基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统的制作方法

本发明涉及一种隧道消防灭火系统，特别是涉及一种基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统。

背景技术：

道路隧道及公路隧道作为城市立体交通重要组成部分之一，极大地节约城市地面交通空间，缓解了城市交通压力，缩短了城际时空距离。随着地下空间大力开发与利用，越来越多的城市道路及公路隧道投入建设和使用。而作为隧道重大灾害之一的火灾是其运营使用中首要考虑的问题，道路隧道火灾烟雾控制与消防灭火已经成为保障隧道安全运营的一个重大课题。

隧道由于其纵向距离长、横向断面积小、出入口少的特性结构形式，在火灾工况下，高温烟雾会迅速蔓延至整个隧道，导致其内部温度升高、能见度降低；加之通风条件较差，产生的有毒有害气体浓度会显著增加。如不能及时实施灭火及烟雾控制，势必会严重影响隧道司乘人员的行车安全与生命健康。

目前隧道内一般配置有自动水喷淋系统、水喷雾或泡沫-水喷雾系统、消火栓、灭火器等可达到控火、灭火的设备。上述隧道内自动灭火系统仅可实现隧道初期火灾或小规模火灾控制，消火栓等设备可达到控火、灭火效果，但开启时间受隧道火灾现场条件影响较大；现有的隧道通风排烟系统不能及时有效控制烟气蔓延，而且有可能因为通风作用增大火灾规模、加速烟气蔓延，进而增加隧道火灾危险性。

因此，如何控制隧道火灾烟气蔓延、控制隧道火灾发展最终达到控烟灭火的目的，成为隧道安全运营必须考虑的问题之一。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统，解决了隧道火灾烟气蔓延有效控制及消防灭火等问题。

一种基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统，包括火灾报警系统，包括火灾探测器和火灾报警控制器，所述火灾探测器与火灾报警控制器通讯连接；水幕消防灭火系统，包括供水系统以及沿隧道长度方向间隔设置的多组水幕喷头组，供水系统包括与每组水幕喷头组对应相连的雨淋阀组，所述雨淋阀组与火灾报警控制器之间通讯连接，所述水幕喷头组由多排沿隧道全断面设置的水幕喷头组成，所述的火灾探测器设置在间隔设置的水幕喷头组之间的隧道拱顶沿线或侧壁上。

优选地，单排水幕喷头中，所述水幕喷头之间的距离为使得相邻水幕锥交叉范围大于水幕喷头雾化角的1/4设置。

优选地，所述水幕喷头组中相邻排间的水幕喷头交错安装，且相邻排间的距离最大为0.6m。

优选地，相邻水幕喷头组的间距为20-50m。

优选地，水幕消防灭火系统还包括设置在相邻所述水幕喷头组之间的激光投射器，激光投射器与隧道中控系统通讯相连。

优选地，水幕消防灭火系统还包括多个环境检测器，所述环境检测器与火灾报警控制器通讯连接，所有环境检测器沿隧道纵向间隔设置。

本发明还提供一种基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统的灭火方法，包括如下步骤：

(1)当隧道内发生火灾时，首先由隧道火灾报警系统获取火情信息，所述火情信息包括火源位置、火灾规模、温度分布、烟气浓度及蔓延范围，然后通过火灾报警控制器联动开启相应雨淋阀组，开启火源位置两侧的水幕喷头组，在火源两侧形成两道全断面防火分隔水幕；

(2)火源两侧形成的两道全断面防火分隔水幕之间形成水幕分隔区段，水幕分隔区段将火源以及火源产生的烟气阻隔在水幕分隔区段内，阻止进一步扩散，并利用水幕降低区段内温度和溶解部分有毒有害气体，同时阻止水幕分隔区段外侧空气流向所述火源处，使火源最终缺少氧气而自行熄灭；

