摘 要：本文從設(shè)計(jì)的角度，給合《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50084-2001)[1](以下簡(jiǎn)稱《噴規(guī)》)和工程實(shí)踐對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的噴頭布置、水力計(jì)算等問(wèn)題進(jìn)行分析、探討，供各位同行批評(píng)指正。

　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)噴水,設(shè)計(jì),噴頭布置,水力計(jì)算

　　一、噴頭布置

　　合理布置噴頭是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全與經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。《噴規(guī)》強(qiáng)調(diào)的是作用面積內(nèi)的噴水強(qiáng)度和噴水的均勻性及噴頭的適時(shí)開(kāi)放。對(duì)于每個(gè)噴頭的半徑，一是和生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其技術(shù)參數(shù)有關(guān)，二是和噴頭所在位置的水壓有關(guān)，三是和噴頭的布置位置有關(guān)(結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)和各種障礙物的影響)。《噴規(guī)》規(guī)定的噴頭間距只是一個(gè)參考限度，目的是為了更好地保證噴水強(qiáng)度和噴水的均勻性及適時(shí)開(kāi)放。

　　1.噴頭布置原則與要求

　　(1)滿足作用面積內(nèi)的噴水強(qiáng)度、噴水的均勻性及噴頭的適時(shí)開(kāi)放(噴頭的受熱條件和開(kāi)放時(shí)間);

　　(2)噴頭在噴水半徑內(nèi)靈活布置，不出現(xiàn)未被覆蓋的空白，也不出現(xiàn)過(guò)多的重要覆蓋面積;

　　(3)保證噴濕墻根及一定范圍內(nèi)的墻面;

　　(4)噴頭之間不應(yīng)互相影響;

　　(5)按規(guī)范和實(shí)際處理障礙物的遮擋，并積極與相關(guān)專業(yè)協(xié)調(diào);

　　(6)應(yīng)滿足其它相關(guān)規(guī)范對(duì)噴頭布置的要求;

　　(7)考慮火災(zāi)時(shí)煙羽流對(duì)噴頭動(dòng)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(jù)，它代表一個(gè)經(jīng)濟(jì)數(shù)值，在噴頭工作時(shí)不致出現(xiàn)未被覆蓋的空白，也不出現(xiàn)過(guò)多的重要覆蓋面積。它與危險(xiǎn)等級(jí)的噴水強(qiáng)度、噴頭特性和工作壓力有關(guān)。工程設(shè)計(jì)中噴頭布置視建筑平面，在噴水半徑范圍內(nèi)，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(jì)算半徑，它是在計(jì)算半徑的基礎(chǔ)上，考慮噴水強(qiáng)度、噴水均勻性、噴頭受熱條件與適時(shí)開(kāi)放，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定而得出的數(shù)值。由于噴頭的布置受其它因素影響較大，實(shí)際上常常出現(xiàn)噴頭不能按一個(gè)固定的距離來(lái)布置，別說(shuō)同一建筑中往往不會(huì)按一個(gè)間距布置，就是同一層、同一防火分區(qū)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(guī)范規(guī)定的最大距離要求設(shè)置，而且實(shí)際上這么做也不易達(dá)到規(guī)范要求的噴水強(qiáng)度和噴水的均勻性。

　　設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)工程實(shí)際情況，按設(shè)計(jì)選定的噴水強(qiáng)度、噴頭的流量系數(shù)、工作壓力確定，并考慮噴頭的受熱條件和開(kāi)放時(shí)間，在滿足規(guī)范要求的噴頭強(qiáng)度條件下，按噴頭的實(shí)際工作壓力，結(jié)合建筑分隔與結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)靈活布置。在布置中，噴頭間距不應(yīng)是個(gè)定數(shù)，應(yīng)根據(jù)所在位置的條件來(lái)定，最終目的還是保證噴水強(qiáng)度和噴水的均勻性及適時(shí)開(kāi)放。

　　3.不宜采用集熱板

　　《噴規(guī)》對(duì)集熱板的要求，見(jiàn)7.1.7條，它是針對(duì)貨架噴頭布置而提出的，稱為集熱檔水板。當(dāng)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(dòng)時(shí)，規(guī)定應(yīng)在噴頭的上方設(shè)置集熱板。另外，《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[2]中的7.2.3.2條規(guī)定，對(duì)機(jī)械立體汽車庫(kù)，復(fù)式汽車庫(kù)按停車的托板位置分層布置的噴頭，應(yīng)在其上方設(shè)置集熱板。而在工程實(shí)踐中，集熱板的使用場(chǎng)合遠(yuǎn)不止于此，已在較多場(chǎng)合采用，但這一種做法不但沒(méi)有規(guī)范依據(jù)，而且也往往與設(shè)置的初衷背著而馳。根據(jù)美國(guó)FM公司的一項(xiàng)研究結(jié)果表明，噴頭動(dòng)作所需80%以上的熱量都來(lái)自熱對(duì)流，而傳遞給噴頭的對(duì)流熱量需要熱空氣流經(jīng)噴頭才能完成。若起火點(diǎn)不是正對(duì)著噴頭，那么上升的熱對(duì)流就不會(huì)在集像一個(gè)倒扣的盒子，遮擋了熱氣流鐵水平流動(dòng)，火災(zāi)時(shí)在噴頭處形成空氣流動(dòng)死角，而延誤噴頭響應(yīng)時(shí)間。因而，對(duì)集熱板的設(shè)置，應(yīng)慎重考慮，并應(yīng)依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，結(jié)合實(shí)際情況，分析論證后確定。

