一种超高层建筑灭火系统及灭火方法
技术领域
本发明涉及消防设备技术领域，尤其涉及一种超高层建筑灭火系统及灭火方法。
背景技术
随着我国经济社会的高速发展和城镇化速度加剧，越来越多的城市开始修建超高层建筑用以缓解城市人口密集的状况，近年来中国超高层建筑建设速度惊人。截止2017年底，全国超过200米高层建筑的数量为955幢，年增长率为96％。由于超高层建筑高度越来越高、体量越来越巨大，建筑形式、结构、建筑功能及其材料向多样化发展，火灾风险也随之增大。现有的针对超高层建筑火灾的消防装备，主要是消防登高车和室内消火栓。目前，消防登高车的最大救援高度仅能到达100余米。超高层建筑发生火灾，灭火用水量比较大，有时需要达到100升/秒以上。经灭火演练测试，三台大功率消防车串联，通过水泵接合器供水，高度只能达到160米，对于高于160米的楼层就无法大量外供消防用水。目前，按标准要求，建筑内布置有室内消火栓，据统计，该设备完好率普遍较低，并且水作为灭火介质，灭火效率低，使用范围窄。因此，遇到超高层火灾事故发生时，往往由于现有灭火设备能力不足，对初起火灾不能有效灭火。而且由于超高层建筑火灾的烟囱效应，往往火灾蔓延较快，如不能快速灭火，将可能造成巨大的生命和财产损失。
压缩空气泡沫是目前全球公认的高效灭火剂，其灭火效率是传统泡沫的4-5倍，是水的7-10倍。压缩空气泡沫具有很强的附着性，在垂直光滑的表面也具有很好的附着效果，能有效灭火并持续隔热降温。由于压缩空气泡沫灭火的高效性，能在更短的时间内完成火灾扑救，用水量也大大降低。压缩空气泡沫中存在大量的压缩空气，所以在同等流量下压缩空气泡沫比纯水和泡沫溶液的重量都要轻，这就使灭火时操作人员不需要耗费太大的体力，普通人员就可以直接操作灭火，减少对专业消防员的依赖。由于空气的存在，压缩空气泡沫与管道内壁之间的摩擦力非常小，管道压力损失也非常小。根据南宁市公安消防支队在南宁龙光大厦实测数据，压缩空气泡沫可以垂直向上输送至300米左右的高度。若超高层建筑发生火灾的位置高于300米，现有的城市主战车已经无法将压缩空气泡沫从楼下快速输送到着火楼层。另外，压缩空气泡沫析液时间长，可长时间覆盖在燃烧物体的表面，对于A类火灾、B类火灾以及具有A、B类混合火特征的火灾都具备较高的灭火效能。
所以，为解决超高层建筑灭火问题，在超高层建筑中应用压缩空气泡沫进行灭火，将压缩空气泡沫发生装置放置在楼顶或者避难层位置，同时建筑底部也留有快速接口，便于城市主战车接入，这种固移结合、上灌下供的方式是解决超高层建筑消防技术手段的发展方向之一。目前，国内外尚未有相关的技术研究。基于此，如何设计一种超高层建筑灭火系统及灭火方法是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种超高层建筑灭火系统及灭火方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种超高层建筑灭火系统，包括：
用于产生压缩空气泡沫的压缩空气泡沫发生装置，所述压缩空气泡沫发生装置布置于楼梯间顶部；
和所述压缩空气泡沫发生装置连接，用于对所述压缩空气泡沫发生装置提供水源的消防水箱；所述消防水箱布置于楼顶；
和所述压缩空气泡沫发生装置连接，用于对所述压缩空气泡沫发生装置提供泡沫原液的泡沫液箱；所述泡沫液箱布置于楼顶；
和所述压缩空气泡沫发生装置连接，用于输送压缩空气泡沫的管路系统；所述管路系统布置于楼内；
和管路系统连接，用于输出压缩空气泡沫进行灭火的压缩空气泡沫消火栓箱；所述压缩空气泡沫消火栓箱布置于各个楼层内。
优选的，所述的一种超高层建筑灭火系统，所述压缩空气泡沫发生装置上设置有用于控制压缩空气泡沫发生装置工作状态的控制器、进水口、泡沫原液进口和压缩空气泡沫出口；所述进水口和消防水箱连接；所述泡沫原液进口和泡沫液箱连接；所述压缩空气泡沫出口和管路系统连接。
