率。⑤含水率：干粉含水量的质量分数。含水量大，影响干粉的储存、施放和绝缘性，甚至失效。因此，对干粉的含水率要求较为严格。⑥吸湿率：一定量干燥的干粉在温度为（２０±０．５）℃、相对湿度为７８％的环境中放置２４ｈ以后吸水增重的百分数。吸湿率低，说明干粉抗结块性能好。⑦流动性：是衡量干粉是否易于流动的指标。流动性的好坏，直接影响干粉的喷射性能。⑧结块趋势：用以衡量干粉是否易于结块。以针入度和斥水性表示（即在规定条件下用标准针刺入干粉的深度和干粉在重力作用下自水面向下流动的时间）。对相同原料、配比和工艺的干粉而言，针入度值大，则干粉抗结块性能好。⑨低湿特性：衡量干粉在低温条件下（－５５℃）的流动性指标。⑩充填喷射率：衡量干粉在实际应用时流动性能的指标（以标准８ｋｇ干粉灭火器在规定条件下喷射后，干粉喷出量与充填量的百分率）。???灭火效能：测定灭火能力的指标。以标准试验装置按规定条件要求在１ｍｉｎ内灭２＃０．６５ｍ的７０汽油火为合格；也可以用标准灭火器测定一次灭火所能扑灭的最大燃油面积来２测定，以ｍ／ｋｇ表示。（２）干粉的化学性能干粉在干燥状态下呈惰性，加水并保持一段时间后，普通干粉呈弱碱性，多用途干粉呈弱·２７·

34·□建筑消防设备工程·酸性或中性。干粉的含水率符合规定要求时，没有腐蚀性。只有当普通干粉的吸湿量超过一定限度或温度升高过限（４０℃）时，能引起金属腐蚀，对碳钢尤其严重；多用途干粉在火焰作用下能分解出氨气，在一定条件下对有色金属有一定的腐蚀作用（并不严重）。某些专用于扑灭金属火灾的干粉（Ｍ⁃干粉）是有毒的，而普通干粉和多用途干粉的基料是无毒的。干粉的基料（纯碳酸氢钠、硬脂酸镁）对泡沫有明显的破坏作用。３）干粉的灭火作用（１）化学抑制作用干粉的抑制灭火作用：一是多相抑制机理，认为灭火过程是在干粉粒子表面发生化学抑制反应；二是均相抑制机理，认为灭火过程是干粉先在火焰区汽化后，再在气相粒子表面发生化学抑制反应。①多相抑制机理。烃类物料燃烧发生以下链锁反应：（Ｒ—Ｈ）＋Ｏ２→Ｒ·＋Ｈ·＋２Ｏ∶（链引发）（燃料）（游离基）Ｈ·＋Ｏ∶→ＯＨ·（链传递）ＯＨ·＋ＯＨ·→ＨＯ＋Ｏ∶＋Ｑ（能量）（链终结）２当两个ＯＨ·游离基结合时，释放能量使燃烧反应过程得以继续。当干粉射向燃烧区，干粉粒子与火焰中产生的活性基团接触时，活性基团瞬间被吸附在粉粒表面，发生以下反应：Ｍ（粉粒）＋ＯＨ·→ＭＯＨＭＯＨ＋Ｈ·→Ｍ＋ＨＯ２在该反应中，活泼的Ｈ·和ＯＨ·在粉粒表面结合，形成了不活泼的ＨＯ，从而中断燃烧的链２锁反应，使燃烧中止。②均相抑制机理。干粉的灭火过程是，首先干粉在火焰中汽化，再在气相中发生化学抑制反应，其主要抑制形式（可能）是气态氢氧化物。若使用钠盐干粉，其反应主要过程如下：ＮａＯＨ＋Ｈ·→ＨＯ＋Ｎａ（１．２）２ＮａＯＨ＋ＯＨ·→ＨＯ＋ＮａＯ·（１．３）２Ｎａ＋ＯＨ·→ＮａＯＨ（１．４）ＮａＯ·＋Ｈ·→ＮａＯＨ（１．５）ＮａＯＨ＋Ｈ·→ＮａＯ·＋Ｈ（１．６）２通过反应式（１．２）—式（１．６）实现抑制作用的催化循环，其中ＮａＯＨ通过反应式（１．４）和式（１．５）再生。实验表明，干粉细度大有利于粉粒在火焰中的蒸发，可提高灭火效率。碱金属的盐类对燃烧的抑制作用（即灭火效能）随碱金属原子序数的增加而递增，即锂盐＜钠盐＜钾盐＜铷盐＜铯盐。多用途干粉灭火时，磷酸铵盐与火焰接触后，生成多聚磷酸盐，可以在燃烧物料表面形成玻璃状熔层，它也可以渗透到一般固体物质的纤维孔内，同时阻止空气与可燃物料的接触（起隔离作用）。·２８·

35·１绪论□·磷酸铵盐分解释放出来的氨气对火焰也能起类似卤代烷那样的均相负催化作用；磷酸铵盐还可以使燃烧物料表面碳化，这种导热性差的碳化层，可以降低燃烧强度。（２）烧爆作用某些化合物（如尿素与碳酸氢钠的反应产物ＮａＣＮＨＯ）与火焰接触时，由于高温作用，２２３３可以使干粉颗粒爆裂成为多个更小颗粒，使干粉的比表面积剧增，增加了干粉与火焰的接触面积，吸附作用增强，从而提高灭火效能。（３）其他作用灭火时干粉的“粉雾”可以减弱火焰对燃烧物料的热辐射；干粉颗粒的高温分解，释放出结晶水或不活泼气体，可以吸收部分热量或降低氧气的浓度，降低燃烧强度。事实上，这些“其他作用”是很小的。４）干粉的应用范围（１）普通干粉可用于扑救下列火灾普通干粉可用于扑救易燃及可燃液体（如汽油、煤油、润滑油、原油等）火灾，可燃气体（液化气、乙炔等）火灾，电气设备火灾；与上述类别相应场所的火灾均可使用。（２）多用途干粉可用于扑救下列火灾除可与普通干粉作相同应用外，还可应用于一般固体物质的火灾（如木材、棉、麻、竹等）扑救。５）干粉的应用注意事项（１）干粉的储存干粉储存期间应以塑料袋包装并热合封严，外套有较大强度的保护性封袋；储存地点应干燥通风，温度在４０℃以下；干粉堆垛不宜太高，以免压实结块。干粉受潮而结块后，若再行烘干粉碎后使用，灭火效率将大大降低。正常储存的干粉，有效期为５年。超过有效期的干粉，应送交有权威性的灭火剂检测部门检测，认为合格方可继续使用。（２）应用注意事项干粉在使用时会形成粉粒沉积，因此禁止用干粉扑救电子计算机、电话通信站、高精度机械设备和仪器仪表的火灾。干粉的冷却作用极小，因而应注意防止复燃。尤其是在扑救易燃和可燃液体火灾时，“联用”效果更好。“联用”时，先用干粉，后用泡沫。表１．８列举了各类干粉与泡沫联用的配伍。表１．８干粉与泡沫联用配伍表干粉泡沫多用途氨基钾盐普通无氟蛋白○○△×含氟蛋白○○○○合成型○○○○注：“○”可以联用；“×”不可联用；“△”少用。·２９·

36·□建筑消防设备工程·１．３．４卤代烷灭火剂１）卤代烷灭火剂的分类及性质卤代烷灭火剂系碳氢化合物中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。卤代烷化合物较多，作为灭火剂的卤代烷有以下５种：二氟一氯一溴甲烷（ＣＦＣｌＢｒ），按碳、氟、氯、溴顺序２命名为１２１１；二氟二溴甲烷（ＣＦＢｒ），命名为１２０２；三氟一溴甲烷（ＣＦＢｒ），命名为１３０１；氯溴２２３甲烷（ＣＨＣｌＢｒ），命名为１０１１；四氟二溴乙烷（ＣＦＢｒ），命名为２４０２。其中，以１２１１和１３０１２２４２使用最为广泛。在常温下，１３０１是无色、无味、不导电气体，其质量为空气的４．９倍；１２１１也是无色，不导电气体，其质量为空气的５．３倍，略带香味。１３０１和１２１１都有很好的化学稳定性，长期储存物理和化学性质变化极小，且对金属的腐蚀也极小，在无湿气的条件下与大多数金属接触无腐蚀作用。因此，盛装１３０１，１２１１的容器在充装之前必须烘干，同时用于充装的动力气体（氮气）不应含水分。卤代烷灭火剂有一定毒性，在常温下毒性很小。１２１１属化学物质分类标准中５类毒性级，低毒。人在１２１１浓度为４％～５％的场所中，其最大安全时间达１ｍｉｎ，在浓度低于４％时，停留数分钟不会产生严重的影响。当人员离开危险场所后，吸入的１２１１影响就会很快全部消失，多次接触不会形成毒性积累。当空气中浓度超过５％时，才发生中毒危险。１２１１与火焰接触或遇热温度高于４８２℃时就会发生分解，分解物有卤酸（ＨＦ，ＨＣｌ，ＨＢｒ），游离卤素（Ｃｌ，Ｆ，Ｂｒ）和少量的卤代碳酰（ＣＯＦ，ＣＯＢｒ，ＣＯＣｌ）。这些化合物的毒性较大，人在这些化２２２２２２合物的致死浓度中停留１５ｍｉｎ就会致死。１３０１是卤代烷灭火剂中毒性最低的一种，属化学物质分类标准中的６级最小毒性级，微毒。当１３０１接触火焰或温度超过４８０℃时就产生分解，主要的分解物为卤酸（ＨＦ，ＨＢｒ）和溴原子。分解物毒性低于１２１１，当试验动物暴露在浓度为２０％的１３０１场所中停留２ｈ，未发现明显中毒。因此，在１３０１灭火系统中设计灭火浓度为５％～７％时，在经常有人停留的场所较１２１１相对安全。１３０１，１２１１分解物具有特殊的辛辣味，可给人们发出危险警告，促使人员迅速离开现场和提醒现场人员采取防毒措施。１２１１的分解程度取决于火灾大小，灭火剂的蒸气浓度以及灭火剂与火焰（或高温热表面）接触时间的长短。如果浓度很快达到灭火浓度值，火灾就会很快扑灭，则分解产物也较少，分解产物的实际浓度取决于发生火灾的房间的体积，气体混合状态和通风的程度。为了减少分解产物，采用较大供给强度和较短灭火时间的灭火剂是一种较好的方法。因此，灭火时间不应超过１０ｓ，若房间内有人，在灭火剂喷射之前，应发出报警信号，以便使室内人员离开。喷射灭火剂后，在房间出入口应设置警告标志，防止人员进入房间。２）卤代烷１３０１和１２１１的灭火原理１３０１和１２１１是一种液化气体灭火剂，灭火剂在压缩气体的推动下，喷出的液体很快就汽·３０·

37·１绪论□·化。它们与大多数普通灭火剂不同，不是依赖冷却和稀释等物理性质灭火，而是抑制燃烧反－－应的化学作用，由于１３０１和１２１１在火焰高温中分解产生的灭火活性游离基Ｂｒ，Ｃｌ等，参与＋－物理燃烧过程中的化学反应，不断消除维持燃烧的活性游离Ｈ基和ＯＨ基，生成稳定的分子，如ＨＯ，ＣＯ及活泼性较低的游离基Ｒ等。从而使燃烧过程中的化学链锁反应中断而扑２２＋－灭火灾。因此，１３０１和１２１１灭火作用是使游离Ｈ基和ＯＨ基结合成不燃烧的水蒸气。所以，１３０１和１２１１在物质燃烧过程中实际上起着灭火的催化剂作用。其灭火中的作用如下：可燃物（Ｒ—Ｈ）在燃烧过程中产生活性游离基：＋２－－（Ｒ—Ｈ）＋Ｏ２→Ｈ＋２Ｏ＋Ｒ＋２－－Ｈ＋Ｏ→ＯＨ－２－２ＯＨ→Ｈ２Ｏ＋Ｏ－２－在燃烧过程中不断产生游离基ＯＨ和Ｏ使燃烧不断地进行。当１３０１或１２１１施放到燃－－烧区，遇火受热分解出Ｂｒ和Ｃｌ：－－ＣＦＣｌＢｒ→ＣＦ＋Ｂｒ＋Ｃｌ２２－ＣＦＢｒ→Ｂｒ＋ＣＦ３３－游离基Ｂｒ与燃烧物质的氢反应生成ＨＢｒ：－－（Ｒ—Ｈ）＋Ｂｒ→ＨＢｒ＋Ｒ－－ＨＢｒ继续与游离基ＯＨ反应，生成不燃的水蒸气，并释放出Ｂｒ游离基：－－ＯＨ＋ＨＢｒ→ＨＯ＋Ｂｒ２－２－＋－而Ｂｒ再与燃烧物质产生的Ｏ，Ｈ，ＯＨ反应，使燃烧链锁反应中断，火焰熄灭。Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ等元素均起灭火作用，其中以Ｂｒ的灭火效能最大。由于Ｂｒ与可燃物产生游离基反应极快，而１３０１和１２１１在与火焰接触中又不断增加，因而１３０１和１２１１灭火极为迅速。对于卤代烷的灭火原理，还有一种解释则为：向燃烧的物质投加卤代烷灭火剂，会产生溴原子，因为溴原子比氧原子具有更大的俘获减速电子的横切面，溴原子会通过除去氧原子的活化所需电子而抑制燃烧反应，使燃烧受到窒息。１．３．５二氧化碳灭火剂二氧化碳灭火剂属液化气体型灭火剂。１）二氧化碳的性质（１）二氧化碳的物理性质二氧化碳的物理常数见表１．９。二氧化碳可在６ＭＰａ压力下液化，它通常以液相储存于钢瓶内（高压容器）。在－７８．５℃低温下，可制成干冰。在０℃时，１ａｔｍ（１ａｔｍ＝１０１．３２５ｋＰａ，下同）条件下，１ｋｇ的液态二氧化碳能形成５０９Ｌ气态二氧化碳，１Ｌ的液态二氧化碳能形成４６２Ｌ气态二氧化碳。·３１·

