一、前言

    火灾是人类的灭敌，战胜火灾，保护环境是人类不断追求的目标。既要灭火效率高，又要对环境无影响的灭火技术是人们努力的方向。

    联合国环境保护公约——蒙特利尔公约，在1987年签署时对各签约国提出明确目标：在21世纪初叶取代卤代烷系列灭火剂，从此，喷水灭火系统、CO2、惰性气体及泡沫等高新技术研究备受重视。

    细水雾灭火技术以其无环境污染、灭火迅速、耗水量低、破坏性小，在喷水灭火系统中占有极其重要的地位，被看作是卤代烷系列灭火剂的主要替代品。

    二、细水雾灭火系统的发展概况

    细水雾灭火技术在消防方面的应用始于二十世纪四十年代，当时主要用于特殊的场所，如运输工具等。由于当时水喷淋灭火技术作为主要发展和研究方向，细水雾灭火技术没有得到深入研究，故一直发展比较缓慢。随着科学技术的进步、人们防灭火观念的转变，特别是发现卤代烷灭火剂对大气臭氧层有破坏作用以及一九八七年蒙特利尔议定书签署之后，细水雾灭火技术作为哈龙主要替代技术之一得到各界的关注和青睐。细水雾灭火技术在二十世纪九十年代才得到飞跃性地发展。

    1993年，美国工程界和科研部门、细水雾系统的制造商、保险公司、行政管理部门和工业用户代表，组成了美国消防联合会细水雾灭火系统技术委员会，该委员会开始编制用于规范细水雾技术的NFPA标准，并作为设计和安装的依据。

    1996年，在美国的马萨诸塞州波士顿市每年5月的年会上，细水雾灭火系统技术委员会提交了细水雾灭火系统标准，并获得美国消防联合会的批准。并于同年7月18日颁布，8月9日开始实施。96版NFP被批准为美国国家规范。这是世界上第一本细水雾灭火系统的设计安装规范，而且是一体性能化的规范。它的出现进一步推动了细水雾灭火技术的深入研究，也预示着细水雾应用将进入一个新阶段。

    许多发达国家（主要是欧美、日本等国）他们在经历了多年的理论性试验探索以及应用性研究后，已经相继开发出多种类型的细水雾灭火系统。并且开始广泛应用在相关领域和场所，目前已有产品进入国内市场，有的已投入使用。

    中国90年代末开始进行细水雾灭火系统的研究开发和试验工作，并列为国家“九五”科技攻关项目。其主要是参照美国NFPA750标准并结合我国实际应用情况开展各项研发工作，至此已经相继开发出相应的细水雾灭火系统，目前已有产品问市。

    但至今还没有一本国家级的有关细水雾灭火系统的设计、施工和验收标准和规范。目前北京及浙江省的主管部门已制定出相应的细水雾灭火系统设计、施工及验收规范。

    三、细水雾基本定义和概念

    1、细水雾

    在喷头最小设计压力下，以距喷头1m处的平面上，测得水雾最粗部位的雾滴直径Dv0.99不超过1000μ

    2、体积中位数直径Dv0.50

    一种以喷雾液滴的体积来表示液滴大小的方法。当依照体积测量时，即表示喷雾液滴总体积中，50%是由直径大于中位数值的液滴，另50%是由直径小于该数值的液滴组成的。一般细水雾灭火系统，中位数直径Dv0.50不应大于300μ。

    3、体积99%直径Dv0.99

    一种以喷雾液滴的体积来表示液滴大小的方法。当依照体积测量时，即表示喷雾液滴总体积中，1%是由直径大于该数值的液滴，另99%是由直径小于该数值的液滴组成的。一般情况下细水雾是指雾滴直径Dv0.99≤400微米。

