建筑消防设备工程-第1章-概述.ppt

1、建筑消防设备工程(消防灭火系统),1、概论,火灾的定义：在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。 建筑消防设备工程的任务：有效地监测建筑火灾、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。 建筑消防设备工程的研究内容 ：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。,第1章 概论,1.1 建筑火灾,1.1.1 火灾发生的原因和燃烧条件 火灾发生的原因：生活，生产，电气，可燃、易燃物自燃，自然及人为灾害。 燃烧过程发生和发展的充分及必要条件： 3个必要条件：可燃物，氧化剂和火源（提供一定的温度和一定的能量的源头）。 对于有焰燃烧的发生还需要

2、另一个必要条件：未受抑制的链式反应。 充分条件：有一定的可燃物浓度，一定的氧气含量，一定的点火温度，未受抑制的链式反应。,第1章 概论,1.1.2 火灾发展的三阶段 初起阶段：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。 发展阶段：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，防止火灾向外蔓延。 熄灭阶段：室内可燃物基本燃尽，但仍需防止火灾蔓延，注意建筑结构的倒塌，保障灭火人员的安全。,第1章 概论,初起阶段： （1）特点 起火点处局部温度较高，室内各点温度极不平衡； 燃烧进程大多比较缓慢，可能发展成火灾，也可能中途自行熄灭，发展不稳定； 燃烧面积不大；

3、 持续时间的长短不确定。,第1章 概论,（2）影响持续时间的因素 火源的类型火源的温度、点火能量和传热的形式； 起火点周围燃烧条件可燃物多，火势易蔓延、扩大；可燃物少，当可燃物被烧尽后，燃烧自行中断； 通风条件当火源微小时，良好的通风会延缓火灾发展，减少通风有利于火灾初期的热量积累，缩短初期阶段的持续时间；当火源很大时，通风良好有助于提供足够的氧化剂，缩短初期阶段的时间，反之若通风不利，燃烧就会缓慢，甚至自行熄灭。,第1章 概论,（3）燃烧的过程两种方式 明火点燃：热分解产生的可燃气体流向起火点，遇明火点燃，或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。 气体混合

4、物爆燃点火：火灾初起，在氧不足的情况下，燃烧呈阴燃状态，室内可燃物处于无焰燃烧阶段，房间内积聚了数量较多、温度较高的可燃气体与空气混合的气体混合物，一旦开门、开窗，大量新鲜空气引入，气体混合物便迅速自燃，从而点燃室内存在的一切可燃物，使火灾从初起迅速转变为火灾发展的第二阶段。,发展阶段： 室内的可燃物都在猛烈燃烧，发展阶段持续时间的长短与起火的原因无关，主要取决于可燃物的燃烧性能、可燃物数量和通风条件； 火灾温度几乎呈直线上升并达到最高点； 燃烧稳定，燃烧速度几乎不变。,第1章 概论,熄灭阶段： 室内的可燃物数量减少，温度开始下降； 温度下降的速度与火灾持续时间的关系：一般地说，持续时间长的，

5、温度下降越慢。 熄灭阶段开始时的温度为火灾的最高温度，此时火势最猛，热辐射最强，对周围建筑物仍有很大的威胁。,第1章 概论,火灾的三个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。火灾发展的三阶段取决于室内燃烧的面积、可燃物的多少、火灾温度和燃烧速度等，是一个综合作用的过程。,1.1.3 火灾蔓延方式及途径 （1）蔓延方式 火焰接触：火舌直接点燃可燃物； 直接延烧：固体可燃物表面或易燃、可燃液体表面的一点起火，通过导热升温，使燃烧沿物体表面连续不断地向周围发展； 热传导：物体一端受热，通过热分子的运动，将热传到另一端； 对流：热的烟气与冷空气之间相互对流，使火灾

6、蔓延； 辐射：热源将热量以电磁波的形式直接发射到周围物体上，从而引燃附近的可燃物。,第1章 概论,（2）蔓延途径 外墙窗口及内墙门：a）热辐射烤灼对面建筑物； b)高温烟气窜到楼上窗口或邻近的房间，引燃其间的可燃物；c)火舌直接烧向上层或邻近的房间，引发火势蔓延 楼板孔洞及楼梯间、各种井道：是热辐射、高温烟气及火舌蔓延的良好通道。 空心结构、通风管道及闷顶：便于热气流流通，将火源及能量带到空心结构另一端，使之在不知不觉中蔓延，及至被人发现，已无可挽回。,第1章 概论,合理的采取防火隔断措施,1.1.4 火灾烟气及其危害 （1）对人体的直接危害 对生理的危害：一氧化碳、二氧化碳、烟气中毒、缺氧、