38·□建筑消防设备工程·表１．９二氧化碳的物理常数项目数值项目数值分子式ＣＯ２临界压力／ＭＰａ７．３９５分子质量４４．１０临界密度／（ｋｇ·ｍ－３）０．４６升华点／℃－７８．５液体相对［质量］密度０．９１４溶点／℃－５６．７液体密度（２０℃）／（ｇ·ｍＬ－１）１．９８临界温度／℃３１．０蒸气压／Ｐａ５．６８×１０６临界压力／Ｐａ７．１４×１０６－１汽化潜热（沸点时）／（Ｊ·ｇ）５７７．６７（２）二氧化碳的化学性质二氧化碳可溶解于水形成弱酸：ＣＯ＋ＨＯ???ＨＣＯ２２２３二氧化碳与炽热的炭相互作用形成有毒的一氧化碳：ＣＯ＋Ｃ→２ＣＯ＋Ｑ２（３）二氧化碳的毒性空气中二氧化碳含量较高时，会刺激眼睛黏膜和呼吸道，并可能灼伤皮肤，其毒性主要作用于人的呼吸和血液循环系统。当空气中φ（ＣＯ）＝２％～４％时，中毒的初步症状是呼吸加２快；当空气中φ（ＣＯ）＝４％～６％时，开始出现剧烈的头痛、耳鸣和剧烈的心跳；６％～１０％体积２分数突然作用于人体，会使人失去知觉。但是如果体积分数缓慢上升，生物会逐渐习惯于它的作用，在这样的条件下，人可以停留１ｈ（工作效率降低）。当空气中φ（ＣＯ）＝２０％时，人就２会死亡。２）二氧化碳的灭火性能二氧化碳有两种灭火作用：（１）窒息作用３在常温常压下，１ｋｇ二氧化碳可以形成５００Ｌ左右的二氧化碳蒸气，这个数量足以使１ｍ体积的火焰熄灭。一般情况下，当空气中φ（ＣＯ）＝３０％～３５％时，绝大多数的燃烧物料的燃２烧都将被窒息。为安全起见，二氧化碳实际应用剂量都大于理论计算剂量。（２）冷却作用二氧化碳的升华过程对燃烧具有冷却作用。在实际灭火过程中，液态二氧化碳（在临界温度以上为气态）释放时由于膨胀作用而吸热，在喷射口（或喷筒）迅速降温，可达－７８．５℃，在该温度和常压下，二氧化碳可形成雪片状固体（干冰），具有很好的局部冷却作用。３）二氧化碳的应用范围①灭火前可切断气源的气体火灾；②液体火灾或石蜡、沥青等可熔化的固体火灾；·３２·

39·１绪论□·③固体表面火灾及棉毛、织物、纸张等部分固体深位火灾；④电气火灾；⑤贵重生产设备、仪器仪表、图书档案等火灾。４）二氧化碳灭火剂不得用于下列火灾①硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾；②钾、钠、镁、钛、锆等活泼金属火灾；③氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。１．３．６其他灭火剂１）卤代烷灭火剂的替代物国际社会为保护大气臭氧层而签署的《保护臭氧层维也纳公约》《关于消耗臭氧层物质的蒙特尔议定书》（修订本）等国际公约，于２００５年在我国生效。对大气臭氧层具有极强破坏作用的卤代烷“１３０１”和“１２１１”灭火系统被限制使用，开发和推广卤代烷灭火剂的替代物迫在眉睫。（１）理想卤代烷灭火剂（Ｈａｌｏｎ）替代物的基本要求①对大气臭氧层无损耗，臭氧耗损潜能值ＯＤＰ≤０．０５，最好ＯＤＰ＝０；②清洁性好，灭火后不留残存物；③灭火剂用量少，灭火效能高；④合成物在大气中存留寿命（ＡＬＴ）短，潜在危险小；⑤温室效应小，即温室效应潜能值（ＧＷＰ）小或无；⑥毒性小或无毒；⑦良好的气相电绝缘性；⑧成本低，经济合理。（２）卤代烷灭火剂替代物的基本要求卤代烷灭火剂使用受到限制，卤代烷灭火剂替代物的开发和研究随之展开。卤代烷灭火剂替代物的基本要求，就是既包含了卤代烷灭火剂所具有的不污染被保护对象的基本要求，又包含了不破坏大气臭氧层的基本要求。在第５章，将介绍目前能替代卤代烷灭火剂的几种灭火剂和灭火系统。２）水蒸气这里所说的水蒸气指的是由工业锅炉制备的饱和蒸气或过热蒸气。饱和蒸气的灭火效果优于过热蒸气。凡有工业锅炉的单位，均可设置固定式或半固定式（蒸气胶管加喷头）蒸气灭火设备。水蒸气是惰性气体，一般用于易燃和可燃液体、可燃气体火灾的扑救。一般应用于房间、舱室内，也可应用于开敞空间。水蒸气的灭火原理是：在燃烧区内充满水蒸气可阻止空气进入燃烧区，使燃烧窒息。由实验得知：对汽油、煤油、柴油和原油火灾，当空气中的水蒸气体积·３３·

40·□建筑消防设备工程·分数达到３５％时，燃烧即停止。水蒸气在使用时应注意防止热汽灼伤。水蒸气遇冷凝结成３水，应保持一定的灭火延续时间和供应强度。一般情况下，在无损失条件下为０．００２ｋｇ／（ｍ·３ｓ），有损失条件下为０．００５ｋｇ／（ｍ·ｓ）。３）发烟剂发烟剂是一种深灰色粉末状混合物，由硝酸钾、三聚氰胺、木炭、碳酸氢钾、硫磺等物质混３合而成。发烟剂通常利用烟雾的自动灭火装置（发烟器和浮子组成），置于２０００ｍ以下原３油、渣油或柴油罐内、１０００ｍ以下航空煤油储罐内的油面。在火灾温度作用下，发烟剂燃烧产生二氧化碳、氮气等惰性气体（占发烟量的８５％），在缸内油面以上的空间内形成均匀而浓厚的惰性气体层，阻止空气向燃烧区的流动，并使燃烧区可燃蒸气的体积分数降低，使燃烧窒息。发烟剂不适合开敞空间使用。４）原位膨胀石墨原位膨胀石墨灭火剂是石墨经处理后的变体，外观为灰黑色鳞片状粉末，稍有金属光泽，是一种新型金属火灾灭火剂。（１）基本性质石墨是碳的同素异构件，无毒、没有腐蚀性。当温度低于１５０℃时，密度基本稳定；当温度达到１５０℃时，密度变小，开始膨胀；当温度达到８００℃时，体积膨胀可达膨胀前的５４倍。（２）灭火原理碱金属或轻金属起火后，将原位膨胀石墨灭火剂喷洒在燃烧物质表面上，在高温作用下，灭火剂中的添加剂逸出气体，使石墨体积迅速膨胀，可在燃烧物表面形成海绵状的泡沫；同时与燃烧的金属接触的部分被液态金属润湿，生成金属碳化物或部分石墨层间化合物，形成隔绝空气的隔膜，使燃烧中止。（３）应用注意事项原位膨胀石墨的应用对象为钠、钾、镁、铝及其合金的火灾。其使用方法是：可以盛于小包装塑料袋内，投入燃烧金属的表面；或可灌装于灭火器内，以低压喷射。应密封储存，且温度应低于１５０℃。５）砂和灰铸铁末（屑）砂和灰铸铁末（屑）是两种非专门制造的灭火剂，它们单独应用于规模很小的磷、镁、钠等火灾，起隔绝空气或从火焰中吸热（冷却）的作用，可以灭火或控制火灾的发展。１．３．７灭火的基本原理１）冷却作用灭火灭火剂施放到火场后，因升温、蒸发等吸收热量，使火场降温，最后灭火。例如，具有冷却作用灭火的灭火剂有水、泡沫等。每千克水的温度每升高１℃，可吸收热量４．１４８ｋＪ；每千克水蒸发汽化，可吸收热量２２５９ｋＪ。·３４·

41·１绪论□·喷洒在火场的水将被加热或汽化，吸收大量热量，使火场温度降低，致使燃烧终止。２）窒息作用灭火灭火剂释放到火场后，使燃烧区中氧体积分数降低，由于供氧不足使燃烧终止。正常情况下，空气中氧体积分数为２１％，当空气中氧体积分数降到１５％以下时，碳氢化合物就不会燃烧。例如，具有窒息作用灭火的灭火剂有水蒸气、ＣＯ等。２３）隔离作用灭火灭火剂释放到火场后，会使可燃物与空气（Ｏ）隔绝，会使可燃物与火源隔绝，使燃烧停２止。例如，具有隔离作用灭火的灭火剂有泡沫等。４）化学抑制作用灭火＋－＋灭火剂释放到火场后，因化学作用，抑制可燃物分子活化，迅速降低火场中Ｈ，ＯＨ，Ｏ等自由基质量浓度，使燃烧终止。例如，具有化学抑制作用灭火的灭火剂有卤代烷、干粉等。思考题１．１用一句话解释什么叫作火灾。１．２简述燃烧所具备的条件。１．３火灾烟气对人体有哪些危害？１．４按照我国相关规范，高、多层建筑是如何划分的？１．５防烟楼梯间与封闭楼梯间有何区别？１．６水作为灭火剂，简述其灭火的原理。１．７试述防烟分区的含义。·３５·

42２室外消防给水系统２．１概述２．１．１室外给水系统的任务和用水要求１）室外给水系统的任务室外给水系统的任务就是经济合理、安全可靠地供应城镇居民的生活用水、生产用水和消防用水，并满足各种用水对象对水质、水量和水压的要求。消防给水系统是室外给水系统的一个重要组成部分。在有给水系统的城镇，大多数都是消防与生活、生产给水系统合并，只有在合并不经济或技术上不可能时，才采用独立的消防给水系统。２）室外给水系统的供水对象及用水要求室外给水系统的供水对象一般有：居住区生活用水、工业企业生产用水、公共建筑用水及扑灭火灾的消防用水等。各种用水对水量、水质、水压均有不同的要求。（１）生活饮用水生活饮用水包括：居住区居民生活饮用水、工业企业职工生活饮用水、淋浴用水以及全市性公共建筑用水等。生活饮用水水质应无色、透明、无嗅、无味，不含对健康有害的物质，应符合国家生活饮用水水质标准。生活饮用水管网上的最小水头应根据多数建筑的建筑层数确定，一般应符合现行《室外给水设计规范》（ＧＢ５００１３）的规定。（２）生产用水属于生产用水的有：冷却用水，如高炉和炼钢炉、机器设备、润滑油和空气的冷却用水；生产蒸气和用于冷凝的用水，如锅炉和冷凝器的用水；生产过程用水，如纺织厂和造纸厂的洗·３６·

43·２室外消防给水系统□·涤、净化、印染等用水，冶金厂和机器制造厂的水压机和除尘器用水等；食品工业用水；交通运输用水，如铁路机车和船舶港口用水等。由于生产工艺过程的多样性和复杂性，因此生产用水对水质和水量要求的标准不一。在确定生产用水的各项指标时，应深入了解用水情况，熟悉用户的生产工艺过程，以确定其对水量、水质、水压的要求。此外，随着近代工业的迅速发展，生产用水水质的要求也在不断提高。（３）市政用水市政用水包括街道洒水、绿化浇水等。（４）消防用水消防用水只是在发生火灾时使用。一般是从街道边消火栓和室内消火栓取水，用以扑灭火灾。此外，在有些建筑物中采用特殊消防措施，如自动喷水设备等。消防给水系统，由于不是经常工作，因此可与城市生活饮用水给水系统合在一起。扑灭火灾时，根据消防用水量和消防时所需水压，考虑加强生活饮用水给水系统的供水工作。只有在防火要求特别高的建筑物、仓库或工厂，才设立专用的消防给水系统。消防用水对水质无特殊要求。３）室外消防给水系统设置原则《建筑设计防火规范》（ＧＢ５００１６）规定：在进行城镇、居住区、企事业单位规划和建筑设３计时，必须同时设计消防给水系统。但对于耐火等级为一、二级且体积不超过３０００ｍ的戊类厂房或居住区人数不超过５００人且建筑物不超过二层的居住小区，可不设消防给水系统。因为上述两种情况的消防用水量不大，一般消防队第一出动力量就能控制和扑灭火灾。当设置消防给水系统有困难时，这样做比较经济，其火场的消防用水问题可由当地消防队解决。高层建筑及建筑小区必须设置室外消防给水系统。２．１．２室外给水系统的组成合并的室外消防给水系统，其组成包括取水、净水和输配水３部分工程设施。由于水源水质、地形条件、用水对象要求等不同，因此其给水系统的组成也不尽相同。一般情况下，独立的室外消防给水系统，因消防对水质无特殊要求（被易燃、可燃液体污染的水除外），故可直接从水源取水供作消防用水。其组成包括取水和输配水两部分工程设施。取水工程的主要任务就是从天然或人工水源中取水，并将水送至水厂或用户，一般应取到足量的、水质较好的水。消防车吸水口就是取水工程中最简单的一种。净水工程是将取到的原水进行净水处理，使之满足用水对象对水质的要求。输配水工程包括输水管道、配水管网、储水池及加压泵站，它的任务就是将水厂生产的水送往用水对象，是给水系统的最后工序。无论生活、生产还是消防用水，一般都通过管网提供。室外消防给水系统与生活、生产给水合并的城市给水系统，其基本组成与水源有很大关系。以地面水为水源的给水系统基本组成，如图２．１所示；以地下水为水源的给水系统基本组成，如图２．２所示。·３７·

44·□建筑消防设备工程·图２．１城市地面水源给水系统示意１—取水构筑物；２—一级泵站；３—沉淀设备；４—过滤设备；５—消毒设备；６—清水池；７—二级泵站；８—输水管道；９—水塔或高位水池；１０—配水管网图２．２地下水源给水系统１—水井；２—集水井；３—泵站；４—输水管；５—水塔；６—管网２．１．３室外消防给水系统类型１）按消防给水系统水压要求分类（１）高压消防给水系统高压消防给水系统不需使用消防车或其他移动式水泵加压，而直接由消火栓接出水带、水枪灭火。根据实践经验，为有效地扑救火灾和保证消防人员安全，在生活、生产和消防用水量为最大时，同时水枪布置在保护范围内建筑物最高处时，水枪的充实水柱不应小于１０ｍ。如图２．３所示，高压消防给水系统最不利点消火栓处的压力为：Ｈ＝Ｈ＋Ｈ＋ｈ（２．１）ｓｐｑｄ·３８·