优选的，所述的一种超高层建筑灭火系统，所述管路系统包括第一开关阀、立管、横管、分区控制阀、第二开关阀、接合器、第三开关阀；所述立管设置于楼内，其上端和压缩空气泡沫发生装置连接，下端连通至最下端楼层；所述第一开关阀设置于立管的顶端和压缩空气泡沫发生装置之间；每层楼层都设置有所述横管；所述横管的一端和立管连接，另一端设置于其所在楼层的压缩空气泡沫消火栓箱内；设楼层每20层为一个分区，所述分区控制阀设置于分区内的立管上；所述第二开关阀、接合器、第三开关阀都设置于立管的底端，且沿出液方向依次设置。
优选的，所述的一种超高层建筑灭火系统，所述横管位于压缩空气泡沫消火栓箱内的部分设置有手动蝶阀；所述横管位于压缩空气泡沫消火栓箱内一端拆卸式安装有消防水带；所述消防水带远离横管的一端拆卸式安装有压缩空气泡沫枪。
优选的，所述的一种超高层建筑灭火系统，所述消防水带通过快速接头和横管及压缩空气泡沫枪拆卸式连接。
优选的，所述的一种超高层建筑灭火系统，所述灭火系统还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括信号控制线、手动按钮、控制盘，每层的所述压缩空气泡沫消火栓箱内都设置有手动按钮；所述手动按钮、控制器、第一开关阀、分区控制阀、第二开关阀、第三开关阀以及手动蝶阀通过信号控制线和控制盘连接；所述控制盘设置于消防控制室内。
优选的，所述的一种超高层建筑灭火系统，所述灭火系统还包括柴油发电机组。
一种超高层建筑灭火系统的灭火方法，包括以下步骤：
A.正常情况下，超高层建筑压缩空气泡沫系统处于带电状态，各阀门处于关闭状态，柴油发电机组处于关机状态，压缩空气泡沫发生装置处于待机状态；
B.当某一楼层发生火灾时：
①启动灭火系统；
②灭火系统接收启动信号后，启动所述压缩空气泡沫发生装置，并打开所述第一开关阀；同时，打开着火楼层以上的所有分区控制阀；压缩空气泡沫快速进入相应着火区域内的主管路和支管路，灭火人员打开消火栓箱，取出并连接消防水带和压缩空气泡沫枪，再连接消防水带至横管，开启所述手动蝶阀就可以进行针对性灭火；
③当灭火完毕后，现场人员按下压缩空气泡沫消火栓箱内的手动按钮，向电气控制系统发送停止信号，或者经消防控制室人员确认后，通过控制盘向电气控制系统发送停止信号，所述压缩空气泡沫发生装置停止工作；
C.当需要使用城市主战车向灭火系统内供压缩空气泡沫时，城市主战车压缩空气泡沫出口与接合器对接，开启第二开关阀，灭火系统接收楼层启动信号，确定着火楼层的位置，当该灭火系统检测到所述第二开关阀开启，打开着火楼层以下的所有所述分区控制阀；压缩空气泡沫快速进入相应着火区域内的主管路和支管路，灭火人员打开消火栓箱，取出并连接消防水带和压缩空气泡沫枪，再连接消防水带至横管，开启所述手动蝶阀就可以进行针对性灭火；
D.对所述管路系统进行清洗，电气控制系统控制所述压缩空气泡沫发生装置，此时所述压缩空气泡沫发生装置只输出水，同时打开着火楼层以上的所有所述分区控制阀，并关闭着火楼层以下的所有所述分区控制阀，使压缩空气泡沫发生装置输出的水由所述压缩空气泡沫枪流出；清洗完成后，电气控制系统关闭所述压缩空气泡沫产生装置，关闭各个阀门，灭火系统恢复正常情况下的初始状态。
优选的，所述的超高层建筑灭火系统的灭火方法，所述①中灭火系统的启动方法为楼顶现场启动、压缩空气泡沫消火栓箱内手动按钮启动、消防控制室控制盘启动中的一种。
本发明的优点在于：本发明超高层建筑灭火系统在给超高层建筑消防灭火提供高性能的压缩空气泡沫的同时，能快速将压缩空气泡沫输送到超高层建筑任意楼层，具有输送范围广、灭火效率高、施工成本较低、电气控制系统简单等优点。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明管路系统结构示意图；
图3为本发明楼层专用压缩空气泡沫消火栓箱示意图；
