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        建筑消防給排水工程中室內(nèi)無吊頂噴頭位置設(shè)計分析

        2024-12-31 00:00:00王鵬
        消防界 2024年11期

        摘要:在當(dāng)前的建筑消防給排水工程設(shè)計實踐中,室內(nèi)無吊頂噴頭的選擇是關(guān)鍵環(huán)節(jié),直接關(guān)系到消防給排水工程設(shè)計的科學(xué)性與合理性。在實施噴頭安裝過程中,必須確保其位置符合相應(yīng)的施工規(guī)范要求。本文通過對建筑室內(nèi)無吊頂噴頭的設(shè)計進(jìn)行深入分析與探討,依據(jù)具體情況,確定適宜的安裝位置,以提升建筑消防給排水工程設(shè)計的整體水平。

        關(guān)鍵詞:建筑消防系統(tǒng);給排水工程;無吊頂結(jié)構(gòu);噴頭

        引言

        近年來,建筑火災(zāi)由于其發(fā)生的頻率高、危害性大,已成為工程建筑領(lǐng)域中不可忽視的問題。一旦室內(nèi)出現(xiàn)火源后,火勢便可能沿著建筑結(jié)構(gòu)蔓延,逐漸擴(kuò)散至其他未被火焰觸及的房間。這些尚未遭受火災(zāi)波及的房間,一旦被點(diǎn)燃,可能會發(fā)生連鎖反應(yīng),導(dǎo)致火勢迅速擴(kuò)大。在火勢蔓延過程中,外窗上的保溫材料也可能被點(diǎn)燃,從而導(dǎo)致火勢失控。因此,為了預(yù)防此類建筑火災(zāi),必須對建筑消防給排水工程中室內(nèi)無吊頂噴頭位置的設(shè)計進(jìn)行深入研究和分析,通過有效的設(shè)計和安裝措施,確保建筑室內(nèi)的消防安全。

        一、無吊頂噴頭在建筑消防系統(tǒng)中的功能與作用

        當(dāng)建筑室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時,火勢與煙氣的擴(kuò)散速度受建筑構(gòu)造、空間內(nèi)可燃材料的分布以及噴水滅火系統(tǒng)的布局等多種因素的影響。這些因素共同作用,決定了火災(zāi)的擴(kuò)散路徑和程度。因此,為了有效控制火勢,深入研究火災(zāi)煙氣的流動特性是滅火工作中極為關(guān)鍵的一環(huán)。為了更準(zhǔn)確理解火災(zāi)中煙氣的動態(tài)變化過程,采取相應(yīng)的措施,顯得尤為關(guān)鍵,如在室內(nèi)安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的室內(nèi)火災(zāi)撲救方法中,雖然水是主要的火災(zāi)介質(zhì),但是受限于水源或其他因素,這種方法有時難以迅速生效。在這種情況下,安裝于室內(nèi)天花板上的自動噴灑噴頭便能發(fā)揮關(guān)鍵作用,在火災(zāi)初期迅速啟動,通過精確噴灑,有效減緩火勢向其他區(qū)域蔓延的速度。此舉不僅為消防救援人員爭取了寶貴時間,而且顯著提升了救援效率。在室內(nèi)火災(zāi)規(guī)模較小,火勢尚未構(gòu)成嚴(yán)重威脅的情況下,這些噴灑噴頭能夠依據(jù)預(yù)設(shè)的安全閾值自動作出反應(yīng),對潛在的火災(zāi)進(jìn)行早期控制,從而避免不必要的損失。這種滅火方式在確保室內(nèi)人員安全的同時,能最大限度減少財產(chǎn)損失,使消防救援行動更加高效、有序[1]。

        二、建筑消防給排水工程中室內(nèi)無吊頂噴頭位置的設(shè)計原則

        (一)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求

        在室內(nèi)建筑設(shè)計中,無吊頂噴頭的位置設(shè)計必須充分考慮到熱氣流的方向與速度,以確定噴頭的最佳位置。首先,噴頭的安裝高度應(yīng)依據(jù)建筑物空間的高度及其使用功能來決定。其次,噴頭之間的間距需考慮火災(zāi)蔓延的可能性,符合《建筑消防設(shè)施設(shè)計規(guī)范》中對噴頭布局的具體要求。同時,噴頭的布局還應(yīng)滿足防火分隔需求,并適應(yīng)火災(zāi)發(fā)展趨勢。依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定,通常以整個防火分區(qū)為基準(zhǔn)進(jìn)行噴頭布局設(shè)計,防火分區(qū)的劃分能有效遏制火勢擴(kuò)散。此外,在實際操作過程中,除了嚴(yán)格遵守相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)外,還應(yīng)根據(jù)具體的工作環(huán)境和特定條件進(jìn)行靈活調(diào)整。例如,在存在特殊火源或易燃物品的區(qū)域,需要增加噴頭的密度或者更換噴頭的類型,以達(dá)到更佳的防火效果[2]。