(3)火灾报警系统获取到火源熄灭，烟气沉降至安全值的信息后，火灾报警控制器关闭雨淋阀组，关闭水幕喷头组，结束灭火。

优选地，所述步骤(1)中，火灾报警控制器根据火灾规模的大小，可动态控制开启水幕喷头组的排数，开启的水幕喷头形成的防火分隔水幕厚度大于0.3m。

优选地，所述步骤(1)中，开启的水幕喷头的水压大于0.35MPa。

优选地，所述步骤(1)中，当火源位置处于一组水幕喷头组的正下方时，火灾报警控制器除联动开启火源上方的水幕喷头组外，还联动开启火源位置两侧的水幕喷头组，确保形成完备的防火分隔水幕。

如上所述，本发明提供的基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统及其灭火方法，当隧道内发生火灾时，通过在火源两侧形成一定厚度的密实防火水幕，将火灾烟气封堵在防火分隔水幕区段内，控制烟气蔓延，保障分隔水幕两侧的环境基本不受火灾烟气的影响，仅通过防火分隔水幕即可达到控制烟气蔓延的目的，为火源上下游人员的疏散逃生提供良好条件。与此同时，由于防火水幕的封堵作用以及隧道本身封闭的特点，分隔水幕内部烟气浓度越来越高，而流向火区的空气被阻隔，导致分隔水幕内氧气浓度越来越低，最终达到隧道火灾自熄灭的目的。

附图说明

图1为本发明涉及的基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统的示意图。

图2为火源位置在水幕中间位置情况下本发明消防灭火的原理图。

图3为火源位置在水幕下方情况下本发明消防灭火的原理图。

图4为图1中A-A线的剖视图。

图5为图1中B-B线的剖视图。

元件标号说明

1火灾探测器 8稳压水泵

2环境检测器 9消防水泵

3水幕喷头组 10消防水池

31水幕喷头 11火灾报警控制器

4雨淋阀组 12火源

5激光投射器 13烟气

6污染物浓度信息 14防火分隔水幕

7火情信息 15空气

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图5所示，本发明提供了一种基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统，包括火灾报警系统，包括火灾探测器1和火灾报警控制器11，所述火灾探测器1与火灾报警控制器11通讯连接；水幕消防灭火系统，包括供水系统以及沿隧道长度方向间隔设置的多组水幕喷头组3，供水系统包括与每组水幕喷头组对应相连的雨淋阀组4，所述雨淋阀组4与隧道火灾报警控制器11之间通讯连接，所述水幕喷头组3由多排沿隧道全断面设置的水幕喷头31组成，所述火灾探测器1设置在间隔设置的水幕喷头组3之间的隧道拱顶沿线或侧壁上。

当隧道内发生火灾时，火灾报警系统对火灾探测器1采集的温度等数据进行分析处理和数据挖掘，实现从采集信息到现场火情信息7的反演，获得包括火源点位置、火灾规模、火灾类型、温度分布、烟气浓度及蔓延范围等火情信息7，然后通过隧道火灾报警控制器11联动开启相应雨淋阀组4，开启火源12两侧的水幕喷头组3，在火源两侧形成两道全断面防火分隔水幕14；火源两侧形成的两道全断面防火分隔水幕14形成水幕分隔区段，水幕分隔区段将火源12以及火源产生的烟气13阻隔在分隔区段内，阻止进一步扩散，并利用水幕降低区段内温度和溶解部分有毒有害气体，同时阻止分隔区段外侧空气15流向火区，使火源最终缺少氧气而自行熄灭；当火灾报警系统获取到火源12熄灭，烟气13沉降至安全值等信息后，火灾报警控制器11联动关闭雨淋阀组4，关闭水幕喷头组，结束灭火。

水幕消防灭火系统可在隧道横断面形成全断面防火分隔水幕，有效控制火灾烟气，阻止烟气蔓延，降低隧道温度、溶解部分有毒有害气体，同时可阻止空气向火源的供氧，使火源自行熄灭。本发明为人员的逃生、疏散救援提供了良好的环境；此外，该系统减少了复杂的通风系统与设备，简化了隧道内排烟控烟程序，节约了隧道运营成本。

