于东兴，李 毅，李树超，杨丙杰，刘 欣，韩光
(应急管理部天津消防研究所，天津300382)
摘要：为了进一步扩大低温场所湿式自动喷水系统的应用 范围，提出了电伴热湿式自动喷水系统及防冻液湿式自动喷水系 统。分别介绍了两者的系统姑构、国内外研究现状、特点及适用场 所等，比较了两者的优缺点。研究可为低温场所自动喷水灭火系
统的设计提供技术参考。
关键词：低温场所；自动喷水灭火系统；湿式系统；电伴热系
统；防冻液系统
中图分类号：X924.4,TU892 文献标志码：A 文章编号：1009-0029(2019)07-0958-03
随着经济及物流产业的发展，冷库、未采取取暖措施 的车库、仓库等发展迅速，因其火灾荷载大，一旦发生火 灾，扑救困难，同时会造成重大的财产损失。该类低温场 所通常需设置自动喷水灭火系统，釆用常规湿式系统有冻
管风险，一般釆用干式系统和预作用系统。干式系统启动 后有排气充水的过程，系统启动慢且作用面积是湿式系统 的1.3倍，提高了供水系统的相关要求。釆用火灾自动报
警系统和充气管道压力开关启动的预作用系统，由于不能 保证闭式喷头动作前管道充满水，存在与干式系统相同的
缺点。此外，GB 50087-2017«自动喷水灭火系统设计规
范》第4.2.7条规定，部分仓库场所宜设置采用早期抑制快 速响应(ESFR)喷头的自动喷水灭火系统，而ESFR 喷头 仅适用于湿式系统，不能用于干式系统或预作用系统。
为了进一步扩大湿式系统的应用范围，解决低温仓 库、地下车库等场所的消防安全问题，国内外相关研究机 构针对如何将湿式系统应用于低温场所开展了相关研究，
提出了低温场所电伴热湿式系统及防冻液湿式系统。
1电伴热湿式系统1.1系统结构
电伴热技术相对比较成熟，在工业和生活中已经得到 了广泛应用，如路面除冰、屋顶融雪、室内地面加热等。电 伴热湿式系统是指在湿式系统配水管路及附件上缠绕电
伴热带用来补充管道热量散失，并且管路外附加保温材料
的湿式自动喷水灭火系统。其基本原理为将电伴热带贴 附在湿式系统消防管道外侧，通过电加热，将热量传导给 管道内消防水，配合管道外保温层，补偿并保持管道内水 温达到4乜以上，防止管路中水发生冻结。
如图1所示，以一小型户外车库为例说明电伴热系统 的组成。电伴热系统主要由湿式系统(湿式报警阀、配水
干管及支管、洒水喷头)、电伴热带、保温层、监控系统等组 成。其常见消防管道结构如图2所示，电伴热带用玻璃纤 维带固定在湿式系统的管路及其附件上，保温层包裹在管
路外。电伴热带通常采用自调控伴热带，其功率会随着环 境温度发生变化，当温度升高时，单位长度的自调控伴热
沃德事带功率减低，这样在实际使用中降低了能耗，同时不会造 成过热烧损。
1.环境温度传感器；
2.电伴热带连接件；
3.儈路保温层；
4.电伴热带连接件：
5.管路；&电伴热带连接件；7.湿式报警阀;
8.管路温度传感器；9.洒水喷头；10.电伴热控制盘;
11.火灾报警控制器：12.电源分配器
图1电伴热湿式系统结构
1.铝箔防潮层；
2.保温隔热层；
3.玻璃纤维固定带;
4.电伴热带；
5.消防管路 图2电伴热湿式系统管路结构
1.2设计及应用
电伴热湿式系统的关键设计步骤为电伴热带功率的 选取，其依据是单位长度管路的热量损失。管道内的消防
水处于静止状态，消防水与管道内壁之间的热对流可以忽
略。因此，管路损失的热量包括两部分：一部分是热传导 过程，即管路中消防水的热量通过热传导传递至管路保温
层外表面：另一部分是热对流过程，即管路保温层外表面 与空气之间的热对流。
计算得出单位面积散热功率后，结合管道直径选取一 定安全系数，确定电伴热带单位长度的功率，选取适合型
基金项目：应急管理部天津消防研究所基科费项目(2017SJ-A-31)
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Fire Science and Technology,July 2019,Vol 38,No.