    4、细水雾喷头

    被设计成含有一个或多个孔口，产生并排放细水雾的一种特殊用途的装置。按细水雾产生原理可分为撞击式、离心式；按外观可分开式、闭式。

    细水雾喷头是细水雾灭火系统中的关键部件，是系统中的末端产品，水通过它的雾化，把细水雾送入火场，实施灭火。

    5、细水雾系统

    连接供水部件或同时供水及雾化介质的部件，并且配备一个或多个喷头，能够喷放细水雾来控火、抑火、或灭火的配水系统。

    6、细水雾产生方式

    ①液体以相对于周围的空气很高的速度被释放出来，由于液体与空气的速度差而被撕碎成为细水雾；

    ②液体射流被冲击到一个固定的表面，液体在表面的冲击，将液体射流打散成细水雾；

    ③两股成份类似的液体射流相互碰撞，两股射流碰撞将液体射流打散成细水雾;

    ④液体振动或电子粉碎成细水雾（超声波和静电雾化器）；

    ⑤液体在压力容器中被加热到高于沸点，突然被释放到大气压力状态（突发液体喷雾器）。

    7、细水雾雾滴分类（或分级）

    按照喷射水雾中水微粒的大小分布，细水雾可分为三类。

    Ⅰ类细水雾：累积百分容积分布曲线全部位于连接Dv0.1=100微米和Dv0.9=200微米连线的左边，这代表了最精细的水雾。目前大多数生产厂商生产的是Ⅰ类细水雾喷头。

    Ⅱ类细水雾：是累积百分容积分布曲线的一部分，位于Ⅰ类喷雾界限以外，但全部在连接Dv0.1=200微米和Dv0.9=400微米连线的左边。这类细水雾可以通过压力喷射喷头，双相流喷头及许多冲击式喷头产生，由于有较大水滴出现，相对于Ⅰ类细水雾，Ⅱ类细水雾更容易产生较大的流量。

    Ⅲ类细水雾：Dv0.9大于400微米，或者曲线任何部分超过Ⅱ类分界线的右边（但Dv0.9小于1000微米），这种细水雾主要由中压，小孔口喷头，各种冲击式喷头产生的，并且它们可以得到较大流量。这类细水雾适于A类易燃物，且在某些特定环境下，也可用来控制或扑灭B类火灾。

    研究表明，扑灭B类火灾水雾颗粒小于400μ是必需的，而较大的颗粒对于A类火灾是有效的，这是由于燃料被浸温。正因为如此，细水雾的定义包括了Dv0.99为1000μ。在NFPA750中定义的细水雾，既包含了NFPA15中定义的一部分水喷雾系统（WaterSpray），又包含了在高压状态下普通喷淋系统（Sprinklers）产生的水雾。一般情况下，细水雾是指Dv0.9小于400μ的水雾。    

    四、细水雾灭火机理

    细水雾灭火系统对保护对象可实施灭火、抑制火、控制火、控温和降尘的多种方式的保护，其灭火机理可归纳如下：

    1、高效吸热作用

    由于细水雾的雾滴直径很小，相对表面积较一般水滴大1700倍，在火场中能完全蒸发。按100℃水的蒸发潜热为2257kJ/kg计，每只喷头喷出的水雾吸热功率约为300kW，可见其吸热率之高，冷却效果之强。

    2、窒息作用

    细水雾喷入火场后，迅速蒸发形成蒸汽，体积急剧膨胀，排除空气，在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入。当氧气周围的氧气浓度降低到一定水平时，火焰将被窒息、熄灭。

    3、阻隔辐射热作用

    细水雾喷入火场后，蒸发形成的蒸汽迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力，能够有效抑制辐射热引燃周围其它物品，达到防止火焰蔓延的效果。

    五、细水雾水滴粒径大小与灭火能力的关系

    1、细水雾的灭火功能比较复杂，它与可燃物的类型、可燃物的数量以及燃烧速度和细水雾的粒径等有关。水滴粒径大小和细水雾的灭火能力之间的关系是相当复杂的，一般的说，Ⅰ类和Ⅱ类细水雾用于扑灭液体油池内的火灾效果较好，而且不会搅动油池内的液面。

    2、通常情况下，很难用Ⅰ类细水雾灭A类易燃物，因为Ⅰ类细水雾不能穿透碳化层而浸湿燃烧物质。但是，如果喷雾速度很高，在表面燃烧，或者封闭体有较大程度的氧气减少的情况下，A类火却能用Ⅰ类细水雾灭掉。这个现象说明，仅仅水滴大小分布不能确定细水雾灭掉一个给定的火灾的能力。火灾能否被扑灭，取决于诸如燃料特性、封闭空间效应、水雾强度和水雾速度（动量）等多种因素。