7、窒息。各种因素相互混合作用于人体。 对视觉的危害：烟气中的某些成分会对眼睛产生强烈的刺激，使辨别通道的视觉能力下降。 对心理的危害：浓烟会造成极为紧张的恐怖心理，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。,第1章 概论,（2）对疏散的危害 烟雾弥漫给疏散带来极大的困难行动速度慢，看不清方向，可能走回头路等。 （3）对扑救的危害 消防队员本身可能受到烟气的威胁，引发中毒、窒息等； 弥漫的烟雾影响消防队员视线，难以有效地开展扑救和灭火行动； 高温烟气本身可能与空气形成爆炸性混合物或因热对流、热辐射引燃其它可燃物，导致火场的扩大，加大扑救的难度。,第1章 概论,1.1.5 建筑

8、火灾分类 根据国家标准（GB4968-85），我国将火灾分为A，B，C，D四类火灾。 （1）A类火灾： 定义：指固体物质的火灾，如木材、纸张、棉、麻、毛等。 固体物质的燃烧过程分类： a)热分解燃烧如木材、高分子化合物等，这类物质在火灾中被加热，发生热分解，释放出可燃的挥发性气体，可燃气体在空气中燃烧生成其它物质。,第1章 概论,b)固体物质表面燃烧如木炭、焦炭等，这类物质在燃烧时，空气中的氧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，生成其它物质。 c)升华式燃烧如萘：这类物质在火灾中被直接加热成蒸气，蒸气在空气中燃烧生成其它物质。 评定固体物质火灾危险性的主要理化参数： 熔点、自

9、燃点、比表面积、氧化特征、密度、导热性等,第1章 概论,（2）B类火灾： 定义：指液体火灾和可熔化固体物质的火灾，如汽油，煤油，原油，甲醇，乙醇，沥清，石腊等。 液体及可熔化的固体物质的燃烧过程分类： a)液体燃烧实际上是液体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。轻质液体的蒸发是一个相变的过程，重质液体的蒸发还伴随着热分解的过程。 b)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，蒸气再与空气燃烧变成产物。,第1章 概论,评定可燃液体火灾危险性的主要理化参数： 闪点：液体表面上的蒸气和周围空气的混合物与火接触，初次出现蓝色火焰闪

10、光时的温度。 根据闪点温度，对可燃液体进行火灾危险性分类 甲类液体：闪点28，如汽油、苯、甲醇、丙酮、乙醚、石蜡油等； 乙类液体： 28闪点60，如煤油、松节油、丁醚、樟脑油等； 丙类液体：闪点60，如柴油、润滑油、机油、菜油等。,第1章 概论,高度白酒：考虑到白酒中含有水份及其它实际问题，将其归于丙类火险物质。沸溢性油品：含有水分、粘度大、沸点在100 以上的重油、原油等，燃烧过程中会产生沸溢和喷溅现象，会造成大面积火灾。,（3）C类火灾： 定义：指可燃气体火灾，如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气等。 可燃气体的燃烧分类： a)预混燃烧可燃气与空气预先混合好后的燃烧。由于混合均匀，燃烧充

11、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。 b)扩散燃烧可燃气与空气边混合边燃烧，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。,第1章 概论,评定可燃气体火灾危险性的主要理化参数： 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最低浓度（用体积百分数表示）称爆炸下限；可燃气体与空气混合遇火源能发生爆炸的可燃气最高浓度（用体积百分数表示）称爆炸上限。 甲类火险物质：爆炸下限10%的可燃气，如氢气、乙炔、甲烷等； 乙类火险物质：爆炸下限10%的可燃气，如一氧化碳、氨气，某些城市煤气等。,第1章 概论,绝大多数可燃气体属甲类火险

12、物质，极少数才属乙类火险物质,（4）D类火灾： 定义：指可燃金属燃烧引起的火灾，如钾，钠，镁，钛，铝镁合金和带电物质火灾。 可燃金属 锂、钾、钠、钛、铝、镁、锶等金属，当它们处于薄片状、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，是因为这些金属燃烧时，燃烧热很大，为普通燃料的520倍，火焰温度高，有的甚至达3000以上，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。,第1章 概论,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