        (二)噴頭的安裝間距

        根據(jù)消防安全要求,必須確保消防噴淋頭之間保持恰當(dāng)?shù)木嚯x。在理想狀況下,當(dāng)上噴或下噴噴頭被設(shè)置在同一水平面上時,它們之間的距離應(yīng)控制在36米至24米之間,以確保水流能夠覆蓋更廣泛的區(qū)域且不會相互干擾。同時,這些噴頭之間的最小間隔不得低于24米,以避免水流傳輸過程中的能量衰減。在安裝過程中,需要留意噴頭與墻壁之間的距離。盡管沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸,通常情況下噴頭應(yīng)遠(yuǎn)離墻邊,以避免在火災(zāi)發(fā)生時產(chǎn)生額外的火焰蔓延風(fēng)險。一般來講,噴頭與墻的距離不應(yīng)超過18米,以確保在緊急情況下噴頭仍能有效發(fā)揮作用。此外,為了使消防噴頭能夠均勻分布并高效工作,每個噴頭的直徑應(yīng)保持一致,即360厘米。每組噴淋頭之間需要保持大約180厘米的圓形半徑間距。這一原則有助于減少水流在管道中的流動阻力,從而提高水霧的覆蓋面積和噴射效率。

        (三)噴頭的安裝高度

        噴淋頭的安裝高度對于其功能的發(fā)揮至關(guān)重要。通常情況下,這些設(shè)備應(yīng)設(shè)置在不低于24米的高度,在較低空間中,安裝高度可適當(dāng)降低至21米。這種調(diào)整是基于安全性和實用性的考慮,過高的安裝位置可能會導(dǎo)致操作上的不便,并可能影響用戶體驗。然而,噴淋頭的確切安裝高度應(yīng)綜合考慮建筑物類型、火災(zāi)風(fēng)險等級、樓層高度以及使用環(huán)境等多種因素。依據(jù)國際消防安全標(biāo)準(zhǔn),噴淋頭的高度通常不應(yīng)超過4米,以確保滅火覆蓋范圍,同時避免對使用者造成不必要的影響。在特定情況下,如當(dāng)天花板高度達(dá)到45米或更高時,必須對噴淋頭的布局進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃,以確保其能夠有效覆蓋整個天花板區(qū)域[3]。

        三、建筑消防給排水工程中室內(nèi)無吊頂噴頭位置的規(guī)劃與設(shè)計

        (一)室內(nèi)未設(shè)置吊頂梁下方的消防噴頭

        在現(xiàn)代建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計中,尤其在那些追求簡約設(shè)計、無吊頂?shù)目臻g內(nèi),室內(nèi)噴頭的布局需經(jīng)過周密規(guī)劃。這些噴頭的設(shè)置不僅要滿足使用的便捷性和安全性需求,還應(yīng)與建筑的整體風(fēng)格保持一致。設(shè)計師在規(guī)劃時需細(xì)致考慮室內(nèi)梁體的間距,合理安排噴頭的布局模式。通常情況下,每個區(qū)域會安裝多個噴頭,以確保覆蓋足夠的范圍并有效填補(bǔ)潛在的空隙。為保障噴頭得到全面保護(hù),其上方必須留有適當(dāng)?shù)目臻g,在噴頭上方設(shè)置一個正方形的集熱擋水板。這種集熱擋水板的面積大約為016平方米,其邊緣應(yīng)與濺水盤保持水平,以確保水流順暢流入濺水盤并防止水花濺出。此外,為了預(yù)防頂板與室內(nèi)梁之間夾層中的可燃物引發(fā)火災(zāi),應(yīng)在夾層中布置噴頭,詳見圖1。