45·２室外消防给水系统□·式中Ｈ———系统最不利点消火栓处的压力，Ｐａ；ｓＨ———水枪手与消火栓之间的标高差所产生ｐ的静压，Ｐａ；Ｈ———１９ｍｍ水枪，充实水柱不小于１０ｍ，每ｑ支水枪的流量不小于５Ｌ／ｓ时，水枪喷嘴所需要的压力，Ｐａ；ｈ———长度为１２０ｍ（６条水带），直径为ｄ６５ｍｍ的麻质水带的压力损失，Ｐａ。城镇、居住区、企事业单位的室外消防给水系图２．３消火栓压力计算图统，在有可能利用地势设置高位水池时，可采用高压消防给水系统。（２）临时高压消防给水系统临时高压消防给水系统管网内平时压力不高，在泵站（房）设置高压消防水泵，一旦发生火灾将立刻启动消防水泵，临时加压使管网内的压力达到高压消防给水系统的压力要求。（３）低压消防给水系统低压消防给水系统的管网平时水压较低，火场灭火时水枪所需压力由消防车或其他移动式消防泵产生。低压消防给水系统，其管网内的压力应保证灭火时最不利点消火栓处的水压不小于０．１０ＭＰａ。２）按室外给水系统供水对象分类（１）生活、消防合用给水系统城镇、居住区和企事业单位广泛采用生活、消防合用给水系统。给水系统管网内的水经常保持流动状态，水质不易变坏，投资较经济，便于日常检查和保养，消防给水较安全可靠。当生活用水达到最大小时用水量时，采用这种给水系统仍应保证供给全部消防用水量。（２）生产、消防合用给水系统在某些工业企业内，采用生产、消防合用给水系统。当生产用水量达到最大小时用水量时，采用这种给水系统仍应保证全部消防用水量，而且要求当使用消防用水时不致因水压降低而引起生产事故，生产设备检修时也不致造成消防用水中断。由于生产用水与消防用水的水压要求往往相差很大，在使用消防用水时可能影响生产用水；另外，有些工业企业的水质又有特殊要求。因此，在这种情况下较少采用生产、消防合用给水系统，而较多采用生活、消防合用给水系统，并辅以独立的生产给水系统。当生产用水采用独立给水系统时，在不引起生产事故的前提下，可在生产管网上设置必要的消火栓，作为消防备用水源，或将生产给水管网与消防给水管网相连接，作为消防的第二水源。但生产用水转换成消防用水的阀门不应超过２个，且开启阀门的时间不应超过５ｍｉｎ，以利及时供应火场消防用水。如果不能符合上述条件时，生产用水不得作为消防用水。·３９·

46·□建筑消防设备工程·（３）生活、生产和消防合用给水系统大中城镇的给水系统基本上都是生活、生产和消防合用给水系统。采用这种给水系统有时可以节约大量投资，符合我国国民经济的发展方针。从维护使用方面看，这种系统也比较安全可靠。一般情况下，当生活和生产用水量很大，而消防用水量不大时宜采用这种给水系统。生活、生产和消防合用的给水系统，要求当生活、生产用水达到最大小时用水量时（淋浴用水量可按１５％计算，浇洒及洗刷用水量可不计算在内），仍应保证室内和室外消防用水量，消防用水量按最大秒流量计算。（４）独立的消防给水系统当工业企业内生活、生产用水量较小而消防用水量较大，合并在一起不经济时，或者三种用水合并在一起技术上不可能时，或者是生产用水可能被易燃、可燃液体污染时，常采用独立的消防给水系统。设置有高压带架水枪、水喷雾消防设施等的消防给水系统基本上也都是独立的消防给水系统。２．２室外消防用水量２．２．１城镇（居住区、商业区、工业区）室外消防用水量城镇或居住区的室外消防用水量可按下式计算：Ｑ＝Ｎｑ（２．２）式中Ｑ———城镇或居住区的室外消防用水量，Ｌ／ｓ；Ｎ———城镇或居住区同一时间内的火灾次数，次；ｑ———城镇或居住区一次灭火用水量，Ｌ／（ｓ·次）。１）城镇或居住区同一时间内的火灾次数较大的城镇或居住区，可能同时发生几起火灾，人们把在火灾延续时间内重叠发生的火灾次数称为同一时间内的火灾次数。同一时间内的火灾次数受到许多环境因素的影响。例如，与城镇或居住区的规模、房屋的建筑材料、房屋的建筑密度、房屋的建筑高度，以及气候、季节、电气设备的使用程度和人们的消防意识等诸因素有关，而这些因素对同一时间内火灾次数的综合影响却是较复杂的。目前，仅根据城镇或居住区的人口数来确定同一时间内的火灾次数。人口越多，城镇或居住区的规模也就越大，同一时间内的火灾次数也相对越多。表２．１是根据多年火灾统计归纳总结出的同一时间内的火灾次数与人口数量的关系。·４０·

47·２室外消防给水系统□·表２．１城镇、居住区室外消防用水量人数／万人Ｎ／次ｑ／［Ｌ·（ｓ·次）－１－１］人数／万人Ｎ／次ｑ／［Ｌ·（ｓ·次）］≤１．０１１０≤４０．０２６５≤２．５１１５≤５０．０３７５≤５．０２２５≤６０．０３８５≤１０．０２３５≤７０．０３９０≤２０．０２４５≤８０．０３９５≤３０．０２５５≤１００．０３１００２）城镇或居住区一次灭火用水量城镇或居住区一次灭火用水量，应为同时使用的水枪数量和每支水枪平均用水量的乘积，即：ｑ＝ｎｑ（２．３）ｆ式中ｑ———城镇或居住区一次灭火用水量，Ｌ／ｓ；ｎ———同时使用的水枪数量，支；ｑ———每支水枪的平均用水量，Ｌ／（ｓ·支）。ｆ我国大多数城市消防队第一出动力量到达火场时，常用２支口径为１９ｍｍ的水枪扑救初期火灾，每支水枪的平均出水量在５Ｌ／ｓ以上。因此，室外消防用水量最小不应小于１０Ｌ／ｓ。对于较大的火灾，就需要出较多的水枪进行控制扑救。例如，无锡太湖造纸厂的火场用水量达２１０Ｌ／ｓ，上海锦江饭店的火场用水量达２００Ｌ／ｓ。若采用管网来保证其消防用水量，根据目前我国国民经济水平具有一定困难。因此，确定一次灭火用水量，既要满足城镇基本安全的需要，同时又要考虑国民经济的发展水平。根据火场实际用水量统计，城镇或居住区的一次灭火用水量随着城市人口的增加而增加。为保证城镇或居民区扑救初、中期火灾用水量的需要，其一次灭火用水量不应小于表２?１的规定。应该指出，有时可能出现工厂、仓库、堆场、储罐区或民用建筑的室外消防用水量超过表２．１的规定值，则该给水系统的消防用水量应按工厂、仓库、堆场、储罐区或民用建筑的室外消防用水量计算。２．２．２建筑物室外消火栓设计流量建筑物室外消火栓设计流量包括工厂、仓库和民用建筑的室外消火栓设计流量。建筑物室外消火栓设计流量，应根据建筑物的体积、耐火等级、火灾危险性等因素综合确定。建筑物室外消火栓设计流量不应小于表２．２的要求。·４１·

48·□建筑消防设备工程·－１表２．２建筑物室外消火栓设计流量／（Ｌ·ｓ）３建筑体积／ｍ耐火建筑物名称及类别１５００＜３０００＜５０００＜２００００＜等级Ｖ≤１５００Ｖ＞５００００Ｖ≤３０００Ｖ≤５０００Ｖ≤２００００Ｖ≤５００００甲、乙１５２０２５３０３５厂房丙１５２０２５３０４０工业丁、戊１５２０建筑甲、乙１５２５—仓库丙１５２５３５４５一、二级丁、戊１５２０住宅１５民用公共单层及多层１５２５３０４０建筑建筑高层—２５３０４０地下建筑（包括地铁）、平战１５２０２５３０结合的人防工程乙、丙１５２０３０４０４５—工业建筑三级丁、戊１５２０２５３５单层及多层民用建筑１５２０２５３０—丁、戊类工业建筑１５２０２５—四级单层及多层民用建筑１５２０２５—注：①成组布置的建筑物应按消火栓设计流量较大的相邻两座建筑物的体积之和确定。②火车站、码头和机场的中转库房，其室外消火栓设计流量应按相应耐火等级的丙类物品库房确定。③国家级文物保护单位的重点砖木、木结构的建筑物室外消火栓设计流量，按三级耐火等级民用建筑物消火栓设计流量确定。２④当单座建筑的总建筑面积大于５０００００ｍ时，建筑物室外消火栓设计流量应按本表规定的最大值增加１倍。２．３消防给水水源消防用水可由市政给水管网、天然水源或消防水池供给。采用天然水源供水时，应确保枯水期最低水位时的消防用水量，并应设置可靠的取水设施。２．３．１市政给水管网供水一般情况下，设有给水系统的城镇，消防用水应由给水管网供给。给水管网的任务就是将水源地的水送到水厂，再由水厂送往各个用户。给水管网是由输水管、输水干管、连接管和配水管组成的。输水管的作用就是向管网输送水，而不直接向用户供水；输水干管是将水送往水池、水塔、大用户的城镇管网的主要供水管，其干管一般负担向配水管供水；连接管就是连接输水干管的管段，使给水管网形成环状，当局部管线损坏时，通过连接管调节流量，同时供应生活、生产和消防用水，管网干管上各连接管的间距不宜大于７５０ｍ；配水管就是将管网中的水送·４２·

49·２室外消防给水系统□·往各用水对象，城镇给水区每条道路下均需设置配水管，供应用户用水，一般配水管管径较小，配水管之间的最大距离不应超过１６０ｍ，其直径应根据生产、生活和消防用水量之和进行确定。１）设置要求当生产、生活用水量达到最大时，市政给水管网仍能满足室内、外消防用水量时，则可作为消防供水水源，否则应增设第二水源。２）布置要求①供应消防用水的室外消防给水管网应布置成环状管网，以保证消防用水的安全。但在建设初期，采用环状管网有困难时，可采用枝状管网，但应考虑将来有形成环状管网的可能。一般居住区或企事业单位内，当消防用水量不超过１５Ｌ／ｓ时，为节约投资可布置成枝状，其火场用水可由消防队采取相应措施予以保证。②为确保环状给水管网的水源，要求向环状管网输水的输水管不应少于２根，当其中一根发生故障时，其余的输水管仍应能通过消防用水总量。在工业企业内，当停止（或减少）生产用水会引起二次灾害（如引起火灾或爆炸事故）时，当输水管中一根发生故障时，要求其余的输水管仍应能保证１００％的生产、生活和消防用水量，不得降低供水保证率。环状管网的输水干管（即将水送往大用户、水池、水塔的给水管网的主要供水管）不应少于２条，并应从用水量较大的街区通过，且其中一根发生故障时，其余的干管应仍能通过消防用水总量。③为了保证火场消防用水，避免因个别管段损坏导致管网供水中断，环状管网上应设置消防分隔阀门将其分成若干独立段。阀门应设在管道的三通、四通分水处，阀门的数量应按ｎ－１原则设置（三通ｎ＝３，四通ｎ＝４）。为使消防队第一出动力量到达火场后，能就近利用消火栓一次串联供水，及时扑灭初期火灾，两阀门之间的管段上消火栓的数量不宜超过５个。④设置室外消火栓的消防给水管道的最小直径不应小于１００ｍｍ。根据火场供水实践和水力试验，直径为１００ｍｍ的管道只能供应一辆消防车用水，因此在条件许可时，宜采用较大的管径，如上海的室外消防给水管道的最小直径采用１５０ｍｍ。２．３．２天然水源天然水源包括江、河、湖泊、溪、海洋、池塘和水库等。当天然水源很丰富时，可利用天然水源作为消防供水水源。利用天然水源作为消防供水水源应满足下列要求：①利用天然水源，应确保枯水期最低水位时，仍能供应消防用水。一般情况下，城镇、居住区、企事业单位的天然水源的保证概率应按２５年一遇计算。②利用天然水源作为消防水源时，应在天然水源地建立可靠的，任何季节、任何水位都能确保消防车取水的设施。具体做法如下：ａ．当江、河、湖的水面较低，或水位变化较大，在低水位超过消防车水泵的吸水高度，或水源离岸边较远，超过吸水管的长度，消防车不能直接从水源吸水时，应建立消防码头，便于消防车向火场供水。目前，我国常用的消防码头有２种：坡路码头和过水码头。坡路码头即消防道路紧靠江、河、湖边，在重点保护单位附近或消防队管辖区内适当地点以及消防道路靠水·４３·

50·□建筑消防设备工程·体的一侧修建数个贯通坡道，使消防车接近水面吸水，它适用于常年水位变化不大的天然水源地；过水码头即水源地水位变化较大，在江、河、湖、海的岸边，修筑斜坡道通向水体，消防车根据水位的变化，停靠在斜坡道上吸水。ｂ．当江、河、湖泊、溪流的水很浅，消防车从水源吸水的深度不足，吸水管内进入空气，消防车便不能从水源地吸水，需要在天然水源地挖掘消防水泵吸水坑，吸水坑的深度不应小于１ｍ，且应使水源的水顺利的流入吸水坑。因此，在吸水坑四周应清除杂草，设置滤水格栅。若吸水坑底为泥土，宜填厚２０ｃｍ的卵石或碎石，防止泥浆吸入，但卵石和碎石的粒径应大些，防止将石屑吸进水泵，损坏水泵的叶轮或堵塞水枪喷嘴。在吸水坑边缘应有停放消防车的场地，便于消防车靠近吸水坑取水。ｃ．天然水源比较丰富，常年水位变化较小的地区，消防车直接靠近河岸、湖边取水有困难时，或天然水源距城镇、重点保护单位较远时，可建立消防自流井，如图２．４所示。将河、湖水通过管道引至便于消防车停靠的地点或城镇、重点保护单位，在管道的不同部位上，根据火场用水需要，设置一定数量的吸水井，供消防车吸水。图２．４消防自流井③利用天然水源作为消防水源时，为便于消防车到达火场后从天然水源地取水，应设置通向天然水源地的消防车道。道路的路面至少应用碎石或炉渣铺设，路面的宽度不宜小于３．５ｍ。若为单行道，应在水源地建立回车场，其面积不宜小于１５ｍ×１５ｍ。④利用天然水源作为消防水源时，应在取水设备的吸水管上加设滤水器，以阻止河、塘水中杂物等吸入管道，影响水流，堵塞消防用水设备。⑤被易燃、可燃液体污染的天然水源，不能作为消防水源。２．３．３消防水池消防水池的设置原则、设置位置及设计要求等，详见３．３．３节。消防水池的容量计算，详见３．４．４节。２．４室外给水管网２．４．１环状给水管网和枝状给水管网１）环状给水管网管网在平面布置上，干线形成若干闭合环的管网给水系统，称为环状管网给水系统，如图·４４·