13、作用后其强度会降低很多。 带电物体火灾 带电物体火灾，在扑救中不能采用导电体作灭火剂，如直流水柱。,第1章 概论,1.2 高低层建筑和火灾救助原则,1.2.1 高、低层建筑的划分及高层民用建筑的分类 (1)高、低层建筑的划分 高低层建筑的划分主要取决于扑救火灾时的消防设备的登高工作高度和消防车的供水高度。 国产CQ23型曲臂登高消防车的最大工作高度为23m，我国城市消防多数配备的解放牌消防车，在最不利情况下，直接扑救火灾的最大高度约为24m.,第1章 概论,第1章 概论,我国规定：十层及十层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）以及建筑高度超过24米的非单层公共建筑属于高层建筑。,以

14、上规定是考虑到我国消防车的扑救能力和参照其它国家对高层建筑的定义而确定的，高层建筑定义的起始高度线不是固定不变的。,世界部分国家高层民用建筑起始高度标准,（2）建筑物分类 建筑物按用途可分为：工业建筑和民用建筑两大类。 工业建筑分为：一般工业建筑和高层工业建筑 民用建筑分为：多层民用建筑和高层民用建筑 民用建筑可分为公共建筑和居住建筑 公共建筑包括：办公、商业、邮电、医疗、宾馆、娱乐、影剧院、体育馆等 居住建筑包括：一般住宅，公寓式住宅，别墅等 高层民用建筑根据使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度分为一类高层建筑和二类高层建筑两大类。 不同的建筑物，其耐火等级不同，发生火灾的危险性也不一样，因

15、此，针对不同建筑有不同防火要求。就高层建筑和低层建筑而言，它们发生火灾的特点就很不相同，因此我们采取的预防措施、灭火的指导方针就很不一样。,第1章 概论,高层民用建筑分类,1) 高级旅馆系指建筑标准高，功能复杂，可燃装修多，设有空气调节系统的旅馆；2）高级住宅系指建筑标准高，可燃装修多，设有空气调节系统或设备的住宅；3）重要的办公楼、科研楼、图书楼、档案楼系指性质重要、建筑标准高，设备、图书、资料贵重，火灾危险性大，发生火灾后损失大，影响大的办公楼、科研楼、图书楼、档案楼。,第1章 概论,设计依据： 高层民用建筑的防火设计，采用高层民用建筑设计防火规范GB50045； 对9层及9层以下的居住建

16、筑，建筑高度等于或低于24米的公共建筑，建筑高度超过24米的单层公共建筑以及单层、多层和高层的工业建筑的防火设计，采用建筑设计防火规范GB50016。 如果建筑高度超过250米，建筑设计上所采取的特殊的防火措施，还须提交国家消防主管部门组织专题研究，论证。,第1章 概论,（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、难燃烧体和燃烧体三类。,第1章 概论,耐火极限：对建筑构件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，以小时表示。 建筑

17、设计防火规范将工业与普通民用建筑的耐火等级划分为四级，其中耐火等级为1级的建筑物防火性能最好，为4级的建筑物防火性能最差。 对高层建筑而言：只分为1级和2级。规定1类高层的耐火等级应为1级， 2类高层的耐火等级应不低于2级，裙房的耐火等级应不低于2级，地下室的耐火等级应为1级。,第1章 概论,第1章 概论,1.2.2 不同高度建筑物火灾救助原则 (1)高层建筑火灾的特点 高层建筑功能复杂，火源多高层建筑往往集多种功能为一体，单位多，人员集中，往来频繁，管理松弛，人为火灾因素较多；电气化，自动化程度高，设备多，耗电量大，线路复杂，漏电，短路引发的火灾机率较大；建筑装修标准高，可燃物多，着火的可能

18、性较大。 火势蔓延迅速井道多，如电梯，楼梯，管道，电缆，通风等，井道形成一座座烟囱。一旦烟火进入这些烟囱，在强大的抽力作用下，烟气将迅速向上扩散，而且，井道越高，烟气扩散的速度就越快。烟气的迅速扩散使人们来不及开展疏散和抢救的工作。 人员疏散困难人员多，复杂，一旦发生火灾，大量人向楼梯间拥挤；另一方面，楼越高，疏散距离越远，再加上火势迅速蔓延，慌乱中极易发生事故，因此安全疏散极为困难。,第1章 概论,火灾扑救工作复杂 设计立足于“自救”，灭火设备复杂，自动化程度高，但任何环节故障，整个系统便不能正常工作；管理人员可能对系统不熟悉，疏于管理或无力使用而延误灭火时机；消防队员从驻地赶来，爬高楼，体