图4为本发明控制原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，参见各附图，一种超高层建筑灭火系统，包括：布置于超高层建筑楼梯间顶部的压缩空气泡沫发生装置1(采用现有技术中的压缩空气泡沫发生装置，如已取得的中国专利201910245492.3中公开的超高层建筑用压缩空气泡沫装置及应用在其上的控制系统)、布置于楼顶的消防水箱2和泡沫液箱3、布置于楼内的管路系统4、电气控制系统5、压缩空气泡沫消火栓箱6、柴油发电机组7；所述压缩空气泡沫发生装置1包括：控制器101、进水口、进泡沫液口和压缩空气泡沫出口，接口均采用市售消防用快速接头；所述控制器101为所述压缩空气泡沫发生装置1的控制器，控制压缩空气泡沫发生装置1工作状态；
如图1所示，所述消防水箱2用于储存消防用水，通过水管与所述压缩空气泡沫发生装置1进水口连接，为所述压缩空气泡沫发生装置提供水源；所述泡沫液箱3用于储存泡沫原液，通过泡沫管与所述压缩空气泡沫发生装置1进泡沫液口连接，为泡沫泵提供泡沫原液；所述压缩空气泡沫发生装置1的压缩空气泡沫出口与所述管路系统连接；所述管路系统用于输送压缩空气泡沫。所述电气控制系统5用来控制各阀门的开启关闭和所述压缩空气泡沫发生装置1的开启关闭，以及进行相应控制回路的逻辑运算。所述压缩空气泡沫消火栓箱6布置于每层楼道位置，根据楼层面积及消防水带确定位置及数量，与所述管路系统相连，用于灭火人员对压缩空气泡沫的释放灭火。所述柴油发电机组7与所述压缩空气泡沫发生装置1相连，用于提供备用电源。
所述压缩空气泡沫发生装置1是一种以电动机驱动水泵、泡沫泵和空压机，实现压缩空气泡沫产生与输送的工作；本发明通过所述压缩空气泡沫发生装置1产生压缩空气泡沫，并通过所述管路系统4实现压缩空气泡沫快速输送至任意着火楼层；该灭火系统采用超高层建筑内专用消防用电提供动力，保证在建筑发生火灾时，该灭火系统能够不受其它电源断电干扰工作；所述柴油发电机组7作为备用电源，确保在所有电力系统全部损坏的情况下，该灭火系统还能够持续工作。
如图2所示，所述管路系统包括第一开关阀401、立管402、横管403、分区控制阀404、第二开关阀405、接合器406、第三开关阀407；所述压缩空气泡沫发生装置1与所述第一开关阀401相连，所述第一开关阀401与设置于超高层建筑内直通上下的所述立管402相连；所述第一开关阀401用于控制所述压缩空气泡沫发生装置1与所述立管402的通断，实现总的压缩空气泡沫的输送与关闭；所述横管403在每层楼位置从所述立管402引出；所述横管403另一端进入所述压缩空气泡沫消火栓箱6；根据消防规范，超高层建筑内须每隔20层设置一套分区控制阀404，用于实现分区灭火；所述分区控制阀404设置在所述立管402上，每个所述分区控制阀404都带有唯一编号，便于识别和监控；所述第二开关阀405设置在所述立管402底部，用于在所述接合器不使用的情况下，隔绝所述接合器；所述接合器406从所述立管402引出，设置在所述第二开关阀405之后，用于快速连接移动式压缩空气泡沫发生装置(城市主战车)；所述第三开关阀407与所述立管402最下端相连，出口引出到排污渠，用于排空灭火后的剩余灭火剂。所述第一开关阀401、若干个分区控制阀404、第二开关阀405、第三开关阀407应具有现场手动和远程电控功能。
如图2所示，所述电气控制系统5包括：信号控制线501、手动按钮502、控制盘503；压缩空气泡沫消火栓箱6内的所述手动按钮502和管路系统4中的第一开关阀401、若干个分区控制阀404、第二开关阀405、第三开关阀407等通过所述信号控制线501与所述控制盘503相连；所述压缩空气泡沫产生装置1通过所述信号控制线501与所述控制器101相连；所述手动按钮502置于每个所述楼层压缩空气泡沫消火栓箱6内，并具有编号，开启或者关闭状态可在所述控制盘上显示，便于识别和监控；所述控制盘503配置大型触摸屏，显示所述手动按钮502和所有楼层带编号电动阀的开启或者关闭状态；所述控制盘503置于首层消防控制室内，作为信息和指挥平台，用于监控和控制超高层建筑内该灭火系统的各项工作，为消防灭火救援指挥人员提供信息收集和指挥灭火的作用；所述控制盘503采用JB-QG-GST5000型火灾报警控制器(联动型)立柜式，其可配置多块64路手动消防启动盘，完成对总线制外控设备的手动控制，并可配置多块14路多线制控制器，完成对消防控制系统中重要设备的控制，所述JB-QG-GST5000型火灾报警控制器(联动型)立柜式连接至超高层建筑楼层火灾监控系统(现有技术，超高层建筑必备的监控系统)。
