范魯煜（中石油京唐液化天然氣有限公司，北京 101100 ）

室內(nèi)雨淋噴頭合理布置及水力計(jì)算

范魯煜（中石油京唐液化天然氣有限公司，北京 101100 ）

用傳統(tǒng)方法確定某房間或倉庫的雨淋噴頭位置及噴頭連接管線管徑，需要較為繁瑣的計(jì)算；本文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，利用Visual Basic 6.0面向?qū)ο笳Z言，編制了室內(nèi)雨淋噴頭合理布置及水力計(jì)算的應(yīng)用程序，以方便辦公室或倉庫安裝自動滅火噴淋系統(tǒng)的安裝。

雨淋噴頭；Visual Basic 6.0 ；自動滅火噴淋系統(tǒng)

0 引言

自動噴水滅火系統(tǒng)同時具備了防火、控火、滅火的功能，是國際上公認(rèn)的最為有效的自動滅火設(shè)施。據(jù)文獻(xiàn)記載，美國紐約發(fā)生的661次火災(zāi)中，自動噴水滅火系統(tǒng)成功控制或撲滅了654次火災(zāi)［1］，挽回了重大的經(jīng)濟(jì)損失，所以，自動噴水滅火系統(tǒng)對于建筑的消防滅火具有重要的意義。

1 自動噴水滅火系統(tǒng)的水力計(jì)算

1.1 消防用水量及水壓

自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)應(yīng)按照《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定選取，民用建筑和工業(yè)廠房的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)按照表1確定。自動噴水滅火系統(tǒng)的持續(xù)噴水時間，應(yīng)按照火災(zāi)持續(xù)時間不小于1h確定［2］。

表1 民用建筑和工業(yè)廠房的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)［3］

1.2 管網(wǎng)水力計(jì)算

自動噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)水力計(jì)算的目的在于確定管網(wǎng)各管段管徑、計(jì)算管網(wǎng)所需的供水壓力、確定高位水箱的設(shè)置高度和選擇消防水泵。

（1） 管線的合理配置，見表2

（2） 確定噴頭間距

對于一個建筑物，在確定了危險等級后，要根據(jù)建筑物的實(shí)際尺寸來確定噴頭間距，如確定了一個建筑物為中危險Ⅱ級，既噴水強(qiáng)度為8L/min·m2，噴頭布置情況及管線尺寸由圖1可知。

由圖1可以明白系統(tǒng)最不利點(diǎn)四個噴頭ABCD圍成的面積正方形ABCD的面積為S，只要保證S內(nèi)的噴水強(qiáng)度不小于8L/min·m2就滿足規(guī)范要求；從圖上看，在每個噴頭的灑水量中有1/4的水量灑在S中，也就是S內(nèi)的灑水量為一個噴頭的灑水量；

由噴頭的流量公式噴頭的流量應(yīng)按下式計(jì)算：

表2 輕度危險級、中危險級、嚴(yán)重危險等級中配水管線控制的標(biāo)準(zhǔn)噴頭數(shù)量［2］

圖1

式中：q為噴頭流量（L/min）；P為噴頭工作壓力（MPa）；K為

噴頭流量系數(shù)（一般取K=80）

可知q/S=8 L/min·m2；而S=L×L

則，噴頭間距

（3） 水力計(jì)算［3］

水力計(jì)算目的：計(jì)算出系統(tǒng)總流量和系統(tǒng)總的壓力損失，來選擇消防泵。

噴頭的流量計(jì)算公式：

式中：q為噴頭流量（L/min）；P為噴頭工作壓力（MPa）；K為

噴頭流量系數(shù)（本系統(tǒng)的噴頭K=80）。

平均流速計(jì)算公式：

式中：V為平均流速（m/s）；Q為流量（L/s）；d為管道的內(nèi)徑（mm）。Kc為流速系數(shù)（m/L）

表3 管線管徑流速系數(shù)值

管道的局部水頭損失，宜采用當(dāng)量長度法計(jì)算：

式中：hl為管道局部水頭損失（mH2o）；A為管道比阻值；L為管道長度（m）。

表4 管道比阻值A(chǔ)