51·２室外消防给水系统□·２．５（ａ）所示。由于环状管网的干线彼此相通，水流四通八达，供水安全可靠，并且其供水能力比枝状管网供水能力大１．５～２．０倍（在管径和水压相同的条件下）。因此，在一般情况下，凡担负有消防给水任务的给水系统管网均应布置成环状管网，以确保消防用水。图２．５管网平面布置图２）枝状给水管网管网在平面布置上，干线成树枝状，分枝后干线彼此无联系的管网给水系统，称为枝状管网给水系统，如图２．５（ｂ）所示。由于枝状管网内，水流从水源地向用水对象单一方向流动，当某管段检修或损坏时，其后方就无水，将会造成火场供水中断。因此，消防给水系统不应采用枝状管网。在城镇建设的初期，输水干管要一次形成环状管网有时有困难，可允许采用枝状管网，但在重点保护部位应设置消防水池，并应考虑今后有形成环状管网的可能。在城镇的郊区，当室外消防用水量小于１５Ｌ／ｓ时，也可采用枝状管网消防给水系统，其枝状管网发生故障时的消防用水量，由当地消防队解决。２．４．２室外消防给水管道室外消防给水管网应布置成环状管网。室外环状管网的进水管不少于２条，并宜从市政给水管道引入，当其中一条发生故障时，其余进水管应仍能保证全部消防用水量。室外环状管道应用阀门分成若干独立段，每段内消火栓的数量不宜超过５个。室外消防给水管道的管径通过计算确定，但不得小于１００ｍｍ。２．５室外消火栓在低压消防给水系统中，室外消火栓是供消防车取水进行灭火的供水设备；在高压和临时高压消防给水系统中，室外消火栓是直接接出水带、水枪进行灭火的供水设备。２．５．１室外消火栓的类型按设置条件，室外消火栓分为地上式消火栓和地下式消火栓２种。·４５·

52·□建筑消防设备工程·１）地上式消火栓地上式消火栓大部分露出地面，具有目标明显、易于寻找、出水操作方便等特点，适应于气温较高地区。但地上式消火栓容易冻结、易损坏，在有些场合妨碍交通，影响市容。在我国南方温暖地区宜采用地上式消火栓。地上式消火栓是由本体、进水弯管、阀塞、出水口和排水口组成，如图２．６所示。目前，地上式消火栓有２种型号：一种是ＳＳ１００；另一种是ＳＳ１５０。其主要性能参数见表２．３。图２．６地上式消火栓１—弯管；２—阀体；３—阀座；４—阀瓣；５—排水阀；６—法兰接管；７—阀杆；８—本体；９—ＫＷＳ６５型接口表２．３地上式消火栓主要性能参数外形尺寸型号公称通径／ｍｍ进水口径／ｍｍ出水口径／ｍｍ公称压力／Ｐａ质量／ｋｇ／（ｍｍ×ｍｍ×ｍｍ）１００ＳＳ１００１００１００５４００×３４０×１５１５１３５～１４０１６×１０６５×２１５０ＳＳ１５０１５０１５０５３３５×４５０×１５９０１９１１６×１０６５×２２）地下式消火栓地下式消火栓设置在消火栓井内，具有不易冻结、不易损坏、便利交通等优点，适应于北方寒冷地区使用。但地下式消火栓操作不便，目标不明显，特别是在下雨天、下雪天和夜间。因此，要求在地下式消火栓旁设置明显标志。地下式消火栓是由弯头、排水口、阀塞、丝杆、丝杆螺母、出水口等组成，如图２．７所示。目·４６·

53·２室外消防给水系统□·前地下式消火栓有３种型号，分别为ＳＸ６５，ＳＸ１００和ＳＸ６５⁃１０。其主要性能参数见表２．４。图２．７地下式消火栓１—连接器座；２—ＫＷＸ型接口；３—阀杆；４—本体；５—法兰接管；６—排水阀；７—阀瓣；８—阀座；９—阀体；１０—弯管表２．４地下消火栓主要性能参数进水口出水口工作压力开启高度外形尺寸质量型号口径口径类型类型／Ｐａ／ｍｍ／（ｍｍ×ｍｍ×ｍｍ）／ｋｇ／ｍｍ／ｍｍＳＸ６５法兰式１００接扣式６５×２＜１６×１０５５０４７２×２８５×１０１０≤１３０ＳＸ１００法兰式１００连接器式１００＜１６×１０５５０４７６×２８５×１０５０≤１３０ＳＸ６５⁃１０承插式１００接扣式６５×２＜１６×１０５５０４７２×２８５×１０４０≤１１５为了使用和检修方便，地下式消火栓井的尺寸大小可参考图２．８。图２．８地下消火栓井·４７·

54·□建筑消防设备工程·按压力分，室外消火栓分为低压消火栓和高压消火栓。设置在室外低压消防给水系统管网上的消火栓，称为低压消火栓。低压消火栓供消防车取水灭火使用；设置在室外高压或临时高压消防给水系统管网上的消火栓，称为高压消火栓。高压消火栓直接接出水龙带、水枪进行灭火，不需消防车或其他移动式消防水泵加压。其技术要求见表２．５。表２．５室外消火栓技术要求序号名称流量∗／（Ｌ·ｓ－１）水枪／支保护半径／ｍ布置间距／ｍ安装要求１低压消火栓１０～１５２１５０＜１２０给水排水标图有关图纸２高压消火栓５～６．５１１００＜６０注：①流量按充实水柱长度为１０～１５ｍ，水枪喷嘴按１９ｍｍ考虑。②低压消火栓保护半径按消防车最大供水距离１８０ｍ，留给水枪手１０ｍ机动水带。水带地面铺设系数按０．９计，则保护半径为１５３ｍ，按１５０ｍ计。③高压消火栓采用６条６５ｍｍ麻质水带干线，消防车最大供水距离１２０ｍ，留给水枪手１０ｍ机动水带，水带地面铺设系数按０．９计，则保护半径为９９ｍ，按１００ｍ计。④在城市消火栓的保护半径１５０ｍ以内，消防用水量不超过１５Ｌ／ｓ时，可不再设室外消火栓。２．５．２室外消火栓的布置１）室外消火栓的数量室外消火栓数量按式（２．４）计算：Ｑｎ≥（２．４）ｑ式中ｎ———室外消火栓数量，个；Ｑ———建筑室外消防用水量，Ｌ／ｓ；ｑ———每个室外消火栓的用水量，应按１０～１５Ｌ／（ｓ·个）计。２）室外消火栓的布置要求（１）布置要点室外消火栓沿消防道路均匀布置，道路宽度超过６０ｍ时，宜在道路两边设置消火栓，并宜靠近道路交叉口；沿道路一侧布置建筑物的，消火栓宜布置在有建筑物的道路一侧，以避免其他消防车在通过消防车道时碾破水龙带。（２）消火栓设置点与建筑物、道路边的距离消火栓设置点距建筑物外墙不宜小于５ｍ，以防止建筑物上部物体坠落伤害操作人员；有困难时，低层建筑室外地上消火栓距建筑外墙距离可减少到１．５ｍ。距建筑物外墙不应大于４０ｍ，以保证水带可扑救的有效范围。距路边的距离不宜大于２ｍ，以便消防车直接从室外消火栓取水。室外消火栓宜采用地上式，当采用地下式消火栓时，应有明显标志。∗本书中的“流量”均指“体积流量”。·４８·

55·２室外消防给水系统□·（３）室外消火栓的保护半径和间距室外消火栓的保护半径不应超过１５０ｍ，间距不应大于１２０ｍ。思考题２．１为什么室外给水管道要求布置成环形管网？２．２室外给水管网上设置阀门对室外消火栓的控制数量有何要求？２．３室外消火栓距离道路边缘及距离建筑物外墙有何具体要求？２．４高层建筑室外消火栓距外墙最大距离是多少？２．５室外道路宽度大于多少时要求道路两边均布置消火栓？·４９·

56３建筑室内消火栓给水系统３．１概述３．１．１系统组成及系统的主要设施室内消火栓给水系统由水枪、水带、消火栓、消防水喉、消防管道、消防水池、水箱、增压设备和水源等组成。当室外给水管网的水压不能满足室内消防要求时，应当设置消防水泵和水箱，如图３．７所示。１）室内消火栓设备消火栓设备是由消火栓、水带、水枪和有玻璃门的消火栓箱（见图３．１）组成。设置消防水泵的系统，其消火栓箱应设启动水泵的消防按钮。图３．１消火栓箱安装图水枪一般采用直流式，喷嘴口径有１３，１６，１９ｍｍ。喷嘴口径１３ｍｍ水枪配５０ｍｍ水带，１６ｍｍ水枪可配５０ｍｍ或６５ｍｍ水带，１９ｍｍ水枪配６５ｍｍ水带。一般低层建筑室内消火栓给水系统可选用１３ｍｍ或１６ｍｍ喷嘴口径水枪，但必须根据消防流量和充实水柱长度经·５０·

57·３建筑室内消火栓给水系统□·计算后确定。高层建筑室内消火栓给水系统，水枪喷嘴口径不应小于１９ｍｍ。水带有麻质、化纤之分，口径一般为直径５０ｍｍ和６５ｍｍ。水带长度有１５，２０，２５，３０ｍ４种。长度确定根据水力计算后选定。建筑内消防水带长度不宜大于２５ｍ。消火栓有单出口和双出口之分，均为内扣式接口的球形阀式龙头。单出口消火栓直径有５０ｍｍ和６５ｍｍ２种，双出口消火栓直径为６５ｍｍ。每支水枪最小流量不小于２．５Ｌ／ｓ时可选直径５０ｍｍ消火栓；最小流量不小于５Ｌ／ｓ宜选用６５ｍｍ消火栓。高层建筑室内消火栓口径应选６５ｍｍ。２）消防软管卷盘２人员密集的公共建筑、建筑高度大于１００ｍ的建筑和建筑面积大于２００ｍ的商业服务网点应设置消防软管卷盘或轻便消防水龙。建筑内员工和非职业消防人员可利用消防软管卷盘或轻便消防水龙扑灭初起火灾，避免火势蔓延发展，酿成大火。消防软管卷盘又称为消防水喉和小口径自救式消火栓。消防软管卷盘的设置一般分为两类：一类是室内消火栓上带小口径消火栓，如图３．２（ａ）所示；另一类是独立设置，如图３．２（ｂ）所示。其技术性能见表３．１和表３．２。轻便消防水龙为自来水给水管上使用，由专用消防接口、水带和水枪组成的一种小型简便的喷水灭火设备。图３．２消防水喉设备１—小口径消火栓；２—卷盘；３—小口径直流开关水枪；４—ϕ６５输水衬胶水带；５—大口径直流水枪；６—控制按钮表３．１室内消火栓带小口径消火栓设备技术性能室内消火栓输水管和水带水枪栓口直径数量公称压力公称直径长度数量名称型号／ｍｍ／个／Ｐａ／ｍｍ／ｍ／个２５１胶管１×１０６１９２５特制小口径直流开关水枪１６５１衬胶水带０．８×１０６６５２０ϕ１９直流水枪１·５１·

58·□建筑消防设备工程·表３．２消防软管卷盘技术性能消火栓水枪喷输入压力有效射程流量软管栓口直径嘴口径口径长度工作压力爆破压力／ｍｍ／ｍｍ／ＭＰａ／ｍ－１／（Ｌ·ｓ）／ｍｍ／ｍ／Ｐａ／Ｐａ２５６０．１～１６．７５～１５．３００．２～０．８６１９２０，２５，３０１×１０６６３×１０２５７０．１～１６．７５～１６．２００．２５～１．０６１９２０，２５，３０１×１０６６３×１０２５８０．１～１６．７５～１７．１００．３０～１．２６１９２０，２５，３０１×１０６６３×１０３）试验消火栓为了检查消火栓给水系统是否能正常运行，避免本建筑物受邻近建筑火灾的波及，在室内设有消火栓给水系统的多层和高层建筑屋顶应设置１个消火栓。对于可能结冻的地区，屋顶消火栓应设在水箱间内或采取防冻措施。单层建筑宜设置在水力最不利处，且靠近出入口。试验消火栓应带压力表。４）水泵接合器水泵接合器一端由室内消火栓给水管网底层引至室外，另一端进口可供消防车或移动水泵加压向室内管网供水。当室内消防水泵发生故障或室内消防用水量不足时（如火场用水量超过固定消防泵的流量），消防车从室外消火栓、消防水池或天然水源取水，通过水泵接合器将水送至室内管网，供室内火场灭火。这种设备适用于消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。水泵接合器有地上、地下和墙壁式３种。其外形如图３．３所示，基本参数和基本尺寸见表３．３和表３．４。水泵接合器的接口为双接口，每个接口直径为６５ｍｍ及８０ｍｍ２种，它与室内管网的连接管直径应不小于１００ｍｍ，并应设有阀门、止回阀和安全阀。表３．３水泵接合器型号及其基本参数公称直径公称压力进水口型号规格形式／ｍｍ／ＭＰａ形式口径／（ｍｍ×ｍｍ）ＳＱ１００地上ＳＱＸ１００地下１００６５×６５ＳＱＢ１００墙壁１．６内扣式ＳＱ１５０地上ＳＱＸ１５０地下１５０８０×８０ＳＱＢ１５０墙壁表３．４水泵接合器的基本尺寸公称管径结构尺寸／ｍｍ法兰／ｍｍ消防接口口径／ｍｍＢ１Ｂ２Ｂ３Ｈ１Ｈ２Ｈ３Ｈ４ｌＤＤ１Ｄ２ｄｎ１００３００３５０２２０７００８００２１０３１８１３０２２０１８０１５８１７．５８ＫＷＳ６５１５０３５０４８０３１０７００８００３２５４６５１６０２８５２４０２１２２２８ＫＷＳ８０·５２·