上述供水系统还包括稳压水泵8、消防水泵9和消防水池10，它们通过供水管路与水幕喷头31相连接，作为灭火系统的水源。

为能更好的形成防火分隔水幕14，达到隔烟、隔热、降温、灭火的效果和目的，每排水幕喷头31中，所述水幕喷头31之间的距离设置为使得相邻水幕锥交叉范围大于水幕喷头雾化角的1/4，使得即使只开启单排水幕喷头，也能形成全断面且厚度不小于0.3m的防火分隔水幕14；水幕喷头组3布置的排数不少于2排，相邻排间的水幕喷头交错安装，且相邻排间的距离最大为0.6m；同时为使形成的防火分隔水幕更密实，水幕喷头喷射的水压在火灾工况下不小于0.35MPa。相邻水幕喷头组3间的距离为20-50m，形成水幕分隔区段，作为封闭烟气蔓延的屏障空间。

水幕消防灭火系统还包括设置在相邻所述水幕喷头组之间的激光投射器5，激光投射器5与火灾报警控制器11通讯相连，安装在隧道中线拱顶下方0.1至0.3米的位置，纵向方向距水幕喷头组3距离不小于0.2米。激光投射器将火灾报警系统获取的火情信息7投射在所述的防火分隔水幕14上，用来提示火情，警示安全。

水幕消防灭火系统还包括多个环境检测器2，所述环境检测器2与火灾报警控制器通讯连接，所有环境检测器2沿隧道纵向间隔设置。环境检测器2实时检测隧道正常运营下的空气质量。在正常运营情况下，火灾报警控制器11根据分析处理环境检测器2测得的CO、烟尘浓度等污染物浓度信息6，当污染物浓度超过一定限值时，火灾报警控制器11会联动雨淋阀组4，开启水幕喷头组3，实现降低污染物浓度、净化空气的目的。在正常运营工况下，只开启一排水幕喷头31，喷射出的水压不小于0.2MPa。

本发明还提供了一种基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统的灭火方法，包括如下步骤：

(1)当隧道内发生火灾时，首先由隧道火灾报警系统获取火情信息7，所述火情信息7包括火源位置、火灾规模、温度分布、烟气浓度及蔓延范围等信息，然后通过火灾报警控制器11联动开启相应雨淋阀组4，开启火源位置两侧的水幕喷头组3，在火源两侧形成两道全断面防火分隔水幕14。火灾报警控制器11根据火灾规模的大小，可动态控制开启水幕喷头组3的排数，开启的水幕喷头形成的防火分隔水幕14厚度大于0.3m，开启的水幕喷头的水压不小于0.35MPa。当火源位置处于一组水幕喷头组的正下方时，火灾报警控制器11除联动开启火源上方的水幕喷头组3外，还联动开启火源位置两侧的水幕喷头组3，确保形成完备的防火分隔水幕14。

(2)火源位置两侧形成的两道全断面防火分隔水幕14之间形成水幕分隔区段，水幕分隔区段将火源12以及火源产生的烟气13阻隔在水幕分隔区段内，阻止进一步蔓延，并利用水幕降低区段内温度、溶解部分有毒有害气体，同时阻止水幕分隔区段外侧空气流向所述火源处，使火源最终缺少氧气而自行熄灭。

(3)火灾报警系统获取到火源12熄灭，烟气13沉降至安全值的信息后，火灾报警控制器11联动关闭雨淋阀组4，关闭水幕喷头组3，结束灭火。

综上所述，本发明提供的基于水幕屏蔽作用的隧道消防灭火系统及其灭火方法，能有效阻止火灾蔓延，烟气扩散，能有效隔热降温，溶解有毒有害物质，并能通过阻隔空气达到灭火的目的。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。