文/芮琳娜 香港華藝設(shè)計(jì)顧問（深圳）有限公司 廣東深圳 518057

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)最不利點(diǎn)噴頭位置的探討

文/芮琳娜 香港華藝設(shè)計(jì)顧問（深圳）有限公司 廣東深圳 518057

自動(dòng)噴水系統(tǒng)在人員密集、不易疏散、外部增援滅火與救生較困難的場(chǎng)所中，起到了極大的安全保障作用，具有重要的意義。本文通過對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)最不利點(diǎn)噴頭位置的探討，進(jìn)一步完善系統(tǒng)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)計(jì)算更加嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范，從而提高安全性，降低人身財(cái)產(chǎn)損失。

滅火系統(tǒng)； 自動(dòng)噴水； 噴頭； 最不利點(diǎn)

1　前言

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，是當(dāng)今世界上公認(rèn)的最為有效的自救滅火設(shè)施，是應(yīng)用最廣泛、用量最大的自動(dòng)滅火系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用實(shí)踐證明：該系統(tǒng)具有安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、滅火成功率高等優(yōu)點(diǎn)。在建筑中設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，受關(guān)注最多的是系統(tǒng)的分區(qū)、壓力、流量的計(jì)算，而平面噴頭布置時(shí)最不利點(diǎn)噴頭位置的確定，常常被忽略，未經(jīng)計(jì)算而憑經(jīng)驗(yàn)指定一個(gè)較為末端的噴頭。事實(shí)上，最不利點(diǎn)噴頭的位置，與支管長(zhǎng)度、支管上噴頭的數(shù)量都有關(guān)系，需要經(jīng)過計(jì)算確定。本文將對(duì)這一問題進(jìn)行詳細(xì)探討。

2　噴頭布置分析

在設(shè)計(jì)過程中，常見的按經(jīng)驗(yàn)確定最不利點(diǎn)噴頭的位置有兩種方式，一種是按噴頭數(shù)最多的一根支管最末端的噴頭作為最不利點(diǎn)噴頭，另一種是按管線最長(zhǎng)的一根支管最末端的噴頭作為最不利點(diǎn)噴頭。下面以一個(gè)典型的作用面積160m2的噴頭布置為例來分析計(jì)算。

2.1噴頭均勻布置計(jì)算

如圖2-1，噴頭均勻布置，橫向間距為3200mm，縱向間距為3350mm，滿足《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（50084-2001（2005年版））中危險(xiǎn)級(jí)、輕危險(xiǎn)級(jí)的噴頭間距要求。

圖2-1 噴頭均勻布置計(jì)算圖

按規(guī)范的規(guī)定，對(duì)圖中噴頭進(jìn)行編號(hào)計(jì)算：（1）噴頭流量：

式中：q -- 噴頭處節(jié)點(diǎn)流量，L/min

P -- 噴頭處水壓（噴頭工作壓力）MPa

K -- 噴頭流量系數(shù)

（2）流速V：

式中：Q -- 管段流量L/s

Dj --管道的計(jì)算內(nèi)徑（m）

（3）水力坡降：

式中：i -- 每米管道的水頭損失（mH20/ m）

V -- 管道內(nèi)水的平均流速（m/s）

dj -- 管道的計(jì)算內(nèi)徑（m），取值應(yīng)按管道的內(nèi)徑減1mm確定

（4）沿程水頭損失：

式中：L -- 管段長(zhǎng)度m

（5）局部損失（采用當(dāng)量長(zhǎng)度法）：

式中：L（當(dāng)量） -- 管段當(dāng)量長(zhǎng)度，單位m（《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄C）

（6）總損失：

（7）終點(diǎn)壓力：

對(duì)計(jì)算結(jié)果列表如下：

根據(jù)上述計(jì)算，按此均勻布置噴頭，總流量約為24L/s，平均噴水強(qiáng)度9.0L/min·m2，滿足規(guī)范中危險(xiǎn)級(jí)、輕危險(xiǎn)級(jí)的噴水強(qiáng)度要求。由各管段壓力和流量可知，1-2管段流量、壓力最小，為最不利管段。相應(yīng)的，編號(hào)1處的噴頭為最不利點(diǎn)噴頭。