59·３建筑室内消火栓给水系统□·图３．３水泵接合器外形图１—法兰接管；２—弯管；３—升降式单向阀；４—放水阀；５—安全阀；６—楔式闸阀；７—进水用消防接口；８—本体；９—法兰弯管５）减压阀在给水管道系统中，需要减静水压力和动水压力的地方，可安装减压阀。按结构形式和功能特点区分，减压阀可分为比例式和可调式２类，用于分区给水的减压阀多采用比例式减压阀。（１）减压阀的构造和特点①比例式减压阀：由阀体、导流盖、活塞、阀座和密封圈等组成，见图３．４。其主要特点是阀前压力与阀后压力有一定比例，阀前压力发生变化，阀后压力按比例相应变化。其构造简单、阀体体积较小、便于加工、安装、维护方便、价格低，但是出口压力不能调节。②可调式减压阀：由阀体、上盖、弹簧、隔膜、先导阀、针阀等组成。其主要特点是阀后压力可以调节，出口压力变化较小，比较稳定。使用中若压力值有所偏移，通过调节可以继续使用。但此阀构造复杂、体积大、价格较高，弹簧和隔膜使用较长时间后会出现疲劳和老化，需经常调整和更换。（２）减压阀组从进水口至出口，由阀门、过滤器、减压阀、可曲挠橡胶接头、阀门，以及进出口的压力表组成减压阀组。·５３·

60·□建筑消防设备工程·图３．４比例式减压阀构造（３）减压阀消防给水系统一般在给水分区处采用减压阀，宜采用比例式减压阀。设置时有如下要求：①消火栓给水系统和与自动喷水灭火系统多组报警阀配套的减压阀应为２组，一用一备，平时两组全开。②减压阀应长期处于正常状态，在减压阀后应设泄水阀门、泄水管，以便定期放水，强制检查。③管道内流速应严格控制，消火栓系统不大于２．５ｍ／ｓ，自动喷水灭火系统不大于５．０ｍ／ｓ。６）减压节流孔板室内消火栓给水系统中立管上消火栓由于高度不同，其立管底部消火栓口压力最大，当上部消火栓口水压满足消防灭火需要时，则下部栓口压力势必过剩，若开启这类消火栓灭火，其出水流量必然过大，将迅速用完消防储水。另外，随着系统下部消火栓口压力增大，灭火时水枪反作用力随之增大，当水枪反作用力超过１５ｋｇ时，消防队员就难以掌握水枪对准着火点，影响灭火效果。根据《建筑设计防火规范》（ＧＢ５００１６）规定，消火栓栓口动压力不应大于０．５０ＭＰａ，当大于０．７ＭＰａ时消火栓处必须设置减压装置。一图３．５减压节流孔板的安装般在消火栓前设置减压孔板（见图３．５），以消除各消火栓口处剩余水压。消火栓口处剩余水压的计算和孔板的选用，详见３．４节。减压孔板一般用不锈钢或铜板加工而成。７）高位消防水箱（１）设置原则消防水箱对扑救初期火灾起着重要作用，水箱应设置在建筑物一定的高度位置，采用重力流向管网供水，提供初期火灾时的消防用水量，并保持消防给水管网中有一定压力。重要建筑宜设置２个水箱（并联），以备检修或清洗时仍能保证火灾初期消防用水。消防水箱宜与·５４·

61·３建筑室内消火栓给水系统□·其他用途用水的高位水箱合用，以保持水箱储水经常流动，防止水质变坏，这需要采取消防储水量不被动用的技术措施来实现。（２）消防储水量临时高压消防给水系统的高位消防水箱的有效容积应满足初期火灾消防用水量的要求。有效容积不应小于现行《消防给水及消火栓系统技术规范》（ＧＢ５０９７４）的有关规定。（３）高位消防水箱设置高度高位消防水箱设置高度，应高于消防给水系统的最不利点灭火设施。其最低有效水位应满足以下各类消火栓给水系统的最不利栓口的静水压力：①一类高层公共建筑、工业建筑，不低于０．１０ＭＰａ；建筑高度超过１００ｍ的高层公共建３筑，不低于０．１５ＭＰａ；高层住宅、二类高层公共建筑、多层公共建筑、建筑体积小于２００００ｍ的工业建筑，不低于０．７ＭＰａ。②自动喷水灭火系统等自动水灭火系统，最不利处的压力通过计算确定，但水箱最低有效水位所产生的静水压力，不应低于０．１０ＭＰａ。③当高位消防水箱设置高度不能满足上述要求时，应设增压稳压设备。④常高压消防给水系统，可不设置高位消防水箱。８）增压稳压设备当高位消防水箱设置高度不能满足消防给水系统灭火设施最不利点静水压力的要求时，应设置增压稳压设备。（１）设计流量消防水泵启动前，设计流量应满足一个消火栓用水量，或自动喷水灭火系统一个喷头的用水量。设计流量的同时还应满足下列两个要求：①增压稳压设备的设计流量不小于管网的正常泄漏水量，正常泄漏水量应根据管道材料材质、接口方式等因素确定，当没有管网泄漏量数据时，设计流量可按消防给水系统设计流量的１％至３％计，但不宜小于１Ｌ／ｓ；②如果消防给水系统采用报警阀压力开关等自动启动，则设计流量应大于报警阀压力开关等自动启动流量，自动启动流量根据产品确定。（２）设计压力设计压力应满足系统最不利点处灭火设施的静水压大于０．１５ＭＰａ，并保持准工作状态；设计压力应保持系统自动启泵装置处的压力高出自动启泵压力值０．０７～０．１０ＭＰａ，并保持准工作状态。９）消防水泵在临时高压给水系统中，灭火时消防水泵保证建筑消防给水系统内所需水压和水量。消防水泵宜与其他用途的水泵一起布置在同一水泵房内，水泵房一般设置在建筑底层，但不应设置在地下三层及以下，或室内地面与室外出入口地坪高差大于１０ｍ的地下楼层。水泵房应有直通安全出口或直通室外的通道，与消防控制室应有直接的通信联络设备。建筑消防水泵设备用泵，其性能应与工作泵性能一致。每组消防水泵的吸水管不少于两·５５·

62·□建筑消防设备工程·条，并应采用自灌式吸水方式。水泵的出水管应装设试验和检查用的放水阀门。设有２台或多台消防泵的泵站，应有２条或２条以上的消防泵出水管与室内管网连接，如图３．６所示。图３．６消防泵出水管与室内管网连接方法消防泵房应有２个独立的电源，若不能保证有２个独立电源时，应有备用发电设备，如柴油发电机等。消防水泵应由消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管的流量开关，或报警阀压力开关等开关信号直接自动启动。压力开关一般可采用电接点压力表、压力传感器等。消防水泵、增压稳压设备应设置就地强制启、停水泵按钮。建筑物内的消防控制室，应设置远距离启动或停止消防水泵运转的设备。３．１．２室内消火栓给水系统的设置原则１）高、多层建筑室内消火栓系统的区别（１）多层建筑室内消火栓给水系统建筑高度不超过２７ｍ的住宅及小于２４ｍ的其他建筑物内，设置的室内消火栓给水系统，称为多层建筑室内消火栓给水系统。多层建筑发生火灾，利用消防车从室外消防水源抽水，接出水带和水枪就能直接有效地扑救建筑物内的任何火灾，因而多层建筑室内消火栓给水系统是供扑救建筑物内的初期火灾使用的。这种系统的特点是消防用水量少，水压低，但不能与生活或生产给水系统合用一个管网系统，应独立设置室内消火栓给水系统。（２）高层建筑室内消火栓给水系统建筑高度在２７ｍ及其以上的住宅，以及超过２４ｍ的其他高层建筑物内，设置的室内消火栓给水系统，称为高层建筑室内消火栓给水系统。高层建筑发生火灾，由于受到消防车水泵压力和水带的耐压强度等的限制，一般不能直接利用消防车从室外消防水源抽水送到高层部分进行扑救，而主要依靠室内设置的消火栓给水系统来扑救，即高层建筑灭火必须立足于自救。因此，这种系统要求的消防用水量大，水压高。一般情况下，与其他灭火系统分开独立设置，其系统组成见图３．７。·５６·

63·３建筑室内消火栓给水系统□·图３．７室内消火栓给水系统组成示意图２）应设置室内消火栓给水系统的建筑物（１）单、多层建筑２①建筑占地面积大于３００ｍ的厂房、库房（耐火等级为一、二级且可燃物较少的丁、戊类３厂房、库房，耐火等级为三、四级且建筑体积不超过３０００ｍ的丁类厂房和建筑体积不超过３５０００ｍ的戊类厂房除外）和高度不超过２４ｍ的科研楼（存有与水接触能引起燃烧爆炸的房间除外）。建筑物的耐火等级产生的火灾危险性见相关防火规范。②剧院、电影院、俱乐部的座位超过８００座；礼堂、体育馆的座位超过１２００座。３③体积超过５０００ｍ的车站、码头、机场建筑物以及展览馆、商店、病房楼、门诊楼、教学楼、图书馆等。④建筑高度大于２１ｍ的住宅。３⑤建筑高度大于１５ｍ或体积超过１００００ｍ的办公楼、教学楼和其他单、多层民用建筑物。⑥国家级文物保护的重点砖木或木结构的古建筑。（２）高层公共建筑和高度大于２７ｍ的住宅建筑（３）人防建筑工程①作为商场、医院、旅馆、展览厅、旱冰场、体育场、舞厅、电子游艺场等使用，其面积超过２３００ｍ时。２②作为餐厅、丙类和丁类生产车间、丙类和丁类物品库房使用，其面积超过４５０ｍ时。③作为电影院、礼堂使用时。④作为消防电梯间的前室。（４）停车库、修车库·５７·

64·□建筑消防设备工程·３）设置消防水喉的建筑物下列建筑物除设置室内消火栓外，宜增设消防软管卷盘或自救式消火栓。①低层和多层建筑中，设有空气调节系统的旅馆、办公楼和超过１５００座的剧院（会堂），２其闷顶内安装有面灯部位的马道处，宜增设消防卷盘；建筑面积大于２００ｍ的商业服务网点应设置消防卷盘。②高层民用建筑中的高级旅馆，重要的办公楼；一类建筑中的商业楼、展览楼、综合楼应增设消防卷盘或自救式消火栓。③建筑高度超过１００ｍ的高层建筑应增设消防卷盘或自救式消水栓。２④建筑面积大于２００ｍ的商业服务网点应设置消防软管卷盘或轻便消防水龙。３．１．３消火栓给水系统的给水方式室内消火栓给水系统的给水方式或系统类型有下列几种：１）由室外给水管网直接供水的给水系统当室外给水管网所供给的水量和水压，在任何时候均能满足室内消火栓给水系统灭火需要时，优先选用由室外给水管网直接供水的消防给水系统。这种给水系统称为高压消防给水系统，也称为常高压消防给水系统。高压消防给水系统可不设高位消防水箱。采用这种给水方式时，给水系统的进水管上应设置管道倒流防止器，以防回流污染生活饮用水。２）设水泵和高位水箱的消火栓给水系统室外给水管网的水压不能满足灭火设施所需的工作压力，发生火灾时须自动启动消防水泵，以满足灭火设施所需的工作压力和流量，这种给水系统称为临时高压消防给水系统。如果室外给水管网仅仅只是水压不能满足灭火系统所需的压力，而可以供给灭火系统足够的消防流量，此时，可征得当地供水部门的同意，允许消防水泵直接在室外给水管网上吸水，方可选择消防水泵直接在室外给水管网上吸水的给水方式。如果采用直接在室外给水管网上吸水的给水方式，则水泵扬程计算应考虑室外给水管网的最低水压，并以室外给水管网的最高水压校核水泵的工作情况。如果不具备上述条件，则应设置消防水池，储存灭火过程中的消防流量，供消防水泵吸水灭火，如图３．７所示。临时高压消防给水系统应设高位消防水箱。水箱高度须满足现行《消防给水及消火栓系统技术规范》（ＧＢ５０９７４）的要求，以保证消防给水系统初期火灾的消防流量和水压。３）高层建筑分区给水消火栓给水系统消防给水系统的最高压力超过现行《消防给水及消火栓系统技术规范》的要求时，应采用分区给水系统。分区消火栓给水系统可分为并联给水方式（见图３．８（ａ））、串联给水方式（见图３．８（ｂ））和分区减压给水方式（见图３．９）。·５８·

65·３建筑室内消火栓给水系统□·图３．８分区给水室内消火栓给水系统图３．９分区减压给水系统１—水池；２—Ⅰ区消防水泵；３—Ⅱ区消防水泵；４—Ⅰ区水箱；５—Ⅱ区水箱；６—Ⅰ区水泵接合器；７—Ⅱ区水泵接合器；８—水池进水管；９—水箱进水管在分区给水系统中，低区水箱的高度应保证低区最不利消火栓灭火时水枪的充实水柱长度。在分区串联给水系统中，高区水泵在低区高位水箱中吸水，此时，低区水泵出水进入该水箱；高区水泵也可以直接从低区管网上吸水。当分区串联给水系统的高区发生火灾，必须同时开启高、低区消防水泵灭火。分区减压给水系统的减压设施可以用减压阀（２组），也可以用中间水箱减压。如果采用中间水箱减压，则消防水泵出水应进入中间水箱，并采取相应的控制措施。４）区域集中消防给水系统建筑小区或由多幢建筑组成的建筑群共同设置１套室内消防给水系统，其系统消防供水量按最大一幢建筑计算，系统压力按标高最高（或距离最远）的一幢建筑设计，高位消防水箱设置在最高的一幢建筑的屋顶最高处，区域内任何一幢发生火灾都能得到有效控制。这类消防给水系统的设备少、占地少、投资省、设备集中，而且便于管理。·５９·

66·□建筑消防设备工程·３．２消防用水量和水压３．２．１消防用水量各类建筑的消防用水量是根据火场用水量统计资料，建筑物的重要性，消防装备的供水能力，保证建筑物的基本安全和我国当前经济发展现状等因素，经综合考虑分析后提出的。建筑物消防用水量按室内、外消防用水量之和计算。建筑物内设有消火栓、自动喷水灭火系统等系统时，其室内消防用水量按需要同时开启的上述系统用水量之和计算。室内消火栓用水量应根据同时使用水枪数量和充实水柱长度计算确定，但不应小于表３．５的规定。自动喷水灭火系统的用水量按《自动喷水灭火系统设计规范》（ＧＢ５００８４）计算确定。表３．５建筑物室内消火栓设计流量高度ｈ／ｍ、同时使用消火栓每根竖管３消防体积Ｖ／ｍ、建筑物名称设计流量最小流量座位数ｎ／个、水枪数－１－１／（Ｌ·ｓ）／（Ｌ·ｓ）火灾危险性／支甲、乙、丁、戊１０２１０ｈ≤２４Ｖ≤５０００１０２１０丙Ｖ＞５０００２０４１５厂房乙、丁、戊２５５１５２４＜ｈ≤５０丙３０６１５工乙、丁、戊３０６１５业ｈ＞５０建筑丙４０８１５甲、乙、丁、戊１０２１０ｈ≤２４Ｖ≤５０００１５３１５丙仓库Ｖ＞５０００２５５１５丁、戊３０６１５ｈ＞２４丙４０８１５·６０·

