陳和苗?
（寧波市建筑設(shè)計(jì)研究院， 浙江 寧波 315012）

　　摘 要：闡述了中危險(xiǎn)級(jí)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)水力計(jì)算的兩種方法，指出長(zhǎng)方形作用面積法更符合實(shí)際火災(zāi)情況。
　　關(guān)鍵詞： 自噴系統(tǒng)； 設(shè)計(jì)計(jì)算； 沿途計(jì)算法； 作用面積法
　　中圖分類號(hào)： TU892
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： C
　　文章編號(hào)： 1000-4602(2000)02-0034-02

1 噴頭的工作壓力、流量、布置間距

　　《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)第2.0.2條規(guī)定噴頭工作壓力不應(yīng)小于9.8×10⁴Pa，但在注解中又規(guī)定最不利噴頭工作壓力不應(yīng)小于4.9×10⁴Pa。實(shí)際上注解中的噴頭最低工作壓力是針對(duì)屋頂水箱高度往往難以滿足最不利噴頭壓力值而提出的，在消防泵、增壓設(shè)施揚(yáng)程計(jì)算時(shí)，不存在這個(gè)問題。在工程設(shè)計(jì)中，最不利噴頭工作壓力值以4.9×10⁴Pa計(jì)算，使噴頭出水量減小，為保證一定的噴水強(qiáng)度，需縮小噴頭間距，增加了作用面積內(nèi)動(dòng)作噴頭數(shù)量，增加了工程投資，而優(yōu)點(diǎn)僅僅是選水泵時(shí)，可以減小約4.9×10⁴ Pa揚(yáng)程。?
　　《規(guī)范》第4.1.1條規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)噴頭的保護(hù)面積、噴頭間距。筆者認(rèn)為該數(shù)據(jù)是噴頭呈正方形布置時(shí)的數(shù)據(jù)，且表內(nèi)數(shù)據(jù)有自相矛盾之處。噴頭的流量系數(shù)、工作壓力、噴水強(qiáng)度要求是基本數(shù)據(jù)，每只噴頭最大保護(hù)面積、最大水平間距是推導(dǎo)數(shù)據(jù)。噴頭間距計(jì)算如下(如圖1)：每只噴頭的最大保護(hù)面積為S＝80/6＝13.3 m²；若為正方形布置，其間距a＝13.31/2＝3.65m；噴頭的計(jì)算保護(hù)半徑R＝3.65×sin45°＝2.58m；對(duì)角線噴頭間距2R＝5.16m。?
　　若把第4.1.1條中噴頭按正方形布置時(shí)的數(shù)據(jù)用于長(zhǎng)方形或菱形布置是不科學(xué)的。噴頭布置時(shí)應(yīng)考慮三個(gè)因素：①每個(gè)噴頭的平均保護(hù)面積為13.3m²；②不出現(xiàn)噴水空白；③重復(fù)覆蓋率小。如果能符合上述幾條，不必限定噴頭間距不大于3.65m，或限定對(duì)角線噴頭之距離不超過5.16m。

　　《GB 5135—85自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)灑水噴頭的性能要求和試驗(yàn)方法》第4.3.1條規(guī)定了噴頭布水的均勻性要求。試驗(yàn)方法如下：四個(gè)噴頭安裝在試驗(yàn)管網(wǎng)上，0.5m×0.5m的方形集水盒密布在噴頭的保護(hù)面積內(nèi)，集水盒的口平面距吊頂2.7m。DN15mm的噴頭在四個(gè)噴頭交互作用時(shí)的均勻性符合表1要求。?

表1 四個(gè)噴頭交互作用時(shí)的均勻性要求 噴頭公稱直徑
（mm） 噴頭間距
（m） 保護(hù)面積
（m²） 每個(gè)噴頭流量
（L/min） 平均灑水密度
（mm/min） 低于平均灑水密度50%的面積 15 3.5 12.25 61.3 5.0 ＜10% 3 9 135.0 15.0 ＜10%

　　而事實(shí)上國(guó)內(nèi)不同廠家噴頭布水性能各有千秋。有人實(shí)測(cè)某噴頭均勻布水的面積為8～12m²，此噴頭難以滿足要求，按3.65m布置時(shí)會(huì)出現(xiàn)布水空白點(diǎn)。