    3、对于一个给定的保护对象来说，细水雾雾滴的尺寸不是判定水雾能力和适用性的唯一依据，它还与火焰有关系的喷雾方向、水雾强度和喷射速度有关

    六、细水雾灭火系统的分类

    1、按使用压力分类可分为高压、中压、低压系统

    ①高压系统

    指系统的管网能承受3.5Mpa或更大的压力的细水雾灭火系统。

    ②中压系统

    指系统的管网能承受大于1.2Mpa但小于3.5Mpa压力的细水雾灭火系统。

    ③低压系统

    指系统的管网能承受1.2Mpa或更小压力的细水雾灭火系统。

    2、按使用介质可分为单相流体介质系统和双相流体介质系统。单相流体介质系统介质为水。

    双相流体介质系统一般一种介质为水，另一种介质为空气、氮气等惰性气体。

    3、按应用方式分类可分为全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。

    ①全淹没灭火系统适用于扑救封闭空间内的火灾。

    ②局部应用灭火系统适用于扑救相对封闭大空间内的具体保护对象的火灾。

    4、按产品结构分类可分为瓶组式、泵式及瓶组与泵结合式

    ①瓶组式由储水容器、储气容器、单向阀、集流管、安全泄压装置、控制阀、喷头、管道、连接管件及压力开关、探测器、报警控制器等部件组成的自动灭火系统。该系统备用状态下储水容器常压、储气容器高压。

    ②泵式由储水箱、过滤器、泵组、集流管、安全泄压装置、控制阀、喷头、管道、连接管件及压力开关、探测器、报警控制器等部件组成的自动灭火系统。该系统备用状态下储水箱存储灭火所需全部水量。

    ③瓶组与泵结全式由储水箱、过滤器、泵组、储水容器、储气容器、单向阀、集流管、安全泄压装置、控制阀、喷头、管道、连接管件及压力开关、探测器、报警控制器等部件组成的自动灭火系统。

    5、按保护场所的具体要求可设计为单元独立系统和组合分配系统

    ①单元独立系统是用一套灭火系统保护一个防护区或保护对象。

    ②组合分配系统是用一套灭火系统保护2个或2个以上的防护区或保护对象。

    七、细水雾灭火系统适用范围

    细水雾灭火系统可以有效扑灭以下火灾：

    A类：对一般A类火灾均有效，且对于A类火灾中最不易被一般洒水喷头扑灭之深层火灾，以其迅速的吸热速度与气雾笼罩隔绝氧气之功能，亦具极佳之灭火功效；

    B类：干粉仅对平面之油池火灾（poolfire）有效，而细水雾无论是平面之油池火灾(poolfire)或喷溅（喷射）燃烧的油火灾（sprayfire）均有极佳之灭火功效；

    C类：细水雾系统可用于电力设备之火灾防护，若水源再经去离子处理（使成为软水），更可防止灭火时空气潮湿所可能引起的放电游离现象。

    另外，还可以用来抑制火、控制火、预防火灾蔓延、控温、降尘。

    细水雾系统不能直接应用于有遇水即发生爆炸性或会产生大量有害物质的化学反应等材料的场合，如锂、钾、镁、钛、锆、铀等金属或其化合物。细水雾系统不能直接应用于有低温液化气体的场合（如液化天然气）。

    适用的特殊场所

    机舱：飞机应避免客舱、货舱与机械室设置不同系统之灭火设备，徒增载重与经济投资。此外尚须考虑飞机无法载运过多水源，且灭火时乘客亦无法撤离，故需考虑灭火药剂之毒性、环保问题、设备之重量、水源之容积及需同时适用A、B、C类火灾。细水雾灭火系统便同时符合这些需求，在长条型的机舱中适当地予以分区设计，更可将水源缩减至最少。飞机火灾最严重者为落地碰撞，在油箱靠近乘客之机舱所设的细水雾灭火设备，可迅速吸收油箱燃烧之辐射热，保护乘客之安全。