67·３建筑室内消火栓给水系统□·续表高度ｈ／ｍ、同时使用消火栓每根竖管３消防体积Ｖ／ｍ、建筑物名称设计流量最小流量座位数ｎ／个、水枪数－１－１／（Ｌ·ｓ）／（Ｌ·ｓ）火灾危险性／支车站、码头、机场的５０００＜Ｖ≤２５０００１０２１０候车（船、机）楼和２５０００＜Ｖ≤５００００１５３１０展览建筑（包括Ｖ＞５００００２０４１５博物馆）等８００＜ｎ≤１２００１０２１０剧场、电影院、会堂、１２００＜ｎ≤５０００１５３１０礼堂、体育馆等５０００＜ｎ≤１００００２０４１５ｎ＞１００００３０６１５５０００＜Ｖ≤１００００１０２１０单层旅馆１００００＜Ｖ≤２５０００１５３１０及多层Ｖ＞２５０００２０４１５５０００＜Ｖ≤１００００１５３１０民用商店、图书馆、１００００＜Ｖ≤２５０００２５５１５建档案馆等筑Ｖ＞２５０００４０８１５５０００＜Ｖ≤２５０００１０２１０病房楼、门诊楼等Ｖ＞２５０００１５３１０办公楼、教学楼、ｈ＞１５ｍ或１５３１０公寓、宿舍等其他建筑Ｖ＞１００００住宅２１＜ｈ≤２７５２５２７＜ｈ≤５４１０２１０住宅ｈ＞５４２０４１０高层二类公共建筑ｈ≤５０２０４１０ｈ≤５０３０６１５一类公共建筑ｈ＞５０４０８１５国家级文物保护单位的重点Ｖ≤１００００２０４１０砖木或木结构的古建筑Ｖ＞１００００２５５１５Ｖ≤５０００１０２１０５０００＜Ｖ≤１００００２０４１５地下建筑１００００＜Ｖ≤２５０００３０６１５Ｖ＞２５０００４０８２０·６１·

68·□建筑消防设备工程·续表高度ｈ／ｍ、同时使用消火栓每根竖管３消防体积Ｖ／ｍ、建筑物名称设计流量最小流量座位数ｎ／个、水枪数－１－１／（Ｌ·ｓ）／（Ｌ·ｓ）火灾危险性／支Ｖ≤１０００５１５展览厅、影院、剧场、１０００＜Ｖ≤２５００１０２１０礼堂、健身体育场所等Ｖ＞２５００１５３１０Ｖ≤５０００５１５５０００＜Ｖ≤１００００１０２１０人商场、餐厅、旅馆、医院等防１００００＜Ｖ≤２５０００１５３１０工程Ｖ＞２５０００２０４１０丙、丁、戊类生产车间、Ｖ≤２５００５１５自行车库Ｖ＞２５００１０２１０丙、丁、戊类物品库房、Ｖ≤３０００５１５图书资料档案库Ｖ＞３０００１０２１０注：①丁、戊类高层厂房（仓库）室内消火栓的设计流量可按本表减少１０Ｌ／ｓ，同时使用消防水枪数量可按本表减少２支。②消防软管卷盘、轻便消防水龙及多层住宅楼梯间中的干式消防竖管，其消火栓设计流量可不计入室内消防给水设计流量。③当一座多层建筑有多种使用功能时，室内消火栓设计流量应分别按本表中不同功能计算，且应取最大值。３．２．２室内消防给水系统水压１）水枪充实水柱长度室内消火栓给水系统所具备的水压，应保证系统最不利消火栓水枪充实水柱长度。消火栓设备的水枪射流灭火，需要有一定强度的密实水流才能有效地扑灭火灾。如图３．１０所示，水枪射流中在２６～３８ｃｍ直径圆断面内，包含全部水量７５％～９０％的密实水柱长度称为充实水柱长度。根据实验数据统计，当水枪充实水柱长度小于７ｍ时，火场的辐射热使消防人员无法接近着火点，达不到有效灭火的目的；当水枪的充实水柱长度大于１５ｍ时，因射流的反作用力而使消防人员无法把握水枪灭火。图３．１０倾斜射流的Ｓ水枪充实水柱长度可按式（３．１）计算：ｋＨ－Ｈ１２Ｓ＝（３．１）ｋｓｉｎα·６２·

69·３建筑室内消火栓给水系统□·式中Ｓ———水枪射出的充实水柱长度，ｍ；ｋＨ———被保护建筑物的层高，ｍ；１Ｈ———水枪喷嘴离地面的高度，ｍ，一般取１ｍ；２α———水枪射流的上倾角，一般取α＝４５°，但α≤６０°。高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过８ｍ的民用建筑等场所，消防水枪充实水柱按１３ｍ计算；其他场所的消防水枪充实水柱按１０ｍ计算。２）室内高压和临时高压消防给水系统室内消防给水系统对水压的基本要求是当室内消防水量达到最大时，其水压应满足室内最不利点灭火设施的要求。为实现这一目标，室内消防给水系统可采用常高压给水系统或临时高压给水系统。（１）常高压（或称高压）消防给水系统常高压消防给水系统指管网内经常保持满足灭火时所需的工作压力和流量，扑救火灾时不需启动消防水泵加压而直接使用灭火设备进行灭火。这种系统不设置加压提升设备（如水泵）和高位消防水箱，能直接供给足够的消防水量和压力。（２）临时高压消防给水系统临时高压消防给水系统指管网内最不利点周围平时水压和流量不满足灭火的需要，在水泵房（站）内设有消防水泵，火灾时启动消防水泵，使管网内的压力和流量达到灭火时的要求。另外，管网内经常保持相关规范所要求的压力，由高位消防水箱、稳压泵或气压给水设备等设施来保证扑救火灾初期的压力和流量。火灾时启动消防水泵，使管网的压力满足消防工作水压和流量的要求，这种系统称为临时高压消防给水系统。在建筑室内消防给水系统设计中，大多采用临时高压消防给水系统。３）建筑消防给水系统防超压措施高层建筑消防用水量较大，但在火灾初期消火栓的实际使用数和自动喷水灭火系统的喷头实际开放数要比规范规定的数量少，其实际消防用水量远小于水泵选定的流量值，而消防水泵在试验和检查时，水泵出水量也较少，此时，管网压力升高，有时超过管网允许压力而造成事故。这需在工程设计时引起注意并采取相应措施。具体办法有：选用流量—扬程曲线平的消防水泵；多台水泵并联运行；提高管道和附件承压能力；设置安全阀或其他泄压装置；设置回流管泄压；减小竖向分区给水压力值；合理布置消防给水系统。３．３建筑室内消火栓给水系统的布置３．３．１室内消火栓布置要求设置消火栓给水系统的多层建筑和高层建筑，除无可燃物的设备层外，其余各层均·６３·

70·□建筑消防设备工程·应设置消火栓。一般应保证同层相邻２个消火栓射出的充实水柱能同时到达室内任何部位。３但对于建筑高度Ｈ≤２４ｍ，且体积Ｖ≤５０００ｍ库房可采用一支水枪的充实水柱射到室内任何部位。布置间距由图３．１１的方法确定。图３．１１消火栓布置间距１）消火栓间距其布置间距计算分别为：①单排消火栓一股水柱到达室内任何部位的间距（见图３．１１（ａ））：２２Ｓ＝２Ｒ－ｂ（３．２）１式中Ｓ———消火栓间距，ｍ；１Ｒ———消火栓保护半径，ｍ；ｂ———消火栓最大保护宽度，ｍ。②单排消火栓两股水柱到达室内任何部位的间距（见图３．１１（ｂ））：２２Ｓ＝Ｒ－ｂ（３．３）２式中Ｓ———单排消火栓２股水柱到达时的间距，ｍ。２③多排消火栓一股水柱到达室内任何部位时的消火栓间距（见图３．１１（ｃ））：Ｓ＝２Ｒ＝１．４１Ｒ（３．４）ｎ式中Ｓ———多排消火栓１股水柱的消火栓间距，ｍ。ｎ④多排消火栓２股水柱到达室内任何部位时，消火栓间距可按图３．１１（ｄ）布置。消火栓保护半径Ｒ计算式：·６４·

71·３建筑室内消火栓给水系统□·Ｒ＝ｃＬ＋ｈ（３．５）ｄ式中ｃ———水带展开时的弯曲折减系数，一般取０．８～０．９；Ｌ———水带长度，ｍ；ｄｈ———水枪充实水柱倾斜４５°时的水平投影长度，对一般建筑（层高３～３．５ｍ），由于净高的限制，一般按ｈ＝３ｍ计；对于层高大于３．５ｍ的建筑，ｈ＝Ｈｓｉｎ４５°，其中，Ｈｍｍ为水枪充实水柱长度（ｍ）。消火栓应设在走道、楼梯附近等明显易于取用的地点，其间距按式（３．２）—式（３．５）计算。但高层建筑应不大于３０ｍ，高层建筑裙房和多层建筑应不大于５０ｍ。２）消火栓安装要求①室内消火栓口距地面安装高度为１．１ｍ。栓口出口方向宜向下或与墙面垂直以便于操作，而且水头损失较小，屋顶应设检查用消火栓。②建筑物设有消防电梯时，则在其前室应设室内消火栓。③同一建筑内应采用同一规格的消火栓、水带和水枪。消火栓口出水压力超过５５．０×１０Ｐａ时，应设减压孔板或减压阀减压。为保证灭火用水，临时高压消火栓给水系统的每个消火栓处应设置直接启动水泵的按钮。④消防水喉用于扑灭在普通消火栓使用前的初期火灾，只要求有一股水射流能到达室内地面任何部位，安装高度应便于取用。３．３．２室内消防给水管道的布置１）单、多层建筑室内消火栓给水管道布置应满足下列要求①为保证安全供水，当室外消防用水量超过２０Ｌ／ｓ且室内消火栓多于１０个，室内消防给水管道应布置成环状，其进水管至少应布置２根，以保证一根不能供水时，其余进水管仍能供应全部消防用水量。消火栓立管直径经计算确定，但不应小于１００ｍｍ。②检修管道时，关闭停用的立管不超过１根，当立管超过４根时，可关闭不相邻的２根。③阀门设置位置应按便于管网检修而又不影响供水的原则考虑。每根竖管与供水横干管相接处应设阀门。④室内设有消火栓给水管网和自动喷水灭火管网，两种管网宜分开设置。若有困难时，则可共用室内给水干管，但消火栓立管一定在自动喷水灭火系统的报警阀前分开设置。２）高层建筑室内消火栓给水管道布置应满足下列要求①高层建筑消火栓给水系统应为独立系统，不得与生产、生活给水系统合用，但水池、水箱可以合用。若水池、水箱合用时应采取消防用水不被生活、生产用水占用的技术措施。②室内消防管道布置。为了保证供水安全，应布置成环网，其间消防立管的布置应保证同层相邻的两个消火栓水枪所射出的充实水柱，能同时到达室内任何部位。消防管网的进水管不应少于２根，其中１根不能使用时，其余进水管仍应保证供应需要的水量和水压。每根消防立管的直径按通过消防流量经计算确定，但不应小于１００ｍｍ。·６５·

72·□建筑消防设备工程·③室内管网阀门布置以便于检修而又不过多影响室内供水为原则。在高层主体建筑检修管道时关闭阀门而停用的立管不应多于１根。当管网中立管不少于４根时，关闭阀门使立管检修数量为不相邻的两根。高层建筑消火栓给水管网阀门的设置要求与单、多层建筑室内管网阀门布置要求相同。④高层建筑室内消火栓给水系统应与自动喷水灭火系统分别独立设置。但经计算合理时，可以合用消防泵，这时水泵出水管应分别接至消火栓给水干管和自动喷水灭火系统干管。切忌把消火栓干管接到自动喷水灭火系统的报警阀后，这是避免因消火栓使用或故障漏水而使自动喷水灭火系统误报警造成损失。３）水泵接合器的设置超过４层的厂房和库房、设有消防管网的住宅、超过５层的其他多层民用建筑以及高层民用建筑和工业建筑，其室内消防给水管网应设消防水泵接合器。水泵接合器应设在室外便于消防车接管供水地点，同时考虑在其周围１５～４０ｍ内有供消防车取水的室外消火栓或储水池。水泵接合器间距不宜小于２０ｍ，以便供水。水泵接合器数量应按室内消防用水量和每个水泵接合器的流量经计算确定。每个水泵接合器流量为１０～１５Ｌ／ｓ。消防给水管网为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器。３．３．３消防水池和水泵房１）消防水池消防水池可与其他用途用水水池合用，但一般宜独立设置。（１）应设消防水池的条件①市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量。②不允许消防水泵从室外给水管网直接抽水。③市政给水管网为枝状或只有１根进水管，且消防用水量之和超过２５Ｌ／ｓ（二类高层居住建筑除外）。（２）有效容积的计算原则当室外给水管网能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积为火灾延续时间内室内消防用水量；当室外给水管网不能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积为火灾延续时间内室内消防用水量与室外消防用水量不足部分之和；在火灾延续时间内若室外给水管网有向消防水池连续补水的能力，则消防水池的有效容积应减去火灾延续时间内的补水量。消防水池的补水时间不宜超过４８ｈ。３３消防水池的总容量超过５００ｍ时，宜设２个独立的消防水池，当大于１０００ｍ时，应分成２个独立的消防水池，以便清洗和检修时，仍能供应消防用水。２个水池之间设连通管，连通管上设置控制阀门；消防水泵应分别从两水池设吸水管或设共用吸水井，消防水泵从共用吸水井中取水。火灾延续时间：高层民用建筑商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸金融楼、图书馆、·６６·