2.2噴頭局部不均勻布置計(jì)算

如圖2-2，管段1-5、管段17-21噴頭間距為3200mm，而管段10-11噴頭間距為2400mm，滿足《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（50084-2001（2005年版））中危險(xiǎn)級(jí)、輕危險(xiǎn)級(jí)的噴頭間距要求。

表2-1 噴頭均勻布置計(jì)算表

圖2-2 噴頭局部不均勻布置計(jì)算圖

按同樣方法對(duì)圖2-2的噴頭進(jìn)行編號(hào)計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果列表如下：

表2-2 噴頭局部不均勻布置計(jì)算表

根據(jù)上述計(jì)算，按此局部不均勻布置噴頭，總流量約為27L/s，平均噴水強(qiáng)度10.2L/min. m2，滿足規(guī)范中危險(xiǎn)級(jí)、輕危險(xiǎn)級(jí)的噴水強(qiáng)度要求。由各管段壓力和流量可知，10-11管段流量、壓力最小，為最不利管段。相應(yīng)的，編號(hào)10處的噴頭為最不利點(diǎn)噴頭。

3　最不利點(diǎn)噴頭分析

根據(jù)分析計(jì)算可知，當(dāng)噴頭均勻布置時(shí)，由于各支管管段上的噴頭數(shù)量基本一致，因此影響壓力和流量的主要因素為管段長(zhǎng)度。因此，最不利點(diǎn)噴頭就是管線最長(zhǎng)的一根支管末端的噴頭。如圖2-1，該圖中噴頭均勻布置，因此最不利點(diǎn)噴頭即為最遠(yuǎn)點(diǎn)，編號(hào)1點(diǎn)處的噴頭。

而當(dāng)噴頭局部不均勻布置時(shí)，各支管管段上的噴頭數(shù)量會(huì)有所不同。因此影響壓力和流量的不僅有管段長(zhǎng)度，還有噴頭數(shù)量。而噴頭數(shù)量對(duì)壓力和流量的影響較為突出，有可能改變最不利點(diǎn)的位置。如圖2-2，該圖中管段1-5共有5個(gè)噴頭，管段10-16共有7個(gè)噴頭，最不利點(diǎn)的位置不再是編號(hào)1點(diǎn)，而變?yōu)榱司幪?hào)10點(diǎn)處的噴頭。

由此可知，最不利點(diǎn)噴頭并不一定是距離最遠(yuǎn)點(diǎn)的噴頭。但是，也并不一定是噴頭最多處的噴頭。圖2-2中，管段10-16共有7個(gè)噴頭，如果間距由2400mm加大到2800mm，則管段10-16設(shè)置了6個(gè)噴頭，比1-5管段5個(gè)噴頭多一個(gè)噴頭。經(jīng)筆者計(jì)算，此時(shí)編號(hào)1點(diǎn)和編號(hào)10點(diǎn)處的壓力和流量基本一致，均可作為最不利點(diǎn)。

結(jié)語：

在實(shí)際工程中，管段的管徑、支管上是否設(shè)置彎頭等因素，對(duì)壓力和流量都會(huì)造成一定的影響。因此，自動(dòng)噴水系統(tǒng)最不利點(diǎn)噴頭位置的確定，不可一概而論。在噴頭均勻布置時(shí)，最不利點(diǎn)噴頭即為管線最長(zhǎng)的一根支管最末端的噴頭。在噴頭有局部不均勻布置時(shí)，最不利點(diǎn)噴頭位置則需要根據(jù)具體噴頭的布置情況，進(jìn)行具體的分析計(jì)算而定。

芮琳娜，女，副主任工程師。