19、力消耗大，可能与疏散的人群发生对撞而延误时机；可能由于建筑物的体量大发生通讯，联络上的困难；消防队员在楼高风大，高热，浓烟的情况下工作难度加大等等。,高层防火、灭火工作比低层困难得多，复杂得多，一旦发生火灾，损失严重。因此，高层建筑的消防设施必须完善、可靠，立足于将火灾扑灭在初期阶段。,第1章 概论,(2)不同高度建筑物火灾救助原则 室内无消防给水系统的低层建筑 高度低、规模小，全部靠消防车水泵或室外临时水泵抽吸室外水源（室外消火栓、消防水池和天然水源），接出水带、水枪直接控火、灭火。 室内有消防给水系统的低层建筑 靠消防车水泵或室外临时水泵抽吸室外水源，接出水带、水枪直接控火、灭火。室内消火

20、栓给水系统主要扑救初期火灾。 建筑高度为2450m的高层建筑 应以室内“自救”为主，“外救”为辅。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。消防云梯可协助营救和扑救。 消防车通过水泵接合器向室内供水的最大压力约0.5Mpa。,第1章 概论,建筑高度为50100m的高层建筑 室内消防应完全靠“自救”。室外消防设备无法向室内消防给水管网供水而发挥作用。为此，室内消防给水系统应具备独立扑灭室内火灾的能力。此时建筑物内宜设置自喷系统并加强火灾自动探测、自动报警的措施。 建筑高度超过100m的高层建筑

21、应设置“全自救”消防系统，并以扑灭初起火灾为重点。扑灭初起火灾以自动喷水灭火系统为主，辅以小口径消火栓设备。,1.3 灭火剂和灭火的基本原理,1.3.1 灭火的基本原理 根据燃烧的基本要求，任何可燃物产生燃烧或待续燃烧都必须具备燃烧的充分必要条件，因此，在火灾产生后，所谓灭火就是要破坏燃烧条件，使燃烧反应终止的过程。,第1章 概论,灭火的基本原理：冷却，窒息，隔离和化学抑制。 冷却：将灭火剂释放到火场后，因升温、蒸发等吸收热量，使火场降温，最后灭火。 窒息：将灭火剂释放到火场后，使燃烧区内氧体积分数降低，由于供氧不足使燃烧中止。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%

22、以下时，碳氢化合物就不会燃烧。 隔离：将灭火剂释放到火场后，会使可燃物与空气（氧气）隔绝，使燃烧中止。 化学抑制：将灭火剂释放到火场后，因化学作用，抑制可燃物分子活化，迅速降低火场中的H，OH，O等自由基质量浓度，使燃烧中止。 前三种是物理过程，化学抑制是化学过程。,第1章 概论,1.3.2 各种灭火剂的灭火基理及适用范围 常用灭火剂:水，泡沫，干粉，二氧化碳，洁净气体等。 一、水 1）水的灭火基理 冷却：以冷却为主的灭火剂，利用自身吸收显热和潜热的能力冷却燃烧。每Kg水温升1度，可吸收4.2KJ热量，每Kg水蒸发汽化，可吸收2.3KJ热量，同时水具有良好的导热性，当水与燃烧物接触或流经燃烧区

23、时，将被加热或汽化，热量被水带走，燃烧区温度大大降低，以致使燃烧中止。 窒息：水的汽化将在燃烧区内产生大量的水蒸汽，可阻止新鲜空气进入火场。,第1章 概论,稀释：水是一种良好的溶剂，可溶解亲水性的可燃液体如醇、醛、醚、酮、酯等。使可燃物料流散、稀释，降低可燃物浓度，当可燃蒸气大大减少后，燃烧自然中止。 乳化：非水溶性可燃液体的初起火灾，以较强的水雾射流灭火，可在液体表面形成“油包水”型乳液，水的乳化作用使液体表面受到冷却，减少可燃气体的挥发速率，使燃烧中止。,第1章 概论,2）灭火应用中的水流形态 水灭火最终是通过各种灭火设施来实现的。常用的灭火设施有：各种消火栓、各种灭火喷头、及蒸汽发生器等

24、。利用不同的射水器具，可产生不同的水流形态。 密集射流（直流水）：直流水枪产生，柱状，最具冲击力 滴状射流（开花水）：开花水枪或大水滴喷头产生，可保证一定射水距离，并获得较大喷洒面积 雾状射流（喷雾水）：喷雾水枪或雾流喷头产生，需较高压力，具有较大表面积，可迅速汽化，冷却和隔离效果良好 水蒸气：由蒸气锅炉等产生，是一种惰性气体，冲淡可燃气体，起窒息作用,第1章 概论,3）适用的火灾范围 直流水或开花水：一般固体物质的表面火灾，A类，如木材及其制品、棉麻布匹、粮草、纸张、建筑物等 雾状水：阴燃物质，可燃粉尘，汽油、煤油、已醇等低闪点液体火灾，可扑救带电设备火灾（如高层建筑中的燃油燃气锅炉房、变配