　　二、水力計(jì)算

　　水力計(jì)算將決定系統(tǒng)投入滅火的水量及對(duì)滅火水量的分配，是關(guān)系系統(tǒng)可靠性、合理性和經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。根據(jù)對(duì)《噴規(guī)》的理解和大量相關(guān)資料及部分工程實(shí)例的分析，覺(jué)得水力計(jì)算應(yīng)采用"矩形面積-逐點(diǎn)法"，也就是首先確定最不利作用面積在管網(wǎng)中的位置(必要時(shí)可由水力計(jì)算確定)，作用面積的形狀宜為矩形，僅在作用面積內(nèi)所包含的噴頭計(jì)算其噴頭量;之后選定最不利計(jì)算路線，采用節(jié)點(diǎn)流量法將最不利作用面積內(nèi)的每個(gè)噴頭的壓力值和出流是一一求出，當(dāng)兩個(gè)分支交匯時(shí)，根據(jù)兩分支的壓力差對(duì)壓力較高的分支進(jìn)行流量修正，然后將作用面積內(nèi)經(jīng)過(guò)流量修正之后的所有噴頭出流量的總和作為整個(gè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，在此以后的管段流量不再增加，僅計(jì)算沿程和局部水頭損失，一直算到管網(wǎng)起點(diǎn)。

　　實(shí)際火災(zāi)發(fā)生時(shí)，一般都是火源點(diǎn)呈輻射狀向四周擴(kuò)大蔓延，而只有失火區(qū)上方的噴頭才會(huì)開(kāi)啟噴水。[3]因此采用作用面積保護(hù)方法及僅在作用面積內(nèi)的噴頭才計(jì)算噴水量是合理的。同時(shí)由于火災(zāi)時(shí)對(duì)流及風(fēng)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(jì)算時(shí)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(zhǎng)邊平行于配水支管，其長(zhǎng)度不小于作用面積平方根的1.2倍，噴頭數(shù)若有小數(shù)就進(jìn)位成整數(shù)。當(dāng)配水支管的實(shí)際長(zhǎng)度小于邊長(zhǎng)的計(jì)算值時(shí)，作用面積要擴(kuò)展到該配水管鄰近支管上的噴頭。

　　2.經(jīng)濟(jì)流速和最不利點(diǎn)處水壓

　　(1)經(jīng)濟(jì)流速：

　　在流量確定的條件下，流速是確定管徑的重要參數(shù)。采用經(jīng)濟(jì)流速是給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要素，生產(chǎn)、生活給水管道的流速一般采用經(jīng)濟(jì)流速，以使管道的基建投資與經(jīng)常性的運(yùn)行能耗得到優(yōu)化匹配。所謂經(jīng)濟(jì)流速是一次投資與經(jīng)常費(fèi)用之和最小時(shí)的流速為經(jīng)濟(jì)流速，而相應(yīng)的管徑即為經(jīng)濟(jì)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(fèi)用高，電費(fèi)卻省，管徑小一次投資省，但水頭損失大，水泵揚(yáng)程高，電費(fèi)高。

　　《噴規(guī)》在管道水力計(jì)算9.2.1條也規(guī)定"管道內(nèi)的水流速度宜采用經(jīng)濟(jì)流速，必要時(shí)可超過(guò)5m/s，但不應(yīng)大于10m/s"。然而，自噴給水管道只是在火災(zāi)時(shí)短時(shí)間運(yùn)行，不同于生產(chǎn)、生活給水管道始終處于運(yùn)行狀態(tài)，故可以提高流速，減小管徑以降低基建投資，這同樣是經(jīng)濟(jì)的。但同時(shí)如果自噴系統(tǒng)管內(nèi)水流速度較高，水頭損失就較大，配水管支管管徑往往就會(huì)偏小，造成在設(shè)計(jì)流量下，噴頭實(shí)際保護(hù)面積可能滿足不了規(guī)范有關(guān)作用面積的要求。此時(shí)盡管作用面積內(nèi)噴頭動(dòng)作時(shí)，其平均噴水強(qiáng)度符合規(guī)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(wǎng)水頭損失大，消防水泵揚(yáng)程高，噴頭噴水極不均勻，其出水量必然過(guò)大，將過(guò)早地用完消防貯水。因而管道流速宜采用較低值，管徑小時(shí)尤宜采用低值。

　　同時(shí)，從上述分析中也不難看出，《噴規(guī)》中提到的經(jīng)濟(jì)流速應(yīng)是經(jīng)濟(jì)性、合理性、可靠性與安全性的統(tǒng)一，并非通常意義上的經(jīng)濟(jì)流速(但其條文及其說(shuō)明中均未涉及!)。結(jié)合工程算例分析有關(guān)手冊(cè)與文獻(xiàn)介紹[3-6]，配水干管和配水支管設(shè)計(jì)流速一般不宜超過(guò)3.5m/s，常用1.8-2.8m/s。這種做法能夠較好地滿足《噴規(guī)》表5.0.1、表5.0.5及9.1.4條的有關(guān)作用面積和噴水強(qiáng)度的規(guī)定，且配水管網(wǎng)水頭損失較小，消防水泵的揚(yáng)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(jīng)濟(jì)、合理的。

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