摘 要：本文從設計的角度，給合《自動噴水滅火系統設計規范》(GB50084-2001)[1](以下簡稱《噴規》)和工程實踐對自動噴水滅火系統設計中的噴頭布置、水力計算等問題進行分析、探討，供各位同行批評指正。

　　關鍵詞：自動噴水,設計,噴頭布置,水力計算

　　一、噴頭布置

　　合理布置噴頭是自動噴水滅火系統設計安全與經濟的關鍵。《噴規》強調的是作用面積內的噴水強度和噴水的均勻性及噴頭的適時開放。對于每個噴頭的半徑，一是和生產廠家的產品及其技術參數有關，二是和噴頭所在位置的水壓有關，三是和噴頭的布置位置有關(結構柱網和各種障礙物的影響)。《噴規》規定的噴頭間距只是一個參考限度，目的是為了更好地保證噴水強度和噴水的均勻性及適時開放。

　　1.噴頭布置原則與要求

　　(1)滿足作用面積內的噴水強度、噴水的均勻性及噴頭的適時開放(噴頭的受熱條件和開放時間);

　　(2)噴頭在噴水半徑內靈活布置，不出現未被覆蓋的空白，也不出現過多的重要覆蓋面積;

　　(3)保證噴濕墻根及一定范圍內的墻面;

　　(4)噴頭之間不應互相影響;

　　(5)按規范和實際處理障礙物的遮擋，并積極與相關專業協調;

　　(6)應滿足其它相關規范對噴頭布置的要求;

　　(7)考慮火災時煙羽流對噴頭動作的影響。

　　2.噴水半徑與噴頭布置

　　噴水半徑是噴頭布置的主要依據，它代表一個經濟數值，在噴頭工作時不致出現未被覆蓋的空白，也不出現過多的重要覆蓋面積。它與危險等級的噴水強度、噴頭特性和工作壓力有關。工程設計中噴頭布置視建筑平面，在噴水半徑范圍內，可靈活采用正方形、矩形或平形四邊形。噴水半徑不同于噴頭的計算半徑，它是在計算半徑的基礎上，考慮噴水強度、噴水均勻性、噴頭受熱條件與適時開放，根據規范的規定而得出的數值。由于噴頭的布置受其它因素影響較大，實際上常常出現噴頭不能按一個固定的距離來布置，別說同一建筑中往往不會按一個間距布置，就是同一層、同一防火分區也常常如此。此外也需要給二次裝修留下有余地，噴頭間距不宜按規范規定的最大距離要求設置，而且實際上這么做也不易達到規范要求的噴水強度和噴水的均勻性。

　　設計時必須根據工程實際情況，按設計選定的噴水強度、噴頭的流量系數、工作壓力確定，并考慮噴頭的受熱條件和開放時間，在滿足規范要求的噴頭強度條件下，按噴頭的實際工作壓力，結合建筑分隔與結構柱網靈活布置。在布置中，噴頭間距不應是個定數，應根據所在位置的條件來定，最終目的還是保證噴水強度和噴水的均勻性及適時開放。

　　3.不宜采用集熱板

　　《噴規》對集熱板的要求，見7.1.7條，它是針對貨架噴頭布置而提出的，稱為集熱檔水板。當噴頭上方有孔洞、縫隙，為防止噴頭因熱氣流不停留或上部噴頭淋水降溫而不能啟動時，規定應在噴頭的上方設置集熱板。另外，《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》[2]中的7.2.3.2條規定，對機械立體汽車庫，復式汽車庫按停車的托板位置分層布置的噴頭，應在其上方設置集熱板。而在工程實踐中，集熱板的使用場合遠不止于此，已在較多場合采用，但這一種做法不但沒有規范依據，而且也往往與設置的初衷背著而馳。根據美國FM公司的一項研究結果表明，噴頭動作所需80%以上的熱量都來自熱對流，而傳遞給噴頭的對流熱量需要熱空氣流經噴頭才能完成。若起火點不是正對著噴頭，那么上升的熱對流就不會在集像一個倒扣的盒子，遮擋了熱氣流鐵水平流動，火災時在噴頭處形成空氣流動死角，而延誤噴頭響應時間。因而，對集熱板的設置，應慎重考慮，并應依據現行規范，結合實際情況，分析論證后確定。