    船舱：根据国际海事组织公约要求，从2002年7月1日起，强制要求新造船上的A类机器处所必须配备细水雾灭火系统，从2005年起，对所有的旧船进行改造。这项规定使得细水雾灭火系统的研究及应用更为积极。

    航船上各式可燃物充斥，如何选择一套适合各种型态之灭火设备，以免同一艘船上设有多种自动灭火设备，系统无法相互支持及维护不便之问题；且考虑船只对减轻设备载重之需求。细水雾灭火系统可说是完全符合上述之要求，故能在各种哈龙替代品中有其独特的市场需求。

    潜艇：潜艇于战时潜沉于海面下，遭受攻击起火时最直接的问题是迅速灭火以维持续战能力，故其灭火设备考虑之问题有下列几种：

    药剂危害性：药剂应无毒性，灭火浓度需无窒息性，如此人员才能于灭火后迅即各就岗位，甚至于灭火时人员完全不撤离。

    灭火后排放：潜艇于海面下，灭火后的热烟及灭火生成物的排放是一大因扰，应选用灭火后免排放废气之灭火系统。

    载重：过重的灭火设备及药剂会影响潜艇的机动性，故应选用不占空间与需求量小的设备及药剂。

    适合各类火灾：与一般场所相同潜艇内亦随地充斥A类可燃物，而潜艇控制室可能为C类火灾，若为柴油动力系统则轮机房内尚有B类火灾，故仍应选用同时适合A、B、C类火灾之灭火设备。

    细水雾灭火系统由于同时具备上述四项需求，故早期即为舰艇防火设计者所青睐，于近年来才逐渐推广至一般场所。

    油浸变压器：油浸变压器以水雾系统防护已有多年的历史。以前主要用的是水喷雾系统。随着细水雾灭火系统之研发，最近国内已有以细水雾系统防护室内油浸变压器的设计示例。

    图书馆、档案馆：细水雾以其极小的耗水量，对图书、档案资料无污染、无破坏等特点，更适合于对图书馆、档案馆的消防保护。

    八、细水雾的应用条件和要求

    1、细水雾灭火系统储水容器应充装洁净淡水。（一般采用工业蒸馏水或经过处理的可饮用水）

    2、防护区结构及门、窗的耐火极限不应低于0.50h，吊顶的耐火极限不应低于0.25h。（这是为了防止防护区外的火灾蔓延到防护区内，因此要求防护区的隔墙和门窗等应有一定的耐火极限。同时要求在发出火警至灭火的一段时间内，建筑构件不会受到损坏，以确保防护区的密闭性，不会造成灭火剂流失，影响灭火效果。）

    3、细水雾灭火系统启动前，所设的通风机、排烟机、送风机及其管道中的防火阀、排烟防火阀应自动关闭。人员确认灭火后宜启动排烟机排烟。（这是因为向一个正在通风的防护区释放细水雾灭火剂，灭火剂随着排出的空气很快流出防护区，使防护区内达不到设计的灭火剂要求，严重影响灭火效果；另外，防护区的火灾还有可能通过风道蔓延。）

    4、细水雾系统喷雾灭火前，必须切断可燃、助燃气体的气源。（这是为了避免火灾扩大，防止淡化灭火剂喷射强度，影响灭火效果。）

    5、在喷嘴头与保护对象之间喷头喷射角范围内不应有遮挡物。（这是因为在喷头射流的范围内存在遮挡物，会严重影响喷射效果，以致影响灭火效果。）

    6、防护区的门应采用防火门，向疏散方向开启，并能自动关闭。（这是为了防止在紧急情况下门打不开，影响人员疏散。同时要求人员疏散后门能自动关闭，以利于防护区内细水雾灭火剂保持一定的灭火喷水强度，防止灭火剂流失，影响灭火效果。还可避免因某种原因而被困在防护区的人员，能从防护区内将门打开顺利撤离。防护区自动关闭门的设计，强调当门关闭后，在如何情况下都能从防护区内部打开。）