        a區(qū)域采用的是標(biāo)準(zhǔn)的38米×38米的正方形,其面積約為1444平方米。為了在該正方形內(nèi)進(jìn)一步劃分出更精細(xì)的設(shè)計區(qū)域,每個角落均被細(xì)分為多個小模數(shù),以此來確保結(jié)構(gòu)的精確性和實用性。b和b'兩個區(qū)域分別采用了41米×38米的尺寸,占地面積約為1558平方米。這些區(qū)域同樣采用了“井”字形結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,其內(nèi)部空間被精心劃分成不同的功能單元。c區(qū)域展示了一種更加獨(dú)特的設(shè)計理念,采用41米×41米的尺寸,其面積約為1681平方米。在這個較大的方形區(qū)域周圍,由a、b區(qū)域圍繞形成了一個封閉的結(jié)構(gòu),此設(shè)計不僅增強(qiáng)了整體的穩(wěn)固性,也提升了防火安全性能。在各個區(qū)域的特定位置,如區(qū)域1的b'位置、區(qū)域2的b位置以及區(qū)域4的b位置,消防噴頭被巧妙布置在一起,以便在火災(zāi)發(fā)生時能夠迅速、有效控制火勢蔓延。需特別指出,圖示中灰色區(qū)域所標(biāo)示的為梁下消防噴頭的位置。通過精確計算,這些噴頭能夠針對不同種類的火源迅速作出反應(yīng)。例如,位于方框1的b'噴頭,能夠有效撲滅方框1a、方框1c以及方框3b的火情;方框2的b噴頭負(fù)責(zé)方框1b、方框2a及方框2c上的火情;方框3的b'噴頭對位于方框3a、方框3e和方框4b'的火情具有顯著的撲滅效果;方框4的b噴頭能應(yīng)對方框4a、方框4c以及方框2b'的火情。通過這種設(shè)計,既保障了消防安全,又實現(xiàn)了成本節(jié)約,實現(xiàn)了雙贏目標(biāo)。

        (二)在建筑消防室內(nèi)設(shè)置無吊頂矩形補(bǔ)償噴頭

        在高壓環(huán)境下,這些噴頭能夠巧妙地將壓力轉(zhuǎn)化為高速運(yùn)動的液柱,并通過水霧的形態(tài)噴射出來,有效遏制火災(zāi)的擴(kuò)散,這一過程對于保障建筑內(nèi)部安全至關(guān)重要。特別是在無吊頂?shù)捻敯鍏^(qū)域,如走廊、樓梯間等,采用補(bǔ)償噴頭布局可以形成均勻的水量保護(hù)層,確保充足水量覆蓋潛在的火災(zāi)區(qū)域,同時避免不必要的水資源浪費(fèi)。一旦火災(zāi)區(qū)域超出了預(yù)設(shè)保護(hù)范圍時,系統(tǒng)將自動激活另一個噴頭進(jìn)行補(bǔ)充,確保整個區(qū)域得到全面保護(hù)。這種智能化且靈活的供水策略顯著提升了消防安全性,減少了火災(zāi)造成的損失與傷害。值得注意的是,補(bǔ)償噴頭通常采用旋轉(zhuǎn)噴頭設(shè)計,液體進(jìn)入噴頭殼體后,沿著切向孔流動到離心室。在離心室內(nèi),水霧隨著旋轉(zhuǎn)運(yùn)動持續(xù)向下擴(kuò)散,實現(xiàn)對火災(zāi)區(qū)域的全面覆蓋。這種獨(dú)特的噴射方式不僅提升了滅火效率,也增強(qiáng)了對火災(zāi)動態(tài)變化的適應(yīng)性,如圖2。