①配水支管水力計(jì)算，見表5

②配水干管水力計(jì)算

逐個噴頭計(jì)算完一根配水支管時，繼續(xù)計(jì)算下一根支管。由于下一根支管的形狀特征與第一個一樣，可以把第一根支管看成一個大噴頭，只不過它的k值與標(biāo)準(zhǔn)噴頭k=80不同，可以求出大噴頭的k值。

③水力計(jì)算的步驟

A.確定房間內(nèi)所有雨淋噴頭的坐標(biāo)位置。

表5

B.根據(jù)房間的危險等級確定噴頭連接管線的管徑。

C.利用公式首先從最不利點(diǎn)開始逐點(diǎn)計(jì)算一根配水支管在正常工作時所需的壓力和流量。

D.逐個噴頭計(jì)算完一根配水支管時，繼續(xù)計(jì)算下一根支管。由于下一根支管的形狀特征與第一個一樣，可以把第一根支管看成一個大噴頭，只不過它的k值與標(biāo)準(zhǔn)噴頭k=80不同，可以利用公式（6）（7）求出“大噴頭”的K值。

E.最后計(jì)算出整個系統(tǒng)正常工作是所需的總流量和水泵的揚(yáng)程。

④圖例

圖2

2 程序界面

圖3 雨淋噴頭合理布局及水力計(jì)算程序界面

圖3 為程序的界面，其中圖中參數(shù)解釋如下。

①計(jì)算初值

房間長度為需要計(jì)算的房間長度；

房間寬度為需要計(jì)算的房間寬度；

經(jīng)濟(jì)流速為配水支管及其配水干管水流速度所允許的最大值；

平均噴水強(qiáng)度為按設(shè)計(jì)要求所需要的噴水強(qiáng)度（根據(jù)房間的危險等級確定）；

高程差為建筑物最不利點(diǎn)距離水泵出口的高程。

②計(jì)算結(jié)果

總流量為雨淋噴頭噴水時所需要的水電流量；

水泵揚(yáng)程為雨淋噴頭噴水時所需要水泵的揚(yáng)程；

紅色圓點(diǎn)為雨淋噴頭在房間的實(shí)際位置；

紅色圓點(diǎn)下的數(shù)字為噴頭在房間的位置坐標(biāo)；

紅線為配水支管和配水干管的實(shí)際位置；

紅線上的數(shù)字為配水支管和配水干管的管徑。

3 結(jié)語

應(yīng)用本程序只需輸入一些基本參數(shù)，就可以計(jì)算出一個房間雨淋噴頭所要安裝的位置、連接各個噴頭的管徑大小以噴淋系統(tǒng)正常運(yùn)行所需的水泵揚(yáng)程，極大的減輕了工程師的計(jì)算量、本文采用逐點(diǎn)發(fā)進(jìn)行水力計(jì)算，經(jīng)過改變水力參數(shù)的多次計(jì)算得出如下結(jié)論。

①同一房間并且在其它參數(shù)不變的情況下，平均噴水強(qiáng)度越?。次ｋU等級越低）室內(nèi)需要布置的噴頭數(shù)目越少，即噴頭布置的密度越小。

②同一房間并且在其它參數(shù)不變，最不利點(diǎn)噴頭的壓力大小與噴頭的布置密度成反比；即最不利點(diǎn)噴頭壓力越大，室內(nèi)噴頭布置密度越小。

③通過多次改變參數(shù)對比，由于消防噴頭正方形布置時，有時噴頭距離墻體過近，而消防噴頭矩形布置卻不存在這種情況，所以與消防噴頭正方形布置比較，噴頭的矩形布置更為合理。

［1］張菊良，黃曉泉.自動噴水滅火系統(tǒng)的作用和設(shè)置.給水排水.2001，（2）.

［2］自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50084-2001）［S］.中華人民共和國公安部.

［3］王增長，高羽飛，曾雪華.建筑給水排水工程（第五版）［S］.中國建筑工業(yè)出版社.

［4］王棟.VisualBasic程序開發(fā)實(shí)例教程［S］.清華大學(xué)出版社.

范魯煜（1983- ），男，山東禹城人，中石油京唐液化天然氣有限公司，碩士，研究方向：從事液化天然氣HSE相關(guān)工作。