2 管網(wǎng)水力計(jì)算

　　自噴系統(tǒng)常用的水力計(jì)算法有兩種：?
　　① 沿途計(jì)算法。從系統(tǒng)最不利點(diǎn)噴頭開始，沿程計(jì)算各噴頭壓力、流量和管段的累計(jì)流量、水頭損失，直到管段累計(jì)流量達(dá)到設(shè)計(jì)流量為止。在此后的管段中流量不再增加，僅計(jì)算沿程和局部水頭損失。在上述計(jì)算中，每個(gè)噴頭流量按特性系數(shù)法計(jì)算，其流量隨噴頭處壓力變化而變化。此計(jì)算特點(diǎn)是在系統(tǒng)中除最不利點(diǎn)噴頭以外的任一噴頭的噴水量或任意4個(gè)噴頭的平均噴水量均超過《規(guī)范》第4.1.1條，系統(tǒng)計(jì)算偏于安全。?
　　此計(jì)算法按噴頭逐個(gè)動(dòng)作計(jì)算，不符合火災(zāi)發(fā)展的規(guī)律。實(shí)際發(fā)生火災(zāi)時(shí)，一般都是由火源點(diǎn)呈輻射狀向四周蔓延，此時(shí)只有失火區(qū)上方的噴頭才會(huì)動(dòng)作。
　　② 作用面積法。選定最不利作用面積在管網(wǎng)中的位置，該面積為正方形或長(zhǎng)方形，當(dāng)為長(zhǎng)方形時(shí)其長(zhǎng)邊平行于配水支管，其長(zhǎng)邊為作用面積值平方根的1.2倍，僅在作用面積內(nèi)的噴 頭才計(jì)算其噴水量。中危險(xiǎn)級(jí)系統(tǒng)“近似”假定作用面積內(nèi)各噴頭的噴水量相等，即“近似”按最不利噴頭的噴水量計(jì)算，依此計(jì)算各管段的流量和阻力損失，直至作用面積內(nèi)所有噴 頭動(dòng)作，此后管道流量不再增加，僅計(jì)算管道水頭損失。因?qū)嶋H滅火時(shí)各噴頭的壓力流 量值是變化的，與假定條件不符，確定修正系數(shù)1.15～1.30，以便與實(shí)際滅火情況相接近。?
　　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長(zhǎng)方形更為合理，且長(zhǎng)方形面積在管道水力計(jì)算時(shí)也是最不利的。作用面積法假定每個(gè)噴頭出水量均相等，實(shí)際火災(zāi)時(shí)，少數(shù)噴頭動(dòng)作，噴頭處壓力與流量超過設(shè)計(jì)值，有利于滅火。即使火災(zāi)蔓延，但作用面積內(nèi)所有噴頭 全部開放時(shí)，其平均噴水強(qiáng)度仍符合《規(guī)范》要求，因而此計(jì)算法是安全合理的。?
　　《規(guī)范》編寫時(shí)，就中危險(xiǎn)級(jí)系統(tǒng)計(jì)算時(shí)僅需滿足作用面積內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度(假定每個(gè)噴 頭出水量相等)，參照了英美規(guī)范的某些條文。聯(lián)邦德國(guó)規(guī)范要求各單獨(dú)噴頭的保護(hù)面積與 作 用面積內(nèi)所有噴頭的平均保護(hù)面積的差異不超過20%。《規(guī)范》第7.1.1條規(guī)定任意四個(gè)噴頭 組成的保護(hù)面積內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度不應(yīng)大于也不應(yīng)小于規(guī)定數(shù)值的20%，筆者認(rèn)為其本意是 控制每個(gè)噴頭所保護(hù)的面積，并非其實(shí)際噴水強(qiáng)度。
　　由于自噴系統(tǒng)管內(nèi)水流速度較高，水頭損失較大，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，因而管道流速宜采用較低值，管徑小時(shí)尤宜采用低值。?
　　因各國(guó)規(guī)范對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別的劃分各不相同，噴水強(qiáng)度要求各不相同，甚至假定條件也各不相同，故各國(guó)管道估算表差異較大。筆者認(rèn)為，《規(guī)范》附表7.1.5-2所列管道估算表，特定管徑下所允許安裝的噴頭數(shù)偏多，流速偏大，不宜簡(jiǎn)單套用。如果DN40mm管，若4個(gè)噴頭動(dòng)作，Q＝1.33×4＝5.32L/s，v＝4.24m/s，1000i＝1265。按估算表確定 的管徑，尚須用水力計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)算。?
　　另外，《規(guī)范》前后條文不一致，如第4.1.2條限定了噴頭間距，第7.1.1條又允許噴頭保護(hù) 面積有一定的自由度，這給設(shè)計(jì)人員帶來了困惑。筆者認(rèn)為，第4.1.2條可以理解為噴頭在9 .8×10⁴ Pa工作壓力下噴水強(qiáng)度恰好為規(guī)定強(qiáng)度時(shí)的特例。?
　　從上述分析可知，中危險(xiǎn)級(jí)自噴系統(tǒng)可以按作用面積法“近似”計(jì)算，而不必“嚴(yán)密”計(jì)算。筆者見到《給水排水》1998年(24卷)第4期刊登的《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)水力計(jì)算簡(jiǎn)化探討》一文，文中提供的算例是按作用面積法“嚴(yán)密”計(jì)算而得，若作用面積內(nèi)平均噴水強(qiáng) 度能滿足《規(guī)范》第7.1.1條要求，當(dāng)然能滿足滅火要求，但其推導(dǎo)過程不甚嚴(yán)格。A、B、C、D四個(gè)噴頭(見圖1)的壓力并不完全相同，流量亦不完全相同，四個(gè)噴頭組成的保護(hù)面積內(nèi) 的平均噴水強(qiáng)度應(yīng)為相鄰四個(gè)噴頭流量之和的四分之一除以所保護(hù)的面積。《規(guī)范》第7.1. 1條限定“任意四個(gè)噴頭”應(yīng)落在“作用面積”之內(nèi)，應(yīng)是作用面積內(nèi)“最不利四個(gè)噴頭組 成的保護(hù)面積內(nèi)平均噴水強(qiáng)度”或“最有利四個(gè)噴頭組成的保護(hù)面積內(nèi)平均噴水強(qiáng)度”，與《規(guī)范》第2.0.2條規(guī)定〖JP2〗的設(shè)計(jì)強(qiáng)度相比較，是控制作用面積內(nèi)最不利區(qū)域與最有利區(qū)域的壓差。因此，該文中提出的控制自噴系統(tǒng)最上游噴頭與最下游噴頭的壓差顯然沒有意義，若按該文算法計(jì)算，將使系統(tǒng)管徑大為增大，增加了工程建設(shè)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：
　　［1］姜文源.建筑滅火設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

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收稿日期： 1999-10-23