73·３建筑室内消火栓给水系统□·书库、重要的档案楼、科研楼和高级旅馆等为３ｈ；其他公共建筑和住宅建筑为２ｈ；自动喷水灭火系统为１ｈ。（３）设置位置消防水池可设在室外地下、地上、半地下、半地上，也可设在建筑内地下室、首层。消防水池如果要设在楼层上和屋面上时，要注意荷载对结构的影响和地震影响。（４）取水口和取水井如果消防水池中储存了室外消防用水量，则消防水池应设消防车取水口或取水井。取水口和取水井中水深应保证水泵的吸水高度，不超过６ｍ。为了不受建筑物火灾的威胁，取水口和取水井距建筑不宜小于１５ｍ；为便于扑救火灾，取水口和取水井距建筑物最好不大于４０ｍ，最大距离不宜大于１００ｍ。取水井与消防水池之间用连通管连接，其连通管管径应能保证消防流量，消防车取水井有效容积不小于最大１台消防车水泵３ｍｉｎ的出水量。（５）管道及辅助设施消防水池进水管，其管径应按补水时间内补水流量确定，计算时管内流速可取１ｍ／ｓ。进水管上应设检修闸阀和水位控制阀。消防水池出水管，一般是消防水泵吸水管。最好在水池底部设集水坑，水泵从集水坑中取水，以减少水池无效容积。与其他用途用水共用的消防水池，应有确保消防用水不被其他用水占用的技术措施，如图３．１２和图３．１３所示。图３．１２在储水池中设溢流墙图３．１３在生活或生产水泵吸水管上开孔水池溢流管将高于水池最高水位的水排出池外，其管径一般比进水管大一级。溢流管上不得设置闸阀。溢流采用间接排水方式，防止回流污染，并应采取防止蚊蝇、虫、鼠从溢流管进入水池的措施。水池放空管，在消防水池清洗或检修时放空储水用。设在水池集水坑底部，用阀门控制。消防水泵回流管，消防水泵应定期检验，检验运行的消防水泵出水可回到水池。回流管由水泵出水管接至消防水池。水池通风管，水池顶板一般比水池最高水面高出３００ｍｍ左右，常在水池顶板上设高低两通风竖管与大气相通，使水池内外空气流通。通风管顶设管帽或弯管，既能保持通风，又能防止异物进入水池。池顶检修孔（又称人孔），便于进入水池清洗、检修。检修孔有圆形和方形２种，最小尺寸为ϕ６００或６００ｍｍ×６００ｍｍ。检修孔应有密闭盖板，防止雨水、污水和异物进入水池。·６７·

74·□建筑消防设备工程·为观察水池内水位变化，可设置电传水位计。２）消防水泵及水泵房目前，消防水泵广泛采用离心水泵，根据水泵轴线方向，离心水泵可分为卧式泵和立式泵２种。卧式泵机组平面尺寸大、占地大，但水泵和电机各在一端，检修较方便，且重心较低，运行较平稳；立式泵机组平面尺寸小、占地小，但电机在水泵顶端，检修较麻烦，且重心较高。选择水泵时，水泵出水量不应小于所计算的消防用水量；水泵扬程在满足消防用水量的情况下，保证系统最不利点消防设备（如消火栓）所需水压。每组消防水泵一般采用一用一备或两用一备，多台水泵一般采用并联组合，如图３．１４—图３．１６所示。备用水泵工作能力应不小于最大一台消防工作水泵。图３．１４消防泵吸水管布置（１）图３．１５消防泵吸水管布置（２）在下列情况下，多层建筑可不设备用泵：①建筑室内消防用水量≤１０Ｌ／ｓ的建筑物。②建筑高度小于５４ｍ的住宅和室外消防用水量≤２５Ｌ／ｓ的建筑。消防水泵一般与生活、生产等合用泵房，泵房位置可在室外的地面、地下，也可在建筑物的地下层、首层，一般与消防水池毗邻。在串联给水系统中，高（中）区消防水泵也可以布置在楼层和屋面，并采取图３．１６消防泵出水管布置隔振减噪措施。附设在建筑内的消防水泵房，不应设置在地下三层及以下，或室内地面与室外出入口地坪高差大于１０ｍ的地下楼层。水泵基础平面尺寸应大于水泵机座尺寸，每边比水泵机座宽出１００～１５０ｍｍ，水泵基础顶面高出地面１００～３００ｍｍ。水泵机组的基础端之间和基础端至墙面的距离一般不小于１．０ｍ，卧式水泵的电机端至墙面的距离应保证能抽出电机转子。电机容量为２０～５５ｋＷ时，水泵基础之间的净距离不小于０．８ｍ；电机容量大于５５ｋＷ时不小于１．２ｍ。泵房内主要人行通道不小于１．２ｍ；配电盘前的宽度，低压不小于１．５ｍ，高压不小于２ｍ。室外给水管网有足够的供水能力，并经供水行政主管部门同意，消防水泵可直接在室外给水管网上接管吸水，此时可不设消防水池。水泵直接在室外管网吸水的室内消防给水系统，应按室外给水管的最低水压计算水泵扬程，而按室外给水管网的最高水压校核系统超压状况。一般情况下，消防水泵是从消防水池中吸水，并采用自灌式充水方式，此时吸水管上应·６８·

75·３建筑室内消火栓给水系统□·设置阀门。吸水管应有向水泵上升的坡度，一般坡度不小于０．００５，其大小头应为偏心大小头，其目的是不让吸水管积气，以免形成气囊而影响过水能力。每台水泵宜设置独立的吸水管，每组水泵至少设２根吸水管，如图３．１４和图３．１５所示。配管时，吸水管流速可按１～１．２ｍ／ｓ计算。消防水泵组应设不少于２根的出水管与消防给水环网相连接，如图３．１６所示。出水管上应装设止回阀和闸阀或蝶阀，出水管上还应装设试验和检查用的放水阀门（回水管）压力表，为防止超压可在出水管上设安全阀、泄压阀等。配管时管内流速可采用１．５～２．０ｍ／ｓ。安装、检修时设备最大件超过０．５ｔ时，宜采用固定轨道手动小车、手动（电动）葫芦、桥式吊车等起重设备。泵房内的集水、排水设施及检修场地，在泵房设计时也应一起考虑。３．４建筑室内消火栓给水系统计算３．４．１消火栓口所需水压消火栓口所需水压Ｈ为（见图３．１３）：ｘｈＨ＝Ｈ＋ｈ（３．６）ｘｈｑｄ式中Ｈ———消火栓口水压，ｋＰａ（ｍＨＯ）；ｘｈ２ｈ———水流通过水龙带的承头损失，ｋＰａ（ｍＨＯ）；ｄ２Ｈ———水枪喷口压力。ｑ１）消火栓水枪喷口所需水压假设射流离开喷嘴时没有阻力，也不考虑空气对射流的阻力，则水枪口喷压力：２ｖＨ＝（３．７）ｑ２ｇ式中ｖ———水流离开喷嘴时的速度，ｍ／ｓ；２ｇ———重力加速度，ｍ／ｓ。实际上喷嘴和空气对射流都有阻力，即垂直射流高度Ｈ：ｆＨ＝Ｈ－ΔＨｆｑΔＨ＝Ｈ－Ｈ（３．８）ｑｆ计算管道沿程水头损失时，按公式２λｖΔＨ＝Ｌ２ｄｇｆ现考虑是空气对射流的阻力，阻力系数不是λ，而是Ｋ代替。Ｌ也应用Ｈ代替。１ｆ２ＫｖＫ１１ΔＨ＝Ｈ＝ＨＨ（３．９）ｆｑｆ２ｄｇｄｆｆ式中Ｋ———系数，由实验确定；１ｄ———水枪喷口直径，ｍｍ。ｆ·６９·

76·□建筑消防设备工程·根据式（３．８）和式（３．９），得：Ｋ１Ｈ－Ｈ＝ＨＨｑｆｑｆｄｆ整理得①：ＨｑＨ＝ｆＫ１１＋ＨｑｄｆＨｆＨ＝ｑＫ１１－ＨｆｄｆＫ１设＝φ，得：ｄｆＨｑüïＨ＝ｆ１＋φＨïïｑý（３．１０）ＨｆïＨ＝ｑï１－φＨｆþ０．２５式中φ———与水枪喷口直径ｄ有关的系数，按实验得φ＝，其值列入表３．６。ｆ３ｄ＋（０．１ｄ）ｆｆ水枪充实水柱高度Ｈ与垂直射流高度Ｈ关系由下式表示：ｍｆＨ＝αＨ（３．１１）ｆｆｍ式中Ｈ———充实水柱高度，ｋＰａ（ｍＨＯ）；ｍ２Ｈ———垂直射流高度，ｋＰａ（ｍＨＯ）；ｆ２４α———实验系数，α＝１．１９＋８０（０．０１Ｈ），见表３．７。ｆｆｍ表３．６系数φ值表３．７系数α值ｆｄｆ／ｍｍ１３１６１９Ｈｍ／ｍＨ２Ｏ６８１０１２１６φ０．０１６５０．０１２４０．００９７αｆ１．１９１．１９１．２０１．２１１．２４将式（３．１１）代入式（３．１０），得到水枪喷口压力与充实水柱高度的关系为：αＨｆｍＨ＝（３．１２）ｑ１－φαＨｆｍ按式（３．１２），在已知确定的充实水柱Ｈ值后，便可求出产生Ｈ的水枪喷口压力值Ｈ。ｍｍｑ上述的消防射流是垂直的，实际上灭火时水枪常和水平线呈４５°～６０°，试验得知充实水柱长度与倾斜角几乎无关，所以计算时充实水柱长度可取等于充实水柱垂直高度。３①为了计算方便，水压单位常采用ｍＨ２Ｏ，１ｍＨ２Ｏ＝９．８×１０Ｐａ＝０．００９８ＭＰａ，下同。·７０·

77·３建筑室内消火栓给水系统□·２）水枪喷口射流量水枪喷口射出的流量与喷口压力之间的关系：２πｄｆ２ｑ＝μ２ｇＨ＝０．００３４７７μｄＨｘｈｑｆｑ４２２４或ｑ＝０．００００１２１μｄＨｘｈｆｑ４设Ｋ＝０．００００１２１ｄｆｆ２Ｂ＝ｋμｆ２２则ｑ＝ＫμＨ＝ＢＨｘｈｆｑｑ于是ｑ＝ＢＨ（３．１３）ｘｈｑ式中ｑ———水枪喷口的射流量，Ｌ／ｓ；ｘｈＨ———水枪喷口造成某充实水柱所需的压力，ｍＨＯ，见表３．９；ｑ２ｄ———水枪喷口直径，ｍｍ；ｆμ———流量系数，采用μ＝１．０；Ｂ———水流特性系数，与水枪喷口直径有关，见表３．８。表３．８特性系数Ｂ水枪喷口直径１３１６１９２２／ｍｍＢ０．３４６０．７９３１．５７７２．８３６为简化计算，根据式（３．１２）和式（３．１３）制成表３．９，可查得ｄ＝１３，１６，１９ｍｍ时的充实水ｆ柱长度，水枪喷口处的压力值及实际流量值。表３．９Ｈ，Ｈ，ｑ技术数据ｍｑｘｈ水枪喷口直径／ｍｍ充实水柱长度１３１６１９／ｍＨ／ｍＨＯｑ－１／ｍＨＯｑ－１／（ｍＨＯ）ｑ－１ｑ２ｘｈ／（Ｌ·ｓ）Ｈｑ２ｘｈ／（Ｌ·ｓ）Ｈｑ２ｘｈ／（Ｌ·ｓ）６８．１１．７７．８２．５７．７３．５８１１．２２．０１０．７２．９１０．４４．１１０１４．９２．３１４．１３．３１３．６４．５１２１９．１２．６１７．７３．８１６．９５．２１４２３．９２．９２１．８４．２２０．６５．７１６２９．５３．２２６．５４．６２４．７６．２３）消火栓水龙带水头损失水带水头损失按下式计算：２ｈ＝ＡＬｑ（３．１４）ｄｚｄｘｈ·７１·

78·□建筑消防设备工程·式中ｈ———水带沿程水头损失，ｍＨＯ；ｄ２Ｌ———水带长度，ｍ；ｄＡ———水带阻力系数，见表３．１０。ｚ表３．１０水带阻力系数Ａ值ｚ水带直径／ｍｍ水带材料５０６５８０麻织０．０１５０１０．００４３００．００１５０衬胶０．００６７７０．００１７２０．０００７５【例３．１】某高层住宅楼平面面积为２４ｍ×２４ｍ，高度小于５４ｍ，试确定其消火栓给水系统最不利消火栓口处水压。【解】根据高层建筑消火栓给水系统的消防用水量不小于１０Ｌ／ｓ，需２股射流，每股射流量ｑ≥５Ｌ／ｓ，水枪射出的充实水柱长度Ｓ（Ｈ）≥１３ｍ，采用直径６５ｍｍ，Ｌ＝２０ｍ麻织水ｘｈｋｍ带，水枪喷口直径初步选为１６ｍｍ，则按式（３．６）得到消火栓口的水压为：Ｈ＝Ｈ＋ｈｑｄ先计算水枪喷口处所需水压，由式（３．１１）和式（３．１２）可知，充实水柱初选为Ｈ＝１３ｍ，则ｍ内查表３．７得α＝１．２２。水枪喷口直径１６ｍｍ，查表３．６得φ＝０．０１２４。ｆαｆＨｍæ１．２２×１３öＨ＝＝ç÷ｍＨＯ＝１９．７４ｍＨＯｑ２２１－φαｆＨｍè１－０．０１２４×１．２×１０ø其次，计算水带的沿程水头损失（局部水头损失不计），按式（３．１４），查得水带直径６５ｍｍ，则由表３．１０得Ａ＝０．００４３０，取ｑ＝５Ｌ／ｓ，有：ｚｘｈ２２ｈ＝ＡＬｑ＝０．００４３０×２０×５ｍＨＯ＝２．１５ｍＨＯｄｚｄｘｈ２２此时消火栓口水压为：Ｈ＝Ｈ＋ｈ＝（１９．７４＋２．１５）ｍＨＯ＝２１．８９ｍＨＯｑｄ２２校核水枪的射流量。查表３．８得Ｂ＝０．７９３，代入式（３．１３）得：ｑ＝０．７９３×１９．７４Ｌ／ｓ＝３．９６Ｌ／ｓ＜５Ｌ／ｓｘｈ故上述计算无效，水枪喷口选为１９ｍｍ，则内查表３．９得：Ｈ＝１８．７５ｍ，ｑ＝５．４５＞５Ｌ／ｓ，ｑｘｈ２２计算有效。此时，ｈ＝ＡＬｑ＝０．００４３×２０×５．４５ｍ＝２．５５ｍ。ｄｚｄｘｈ故消火栓口水压确定为：Ｈ＝Ｈ＋ｈ＝（１８．７５＋２．５５）ｍＨＯ＝２１．３０ｍＨＯｑｄ２２３．４．２消火栓给水管网水力计算１）给水管网管径和水头损失计算（１）管径的确定根据给水管道中设计流量，按下列公式，即可确定管径：２πＤＱ＝ｖ（３．１５）４·７２·