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号的电伴热带，根据电伴热带的长度，确定相应的电气附 件，即可完成电伴热系统的设计。
电伴热湿式系统技术成熟、结构简单、设计施工方便， 可以在系统中局部使用，应用灵活，方便建筑后期的改扩
建。由于带电运行，系统管网较大时耗电量大、长期运行
成本高。
2防冻液湿式系统2.1系统结构
防冻液湿式系统是指在湿式系统的管路中添加防冻
液以防止冻管，当喷头动作后先喷防冻液再喷水的自动喷
水灭火系统。NFPA13-2016《自动喷水灭火系统安装标 准》中规定了防冻液湿式系统的典型结构，主要在湿式系
统结构的基础上增加了防冻液加注装置及防止防冻液倒 流的止回装置。防冻液主要采用丙二醇或丙三醇溶液。
2.2国内外研究现状
NFPA 早在1940年就对防冻液系统的应用作了相关
技术规定，当时并没有规定防冻液的体积分数。近年来， 几起在火灾中喷洒防冻液造成轰燃或爆炸的事故引起了 人们的广泛关注，如2009年美国加利福尼亚州出租公寓
的厨房发生火灾，防冻液湿式系统动作，当体积分数为
72%的防冻液喷洒在火焰上时瞬间发生爆炸。针对防冻液 湿式系统，NFPA 进行了一系列的研究，研究包括防冻液
喷洒后的可燃性、防冻液湿式系统的灭火有效。
针对防冻液可燃性.NFPA 开展了一系列实体试验， 如图3所示。
喷头
管路
至水貂火源§
£2.4 m 6 E
2019年度作品回顾I z
(a)主视图
图3防冻液可燃性试验布置
试验在量热器下进行，通过固定在不同高度、不同型
号的喷头向特定功率的火源喷洒不同体积分数的防冻液， 测试火源功率的变化，确定防冻液是否被引燃。试验模拟
了家用场所和非家用场所，火源为正庚烷喷雾火，功率分 别为1.4、3.0MW 。试验结果表明，影响防冻液可燃性的
主要因素是防冻液体积分数及喷头型号。当丙二醇防冻
液体积分数不超过40%或丙三醇防冻液体积分数不超过
50%时，其基本不会被引燃；防冻液流量相同的条件下，喷
头流量系数越小，热释放速率增长的越大；喷头高度对防
冻液可燃性有一定影响，但影响不大：防冻液温度对防冻 液可燃性基本无影响。
针对防冻液灭火有效性，NFPA 采用UL 1626标准 中的火灾试验模型(见图4)在不同条件下进行试验，比较
分析了不同体积分数防冻液、不同压力、不同喷头对防冻 液灭火效能的影响。试验结果表明：体积分数不超过40%
代理服务的丙二醇和体积分数不超过50%的丙三醇均符合
UL1626中的灭火性能要求，且与单独用水灭火有相似的
特性。
2.3应用分析
我国对防冻液湿式系统的研究较少，相关标准规范中
未对防冻液湿式系统的设计做相应规定，根据NFPA 13 的相关规定，由于湿式系统用防冻液要求使用出厂时配置中国公路学报
好的指定体积分数防冻液，不允许施工现场加水配置防冻
液，并且系统年度检测时，需开启末端试水装置进行功能 测试，测试后需补充防冻液。因此，防冻液湿式系统需考 虑一定的经济成本，不适用于管路容积较大的系统。此
外，防冻液湿式系统在施工、维保、检测时，比常规湿式系 统多一些注意事项，如当采用下垂型喷头时，施工结束时 应用防冻液进行水压和密封试验，并需定期检测防冻液凝
固点等。
3结论
(1) 电伴热带系统适用于户外车库、地下车库、小型冷
库等有冻管危险的低温场所或车库入口、隧道入口等局部洪华美
有冻管危险的场所，系统设计施工简单，灵活可靠。
(2) 总结了国内外防冻液湿式系统的研究现状，其适
用于住宅、小型车库、电梯机房等易发生冻管的场所，当管
路容积较大时，应考虑其经济性。
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谒防科•孚与枚术2019年7月第38卷第7
期
灭火系统设计
两种管材的简易喷淋系统对比试验研究
熊筠，李明轩，冯小军
(应急管理部四川消防研究所，四川成都610036)
摘要：针对老旧小区、自建房、出租房等场所设置的简易自动喷水灭火系统开展实体试验，测试三丙聚乙烯管和薄壁不锈钢管简易灭火系统餡灭火效果。结果表明，薄壁不锈钢管道简易自动喷水灭火系统在火灾中自身性能稳定，没有受到火灾的破坏，及时控制并成功扑灭了火灾。PPR管道简易灭火系统不能及时控制火灾，造成火势扩大，楼梯间温度不断升高，系统管道自身被高温炙烤破坏。
关键词：塑料管道;PPR管；薄壁不锈钢管；简易自动喷水系统；实体火实验
中图分类号：X924.4,TU892文献标志码：A