    7、细水雾灭火系统设备应设置在环境温度4-50℃的专用设备间内。（这是因为温度太低水会结冰，温度过高会使储罐内的水温升高，产生汽化和热交换，并可能产生水垢影响水质。设置在专用房间是使灭火系统设备避免受到恶劣天气条件的影响或遭到其它机械损害。同时便于人员管理和维护。）

    九、喷头布置和选择

    喷头的布置应覆盖被保护危险物的表面，喷头数量应根据单个喷头覆盖面积、应用高度、间距与保护对象来确定，布置方式应遵循细水雾覆盖保护对象的原则，同时满足喷雾强度要求。

    1、应根据防护区高度、面积、火灾类型、被保护对象外型及灭火系统类型合理选择喷嘴。

    2、全淹没系统喷嘴宜按矩形、正方形或菱形均衡布置在防护区顶部，对于高空间宜分层布置。

    3、局部系统喷嘴宜均衡布置在被保护物体周围，对于较高物体应分层布置。

    十、灭火所需供水量

    灭火所需供水量确定方法如下：

    单个喷头的流量q=k

    （单个喷头的流量等于喷头流量特性系数乘与10倍的喷头工作压力的平方根）

    P—喷头压力Mpa

    K—喷头流量特性系数

    系统设计流量Qj=1/60

    （系统设计流量等于系统启动后同时开启水雾喷头的流量之和）

    Qj—系统的设计流量（L/s）

    N—系统启动后同时喷雾的水雾喷头的数量

    Qi—水雾喷头的实际流量（L/min），应按水雾喷头的实际工作压力

    系统用水量

    W=QjXt（L）

    W—系统用水量（L）

    T—细水雾喷射时间（min）

    （系统用水量等于系统设计流量乘与细水雾喷射时间）

    系统储水量

    Wc=W（L）

    预置细水雾灭火系统储水量，必须根据生产厂家的技术标准确定。

    泵组式细水雾灭火系统

    水箱储水量WC=（1.1-1.3）W（L）

    十一、设计喷雾强度和持续喷雾时间

    设计喷雾强度和持续喷雾时产不应小于下表的规定：

    细水雾与其它气体灭火剂性能对比

    ODP—臭氧层的损耗潜能值GWP—温室效应潜能值

    十二、细水雾与其它气体灭火剂性能对比

    1、细水雾自动灭火系统以易取、廉价的水为灭火剂，对人和环境没有任何危害，同时也避免了哈龙等气体在灭火时，因高温而产生对人体有害的气体，并具有洗虑烟雾中有毒成分及降尘的功能，有利于火灾现场人员的逃生。是绝对的绿色环保产品。

    2、细水雾自动灭火系统的用水量小，仅为常规喷淋系统用水量的十分之一，水清、渍损失极小。火灾后的清理工作量小，并在尽可能短的时间内可恢复操作。

    3、程安装方便，管道相对来讲通径很小，且均采用了活接头方式。

    4、由于冷却为主要灭火机理，灭火后不会复燃。

    5、细水雾灭火系统在备用状态是,水容器为常压，克服了气体系统难以解决的储存泄漏问题，工程应用十分便捷，日常维护工作量和费用较气体系统大大降低。

    6、全淹没细水雾灭火系统不能得同于全淹没气体灭火系统，与全淹没气体灭火系统相比，细水雾的灭火能力更多地依赖于喷头工作参数的选择以及与保护对象相对位置的确定。就目前细水雾产品还达不到将细水雾雾滴均匀地分布于整个被保护空间。

    7、根据试验证明细水雾灭火系统灭遮挡火有很大的难度,当在喷头和火焰之间放置障碍物时,火焰附近的温度不能很快地降下来，灭火时间将有很大变化，有时将不能达到灭火目的。这是由于障碍物的阻挡作用使细水雾在障碍物的表面沉积下来,减少了水雾的数量和动量所致。

    8、细水雾灭火系统的性能主要取决于两个能力。一个是其产生足够小的水滴的能力，一个是将足够数量的水分布到整个空间的能力。这两种能力又受液滴大小、速度分布、冲量以及喷头几何特性等因素的影响，同时也受保护对象的几何形状和被保护空间大小等其它客观因素的影响。如何提高上述两个能力，将是细水雾灭火系统应用和发展的关键。