79·３建筑室内消火栓给水系统□·４ＱＤ＝（３．１６）πｖ３式中Ｑ———管道设计流量，ｍ／ｓ；Ｄ———管道管径，ｍ；ｖ———管道中水流的流速，ｍ／ｓ。已知管段的流量后，只要确定了流速，方可求得管径。消火栓给水管道中的流速宜采用１?４～１．８ｍ／ｓ。（２）沿程水头损失ｈ＝ｉｌ（３．１７）ｙ式中ｈ———管段的沿程水头损失，ｋＰａ（ｍＨＯ）；ｙ２ｌ———计算管段长度，ｍ；ｉ———管道单位长度水头损失，ｋＰａ／ｍ。当ｖ＜１．２ｍ／ｓ时２０．３ｖæ０．８６７öｉ＝０．００９１２ç１＋÷１．３ｄèｖøｊ当ｖ≥１．２ｍ／ｓ时２ｖｉ＝０．０１０７１．３ｄｊ式中ｖ———管道内的平均水流速度，ｍ／ｓ；ｄ———管道计算内径，ｍ。ｊ（３）局部水头损失２ｖｈ＝?ξ（３．１８）ｊ２ｇ式中ｈ———管段局部水头损失总和，ｋＰａ（ｍＨＯ）；ｊ２?ξ———管段局部阻力系数之和，按各种管件及附件构造情况有不同的数值；ｖ———沿水流方向局部零件下游的流速，ｍ／ｓ。一般情况下，室内给水管道中局部阻力损失不进行详细计算，宜按下列给水管网沿程水头损失的百分数估算：①生产给水管网，生活、消防共用给水管网，生活、生产、消防共用给水管网为２０％。②消火栓系统消防给水管网为１０％。③生产、消防共用给水管网为１５％。④自动喷水灭火系统管网为２０％。２）消火栓给水管道水力计算消防管网水力计算的主要目的在于确定消防给水管网的管径，计算或校核消防水箱的设置高度，选择消防水泵。由于建筑物发生火灾地点的随机性，以及水枪充实水柱数量的限定（即水量限定），在进·７３·

80·□建筑消防设备工程·行消防管网水力计算时，对于枝状管网应首先选择最不利立管和最不利消火栓，以此确定计算管路，并按照消防规范规定的室内消防用水量进行流量分配，在最不利点水枪射流量按式（３?１３）确定后，以下各层水枪的实际射流量应根据消火栓口处的实际压力计算。在确定了消１２防管网中各管段的流量后，便可按流量公式（Ｑ＝πＤｖ）计算出各管段管径，通常可从钢管４水力计算表中直接查得管径及单位管长沿程水头损失ｉ值。消火栓给水管道中的流速一般以１．４～１．８ｍ／ｓ为宜，不宜大于２．５ｍ／ｓ。消防管道沿程水头损失的计算方法与给水管网计算相同，其局部水头损失按管道沿程水头损失的１０％采用。当有消防水箱时，应以水箱的最低水位作为起点选择计算管路，计算管径和水头损失，确定水箱的设置高度或补压设备。当设有消防水泵时，应以消防水池最低水位作为起点选择计算管路，计算管径和水头损失，确定消防水泵的扬程。对于环状管网，由于着火点不确定，可假定某管段发生故障，仍按枝状管网进行计算。管网最不利消防竖管和消火栓的流量分配应符合表３．１１要求，假设着火层和消火栓出流股数分布见表３．１２。表中每根竖管最小流量值，是指发生火灾时，每根竖管应保证相邻的上、下２层或上、中、下３层水枪同时使用，以满足扑救工作的需要。为保证供水灭火的需要，建筑消火栓给水管网管径不得小于ＤＮ１００。表３．１１最不利点计算流量分配室内消防计算流量最不利点消防竖管相邻竖管出次相邻竖管出－１出水枪数／支水枪数／支水枪数／支／（Ｌ·ｓ）１０２２０２２２５３２３０３３４０３３２注：①出２支水枪的竖管，如设置双阀门双出口消火栓时最上一层按双出口消火栓进行计算。②出３支水枪的竖管，如设置双阀门双出口消火栓时，最上一层按双出口消火栓加相邻下一层一支水枪进行计算。表３．１２消火栓出流股数分布类室内消防用每根竖管最小消防出水出水股数备注型水量／（Ｌ·ｓ－１）流量／（Ｌ·ｓ－１）股数分布示意图Ⅰ１０１０２○△○２根竖管发挥作用○△○２根竖管发挥作用时下层Ⅱ２０１０４○○消火栓主要起降温作用·７４·

81·３建筑室内消火栓给水系统□·续表类室内消防用每根竖管最小消防出水出水股数备注型水量／（Ｌ·ｓ－１）流量／（Ｌ·ｓ－１）股数分布示意图○○２根竖管发挥作用时，上下Ⅲ３０１５６○△○层消火栓同时发挥作用○○○○○每层不少于３根竖管发挥Ⅳ４０１５８○○△○作用○○注：○—消火栓；△—着火层。３）水箱设置高度如果由高位水箱重力流保证建筑物最不利消火栓灭火所需充实水柱长度，则高位水箱高度为：Ｈ＝Ｈ＋ｈ＋ｈ（３．１９）ｑｄ式中Ｈ———水箱与最不利点消火栓之间的几何高差，ｍＨＯ；２ｈ———水箱至最不利点消火栓之间管网的水头损失，ｍＨＯ。２２ｈ＝ＡＬｑ（３．２０）ｄｚｄｘｈ式中Ａ———水龙带阻力系数，室内消火栓配ｄ＝６５ｍｍ麻质水龙带，其Ａ＝０．００４３；ｚｚＬ———水龙带长度，ｍ，一般采用２０ｍ；ｄｑ———实际通过的消防射流量，Ｌ／ｓ，查表３．１１。ｘｈ在临时高压给水系统中，如果高位水箱仅作为火灾初期使用，则水箱设置高度要求见３?１．１节。水箱高度如果不能满足上述要求，则须采取增压措施。４）消防水泵扬程的计算消防水泵扬程可按下式计算：Ｈ＝Ｈ＋ｈ＋ｈ＋Ｈ（３．２１）ｂｑｄｚ式中Ｈ———消防水泵的扬程，ｍＨＯ；ｂ２Ｈ———消防水池最低水面与最不利消火栓之间的几何高差，ｍ。ｚ３．４．３消火栓处的剩余压力和减压孔板１）消火栓处的剩余压力前已述及，当消防泵工作时，消火栓处的水压超过５０ｍＨＯ时应设置减压装置，一般在需２要减压的各层设置不同孔径的孔板，以消耗过剩的压力。·７５·

82·□建筑消防设备工程·各层消火栓处的剩余水头值可按下式计算：Ｈ＝Ｈ－（Ｚ＋?ｈ＋ｈ＋Ｈ）（３．２２）ｏｂｄｑ式中Ｈ———计算层消火栓处的剩余水头值，ｍＨＯ；ｏ２Ｚ———该层消火栓与消防泵轴之间的几何高差，ｍ；?ｈ———自消防泵至该层消火栓处的消防管道沿程水头损失与局部水头损失之和，ｍＨＯ。２２）减压孔板计算出的剩余水头需由节流孔板所形成的水流阻力所消耗，即应使剩余水头与孔板局部水头损失相等。水流通过孔板的水头损失可按式（３．２３）计算：２ｖｈ＝ξ（３．２３）２ｇ式中ｈ———水流通过孔板的水头损失值，ｍＨＯ；２ξ———孔板的局部阻力系数；ｖ———水流通过孔板后的流速，ｍ／ｓ。ξ值可从下式求得：２２２２éＤ（１．１－ｄ／Ｄ）ùξ＝ê１．７５－１ú（３．２４）ê２２２úëｄ（１．１７５－ｄ／Ｄ）û式中Ｄ———给水管直径，ｍｍ；ｄ———孔板的孔径，ｍｍ。为简化计算，将各种不同管径及孔板孔径代入式（３．２３）及式（３．２４），求得相应的Ｈ值。所得计算结果列于表３．１３。使用时，只要已知剩余水头Ｈ及给水管直径Ｄ，就可从表中查得所需孔板孔径ｄ。表３．１３数据是假定水流通过孔板后的流速为１ｍ／ｓ时计算得出的。如实际流速与此不符，则应按下式进行修正，并按修正后的剩余水头查表。ＨＨ′＝×１（３．２５）２ｖ式中Ｈ′———修正后的剩余水头，ｍＨＯ；２ｖ———水流通过孔板后的实际流速，ｍ／ｓ（如孔板前后管径无变化，则ｖ值等于管内流速）；Ｈ———设计剩余水头，ｍＨＯ。２３【例３．２】已知消防给水管管径Ｄ＝１００ｍｍ，通过流量Ｑ＝８０ｍ／ｈ时，设计剩余水头Ｈ＝１３．３ｍ，如欲采用调压孔板消除此剩余水头，计算调压孔板之孔径ｄ。【解】由题意，已知Ｄ＝１００ｍｍ，Ｈ＝１３．３ｍ，有：Ｑ８０ｖ＝＝ｍ／ｓ＝２．８３ｍ／ｓ１１２２πＤ×３．１４×（０．１）×３６００４４由式（３．２５）得：·７６·

83·３建筑室内消火栓给水系统□·１３．３Ｈ′＝×１ｍ＝１．６６ｍ２（２．８３）表３．１３调压孔板的水头损失单位：ｍＨＯ２ｄ／ｍｍＤ／ｍｍ１３１４１５１６１７１８１９２０２１２２４０１０．５８７．６８５．６７４．２５３．２８２．４８１．９２１．５１１．１８０．９４５０２７．３０１９．９８１４．９１１１．３１８．７１６．７９５．３４４．２５３．４１２．７５７０８１．０３６０．９８４６．６９３６．３０２８．５９２２．７８１８．３５１４．９１１２．２２８０１４０．８２１０５．５９８１．０３６３．１３４９．８４３９．８３３２．１６２６．２２２１．５６１００２０１．７７１５７．６１１２４．８０１００．０２８１．０３６６．２８５４．７０ｄ／ｍｍＤ／ｍｍ２３２４２５２６２７２８２９３０３１５０２．２４１．８３１．５１１．２４１．０３０．８５０．７１０．５９０．５０７０１０．１０８．４０７．０３５．９１５．００４．２５３．６３３．１１２．６７８０１７．８７１４．９１１２．５３１０．５８８．９９７．６０６．５８５．６７４．９０１００４５．５９３８．１３３２．１６２７．３０２３．２９１９．９８１７．２３１４．９１１２．９７１２５８１．０４６８．９９５９．０７５０．７４４３．８９３８．１４３３．２８１５０１７０．８５１４５．００１２４．８０１０７．５４９３．１３８１．０３７０．８０ｄ／ｍｍＤ／ｍｍ３２３３３４３５３６３７３８３９４０４００．０９０．０７０．０５０．０４０．０３０．０２０．０１５００．４２０．３５０．２９０．２４０．２００．１７０．１４０．１１０．０９７０２．３１１．８９１．７３１．５１１．３１１．１５１．０００．８８０．７７８０４．２５３．７０３．２３２．８３２．４８２．１８１．９２１．７０１．５１１００１１．３１９．９１８．７１７．６８６．７９６．０１５．３４４．７６４．２５１２５２９．１０３５．５９２２．２９２０．００１７．７２１５．７９１４．１１２．６０１１．３１１５０６２．１１５４．７０４８．３４４２．８７３８．１３３４．０２３０．４３２７．３０２４．５４ｄ／ｍｍＤ／ｍｍ４１４２４３４４４５４６４７４８４９５００．０８０．０６０．０５０．０４０．０３０．０２０．０１０．０１７００．６８０．５９０．５２０．４６０．４００．３６０．３１０．２８０．２４８０１．３３１．１８１．０５０．９４０．８４０．７５０．６７０．５８０．５３１００３．８０３．４０３．０６２．７５２．４８２．２４２．０２１．８３１．６６１２５１０．１８９．１６８．２８７．４９６．７８６．１５５．５９５．１０４．６６１５０２２．１２１９．９０１８．０９１６．４１１４．９１１３．５８１２．３８１１．３１１０．３５注：表中给水管计算管径均采用公称直径。例如，按Ｄ＝１００ｍｍ，Ｈ′＝１．６６ｍ，查表３．１３，得ｄ＝４９ｍｍ。·７７·

84·□建筑消防设备工程·３．４．４消防给水系统的水池、水箱容量１）消防水池的消防用水容量可按式（３．２６）确定：Ｖ＝３．６（Ｑ－Ｑ）Ｔ（３．２６）ｆｆＬｘ３式中Ｖ———消防用水容量，ｍ；ｆＱ———室内、外消防用水总量，Ｌ／ｓ；ｆＱ———水池连续补充水量，Ｌ／ｓ；ＬＴ———火灾延续时间，是指消防水泵开始从水池抽水到火灾基本被扑灭为止的一段时ｘ间，根据我国有关消防规范规定选用，详见３．３．３节。２）消防水箱的消防储水量临时高压消防给水系统的高位消防水箱的有效容积应满足初期火灾消防用水量的要求。有效容积不应小于现行《消防给水及消火栓系统技术规范》（ＧＢ５０９７４）的有关规定。思考题３．１临时高压消防给水系统的组成包括哪几部分？３．２如何计算消防水池的有效容积？３．３消防水喉和室内消火栓有何区别，它在哪些场所设置？３．４建筑屋顶和消防电梯前室为什么应该设置消火栓？３．５水泵接合器的作用是什么？它在什么场所设置？其数量如何计算？３．６请用具体参数说明水枪的充实水柱长度，不大于１００ｍ的高层民用建筑充实水柱应不小于多少？３．７高层建筑和多层建筑室内消火栓在布置中其最大间距是多少？·７８·