文章编号：1009-0029(2019)07-0960-03
我国很多地区的老旧小区、自建房、出租房以及一些“九小”、“三小”等中小型场所发生的火灾案例表明，这类场所由于受到消防规划、经济条件、安全意识等多方面的限制，各类设施不完善，缺乏消防保护，一旦发生火灾，初期火灾不能及时得到控制，小火酿成大火，最终造成人员伤亡和财产损失。
为防止火灾事故发生，国内部分地区在这些场所设置了简易自动喷水灭火系统，系统普遍使用塑料管道。塑料管道本身耐火性能低，只有氯化聚氯乙烯塑料管进行过相关火灾试验，被用于自动喷淋系统，并且在GB50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》和GB/T5135.19—2010《自动喷水灭火系统第19部分塑料管道及管件》标准中有明确规定，但也提到其他塑料管道可以参照使用。
1试验目的
对于无规共聚聚丙烯(PPR)管，其在火灾中管道自身的安全性及喷水灭火效果尚未开展实体火灾试验，而课题组提出的基于薄壁不锈钢管道的简易灭火系统也未在简易自动灭火系统中应用过，其在火灾中的表现需要实体火灾试验验证。课题组对两种管道的简易灭火系统开展了实体火灾试验研究，并对两种管道简易灭火系统的控火、灭火效果、管道受损情况进行对比，验证其有效性、可靠性。
2试验场地布置
试验在应急管理部四川消防研究所高层实验塔一楼楼梯间内进行，对楼梯间进行了防火保护，安装了
管道、喷头、独立式烟雾探测报警器。试验区域共布置了3只喷头，并设置了压力表和阀门等，试验区域喷头及独立式感烟探测器布置情况，如图1所示。管道布置现场情况，如图2所示。供水直接从实验室的供水系统引入，试验用简易系统入口压力为0.20〜0.35MPa，属于市政供水压力正
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Application technology analysis of wet pipe sprinkler systems used in low temperature area YU Dong-xing,LI Yi,LI Shu-chao,
YANG Bing-jie,LIU Xin,HAN Guang
(Tianjin Fire Research Institute of MEM,Tianjin300382, China)Abstract:In order to furtherly expand the application of wet pipe sprinkler system in low temperature area,electrical heat tracing sprinkler system and antifreeze sprinkler system were put forward. The system structure,study status in China and other countries, and suitable place were introduced,and the advantage and disadvantage were compared.The study can provide technical support for design of sprinkler system used in low temperature areas.
Key words:low temperature area；sprinkler system；wet pipe sprinkler system；electrical heat tracing sprinkler system；antifreeze sprinkier system
作者简介：于东兴(1987-)，男，河北保定人，应急管理部天津消防研究所检测中心助理研究员，主要从事新能源火灾灭火技术、自动喷水灭火系统应用技术研究，天津市西青区津滦公路富兴路2号，300382。
收稿日期:2019-02-27
基金项目：应急管理部四川消防研究所基本科研项目(20178808Z)
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Fire Science and Technology,July2019,Vol 38,No.7
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