25、电室、自备发电机房） 水蒸气：可扑救封闭空间、容器以及空气不流通场所或燃烧面积不大的火灾，特别适合于扑救高温设备和燃气管道火灾,第1章 概论,4）水灭火的禁用范围 能使水分解，放出氢气和大量热量，可引起爆炸的轻金属。如K，Na，Ma等。 遇水会生成可燃、可爆、有毒气体、进而引发燃烧、爆炸或造成灭火人员中毒的物质。如碳化轻金属，氢化碱金属，金属硅化物，金属磷化物、硼氢类等，不能用水灭火。 处于熔化状态的钢、铁。喷射水可引起爆炸。 炽热状态的含碳物，不可用水扑救，否则会引起爆炸或CO气体中毒。,第1章 概论,5）水灭火的注意事项 防结冰，防水渍，防爆炸，对于带电设备的火灾，要保持一定的安全距离等等

26、 6）水添加剂对水灭火的影响 为改善水的性能，增强灭火效果，可在水中添加一些药剂，如防冻剂、防腐剂、润湿剂、减阻剂等,第1章 概论,二、泡沫灭火剂 1）定义 以空气机械泡沫为主的灭火剂，主要由一定比例泡沫液、水和空气，经机械式水力撞击作用，相互混合形成充满空气的微小稠密的膜状泡沫群。 2）灭火基理 隔离：空气泡沫比油品轻，能在油品液面上自由地展开，隔断可燃蒸气与外界空气接触；强韧的覆盖在燃烧液面上，有较长时间的稳定性，即使风吹也不分裂；能耐火焰和高温，当由于机械作用泡沫覆盖层受到破坏时，有再次覆盖的能力。 冷却：泡沫本身及从泡沫中析出的混合液主要是水起冷却作用。,第1章 概论,3）泡沫灭火剂的

27、常见类型 普通蛋白泡沫液MPE：以天然蛋白质的水解产物为基料制成的泡沫液。适用于非水溶性液体（如石油、汽油、柴油、煤油等），采用液上喷射泡沫灭火，可用淡水或海水配制泡沫混合液，最终浓度按体积计为3%或6%，是国内应用最多的泡沫剂。 氟蛋白泡沫液MPF：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。其灭火对象、配制方式、浓度大小均与蛋白泡沫液相同，采用液上或液下喷射泡沫灭火，只是在蛋白泡沫的流动性、疏油性、抗燃性、灭火效率等方面优于前者。,第1章 概论,水成膜泡沫液MPQ（轻水泡沫灭火剂AFFF）：由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、泡沫稳定剂、助溶剂、抗冻剂和水等主要成分组成。外观在

28、常态下呈浅黄色透明液体。其灭火作用是通过泡沫和水膜的双重作用来实现。泡沫流动性好，灭火效率高，是普通蛋白泡沫的3倍。其灭火对象和方式、配制方式与氟蛋白泡沫液相同，最终浓度按体积计为1%、3%或6%。 抗溶性泡沫液MPK：有氟蛋白、水成膜、金属皂型及凝胶型多种型式。在蛋白质水解液中添加有机酸金属络合盐，适用于水溶性可燃液体（如甲醇、丙酮、乙醚、有机酸等），采用液上喷射泡沫灭火。,第1章 概论,中倍数和高倍数泡沫液：发泡倍数在20倍以下的称低倍数泡沫；发泡倍数在21200倍之间的称中倍数泡沫；发泡倍数在201 1000倍之间的称高倍数泡沫。 （泡沫的体积与产生这些泡沫的泡沫混合液的体积之比称发泡倍数）。 适用于以全淹没或覆盖方式扑救A类和B类火灾、电子电器火灾及控制液化石油气、液化天然气的流淌火灾。产生泡沫须采用强制鼓风的方法。 适用范围：电子电器、烃类液体和油类火灾,第1章 概论,关于液上喷射和液下喷射的概念,液上喷射：泡沫从液面上喷射至罐内液面上覆盖隔离氧化剂，抑制燃烧。扑救水溶性液体火灾时，必须采用液上喷射，且须轻轻施放，轻轻覆盖在液面上，不使液面波动。 液下喷射：泡沫从可燃液体下部喷入，通过可燃液体浮升到表面覆盖灭火的称为液下喷射。对于非水溶性液体火灾，可采用