如图3所示，所述压缩空气泡沫消火栓箱6包括：手动蝶阀601、快速接头602、压缩空气泡沫枪603、消防水带604；所述横管403另一端进入压缩空气泡沫消火栓箱6后，连接所述快速接头602；快速接头602采用市售消防用快速接头；所述手动蝶阀601安装在所述横管403与所述快速接头602之间，实现压缩空气泡沫从所述快速接头602流出的开关作用；所述手动蝶阀采用市售带开启蜂鸣器报警功能的手动蝶阀，便于巡检人员检查阀门开关状态或者避免闲杂人员误操作开启阀门；所述手动蝶阀601与所述快速接头602安装在所述压缩空气泡沫消火栓箱6内；所述压缩空气泡沫专用枪603置于所述压缩空气泡沫消火栓箱6内；所述消防水带604置于所述压缩空气泡沫消火栓箱6内，发生火灾时，将所述消防水带604一端连接所述快速接头602，另一端连接所述压缩空气泡沫专用枪603，操作人员手持所述压缩空气泡沫专用枪603进行针对性灭火。
一种超高层建筑灭火系统的灭火方法，步骤如下：
A、正常情况下，超高层建筑压缩空气泡沫系统处于带电状态，各阀门处于关闭状态，柴油发电机组处于关机状态，压缩空气泡沫发生装置处于待机状态。
B、当超高层建筑某一楼层发生火灾时，采用如下系统启动模式：
①楼顶现场启动，当消防设备管理人员在楼顶附近时，或消防人员准备从顶楼进入建筑待实施灭火时，可现场按下系统启动按钮，该灭火系统接收启动信号后，启动所述压缩空气泡沫发生装置1，并自动打开所述第一开关阀401。随后，通过消防控制室确认着火楼层，手动打开着火楼层以上的所有所述分区控制阀404。
②压缩空气泡沫消火栓箱6内手动按钮启动，当某一楼层着火，现场人员或消防人员确认需要启动灭火系统时，可按下手动按钮502，发送启动信号给该灭火系统；
③消防控制室控制盘503启动，当某一楼层着火，现场人员或消防人员不能现场有效处置，可先进行报警给消防控制室，消防控制室相关操作人员可按下所述控制盘503上的按钮发送启动信号给灭火系统；
④消防控制室报警联动启动，可在控制盘上外接独立于超高层建筑本身自带的火灾监测报警系统，确保该灭火系统运行不受其它系统干扰，该灭火系统也可与超高层建筑原有火灾监测报警系统联网，当超高层建筑内某一楼层有火情发生，火灾监控报警系统发送启动信号给该灭火系统。
该灭火系统接收启动信号后，启动所述压缩空气泡沫发生装置1，并自动打开所述第一开关阀401。同时，打开着火楼层以上的所有所述分区控制阀404；
另外，当需要使用城市主战车向超高层建筑内供压缩空气泡沫时，控制路径如下：城市主战车压缩空气泡沫出口与所述接合器406对接后，开启第二开关阀405。该灭火系统接收楼层启动信号，通过识别定位，确定着火楼层的位置。当该灭火系统检测到所述第二开关阀405开启，打开着火楼层以下的所有所述分区控制阀404；
C、一定时间内，压缩空气泡沫就快速进入相应着火区域内的主管路和支管路，灭火人员打开消火栓箱，取出并连接消防水带和专用压缩空气泡沫枪，再连接消防水带至快速接头，开启所述手动蝶阀601就可以进行针对性灭火；
D、当灭火完毕后，现场人员按下压缩空气泡沫消火栓箱内的手动停止按钮，向电气控制系统发送停止信号，或者经消防控制室人员确认后，按下停止按钮，所述压缩空气泡沫发生装置1停止工作；如需对所述管路系统4进行清洗，由消防控制是操作人员按下所述控制盘503上的清洗按钮，所述电气控制系统5启动所述压缩空气泡沫发生装置1的清洗模式，此时所述压缩空气泡沫发生装置1只输出水，同时打开着火楼层以上的所有所述分区控制阀404，并关闭着火楼层以下的所有所述分区控制阀404。清洗时，管路内的水还是由所述压缩空气泡沫专用枪603流出；
清洗完成后，所述电气控制系统5关闭所述压缩空气泡沫产生装置1，灭火系统恢复正常情况下的初始状态。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