　　二、水力計算

　　水力計算將決定系統投入滅火的水量及對滅火水量的分配，是關系系統可靠性、合理性和經濟性的一項重要設計內容。根據對《噴規》的理解和大量相關資料及部分工程實例的分析，覺得水力計算應采用"矩形面積-逐點法"，也就是首先確定最不利作用面積在管網中的位置(必要時可由水力計算確定)，作用面積的形狀宜為矩形，僅在作用面積內所包含的噴頭計算其噴頭量;之后選定最不利計算路線，采用節點流量法將最不利作用面積內的每個噴頭的壓力值和出流是一一求出，當兩個分支交匯時，根據兩分支的壓力差對壓力較高的分支進行流量修正，然后將作用面積內經過流量修正之后的所有噴頭出流量的總和作為整個自動噴水滅火系統的設計流量，在此以后的管段流量不再增加，僅計算沿程和局部水頭損失，一直算到管網起點。

　　實際火災發生時，一般都是火源點呈輻射狀向四周擴大蔓延，而只有失火區上方的噴頭才會開啟噴水。[3]因此采用作用面積保護方法及僅在作用面積內的噴頭才計算噴水量是合理的。同時由于火災時對流及風的影響，作用面積的形狀以呈矩更為合理，且矩形面積在管道水力計算時也是最不利的。

　　1.矩形面積的確定：作用面積的形狀宜為矩形，其長邊平行于配水支管，其長度不小于作用面積平方根的1.2倍，噴頭數若有小數就進位成整數。當配水支管的實際長度小于邊長的計算值時，作用面積要擴展到該配水管鄰近支管上的噴頭。

　　2.經濟流速和最不利點處水壓

　　(1)經濟流速：

　　在流量確定的條件下，流速是確定管徑的重要參數。采用經濟流速是給水系統設計的基礎要素，生產、生活給水管道的流速一般采用經濟流速，以使管道的基建投資與經常性的運行能耗得到優化匹配。所謂經濟流速是一次投資與經常費用之和最小時的流速為經濟流速，而相應的管徑即為經濟管徑。所以選擇輸配水管管徑的大小涉及投資與耗電的大小，管徑大基建費用高，電費卻省，管徑小一次投資省，但水頭損失大，水泵揚程高，電費高。

　　《噴規》在管道水力計算9.2.1條也規定"管道內的水流速度宜采用經濟流速，必要時可超過5m/s，但不應大于10m/s"。然而，自噴給水管道只是在火災時短時間運行，不同于生產、生活給水管道始終處于運行狀態，故可以提高流速，減小管徑以降低基建投資，這同樣是經濟的。但同時如果自噴系統管內水流速度較高，水頭損失就較大，配水管支管管徑往往就會偏小，造成在設計流量下，噴頭實際保護面積可能滿足不了規范有關作用面積的要求。此時盡管作用面積內噴頭動作時，其平均噴水強度符合規范，但上下游噴頭因壓力不同而流量有差異，此外，由于管徑小，管網水頭損失大，消防水泵揚程高，噴頭噴水極不均勻，其出水量必然過大，將過早地用完消防貯水。因而管道流速宜采用較低值，管徑小時尤宜采用低值。

　　同時，從上述分析中也不難看出，《噴規》中提到的經濟流速應是經濟性、合理性、可靠性與安全性的統一，并非通常意義上的經濟流速(但其條文及其說明中均未涉及!)。結合工程算例分析有關手冊與文獻介紹[3-6]，配水干管和配水支管設計流速一般不宜超過3.5m/s，常用1.8-2.8m/s。這種做法能夠較好地滿足《噴規》表5.0.1、表5.0.5及9.1.4條的有關作用面積和噴水強度的規定，且配水管網水頭損失較小，消防水泵的揚程較小，噴頭出水不均勻性較小，消防貯水量可得到合理使用，是比較安全、經濟、合理的。

　　參考文獻：

　　[1]GB50084-2001自動噴水滅火系統設計規范[S]。北京：中國計劃出版社，2001。

　　[2]GB500067-97《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》[S].北京：中國計劃出版社，1998。

　　[3]聶海生，姜文源，周虎城等水工業設計手冊--建筑和小區給水排水[M]。北京：中國建筑工業出版社，2000.12

　　[4]劉文濱，趙文田，孫玉林，等給水排水工程快速設計手冊--建筑給水排水工程[M]。北京：中國建筑工業出版社，1998.6

　　[5]陳秀生主編，給水排水設計手冊--建筑給水排水(第二版)[M]。北京：中國建筑工業出版社，2001.5

　　[6]陳方肅，高層建筑給水排水設計手冊[M]。長沙：湖南科學技術出版社，2001.5