        為實現(xiàn)均勻、高效的水霧補(bǔ)償效果,設(shè)計人員經(jīng)過精心規(guī)劃,對補(bǔ)償噴頭的布局進(jìn)行了周密設(shè)計,確保每隔3米便安裝一個噴頭。這種布局確保了在最大負(fù)荷情況下,能夠維持供水的均勻性,從而為不同區(qū)域提供均衡的水霧覆蓋。同時,每個噴頭與水管之間的間隔均經(jīng)過精確計算,以保證在整個管路中,噴頭的噴水強(qiáng)度、流量系數(shù)以及工作壓力保持一致。此外,補(bǔ)償噴頭與建筑物結(jié)構(gòu)之間的距離也經(jīng)過了嚴(yán)格控制。例如,濺水盤與頂板之間的距離大約為200毫米,確保即使在高負(fù)載條件下,噴頭仍能產(chǎn)生足夠的水霧以覆蓋上方區(qū)域。濺水盤與梁底的垂直距離設(shè)定為50毫米,既能夠提供必要的水流沖擊力,又不會對梁底施加過大壓力。在圖2中,可以看到2號油盆、3號油盆以及5號油盆位于梁下噴頭無法覆蓋的位置。為了解決這一問題,補(bǔ)償噴頭被巧妙布置在這些關(guān)鍵位置,以實現(xiàn)對這些區(qū)域的全覆蓋。通過此種方式,補(bǔ)償噴頭不僅能夠保護(hù)內(nèi)部空間免受火災(zāi)侵害,還能使所有人員和財產(chǎn)安全得到保障。

        (三)調(diào)整噴水幕簾噴嘴的噴射角度

        由于火源所處的高度不同,其溫度自然也存在差異。這些差異構(gòu)成了評估火災(zāi)嚴(yán)重程度的關(guān)鍵因素。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時,人的平均視線高度約為15米,因此我們將這一高度區(qū)間視為火災(zāi)的潛在危險區(qū)域。為了確保室內(nèi)人員的生命安全,水幕噴頭的噴射范圍應(yīng)設(shè)置在人眼可及的最高點(diǎn),即人眼高度的15米左右。這一措施能夠確保水幕噴頭的有效作用范圍覆蓋到該高度區(qū)域,從而有效阻止火勢蔓延。此外,在火災(zāi)中,產(chǎn)生的煙氣同樣是威脅室內(nèi)人員安全的主要因素。因此,必須根據(jù)煙氣的運(yùn)動變化規(guī)律,確定霧化噴嘴的旋轉(zhuǎn)模式,以確保噴頭能夠噴射出水霧柱,從而有效控制和撲滅火災(zāi)。在火災(zāi)發(fā)生時,室內(nèi)空氣會形成分層現(xiàn)象,上層的高溫?zé)煔鈺蛳铝鲃?,下層的冷空氣向上流動。上層與下層煙氣溫度的差異可依據(jù)以下公式進(jìn)行計算。

        Ti=1Hi∫Hi0T(z)dz,z<Hi(1)

        Tu=1H-Hi∫HHiT(z)dz,z>Hi(2)

        在公式(1)和(2)中,Ti代表上層煙氣層的平均溫度值,該值反映了煙氣在上層空間所能達(dá)到的最高溫度水平。Tu表示下層煙氣層的平均溫度,揭示了溫度隨深度變化的趨勢。其中,Hi作為關(guān)鍵參考點(diǎn),表明了火源與頂板噴頭之間的垂直距離,這一高度差直接影響熱傳遞和燃燒效率。H值代表煙氣層界面的高度,為判斷不同位置煙氣溫度提供了基準(zhǔn)。此外,T(z)函數(shù)描述了溫度隨z坐標(biāo)變化的情況,對于理解火源周圍溫度場的動態(tài)變化至關(guān)重要。當(dāng)z等于0時,T(z)函數(shù)的作用范圍限定于火源本身及其鄰近區(qū)域;當(dāng)z等于H時,T(z)函數(shù)的作用范圍擴(kuò)展至整個室內(nèi)空間。通過這種設(shè)定,更精確分析和預(yù)測火災(zāi)中煙氣的擴(kuò)散過程和可能的溫度梯度變化。

        結(jié)語

        綜上所述,經(jīng)過對建筑消防給排水工程中室內(nèi)無吊頂噴頭位置設(shè)計的深入分析與研究,我們能夠認(rèn)識到其在防火安全領(lǐng)域的重要性。合理設(shè)計與布置無吊頂噴頭,不僅能夠有效遏制火勢蔓延,減少火災(zāi)對建筑物的損害,而且能夠保障室內(nèi)人員的生命安全。因此,無吊頂噴頭的設(shè)計必須遵循相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),明確噴頭的安裝高度、間距以及布置位置的基本原則。在實際操作過程中,還需考慮不同區(qū)域的特定條件,如易燃區(qū)域、火源高度等因素,采取適當(dāng)、靈活的應(yīng)對措施,通過精心設(shè)計與科學(xué)布局,確保消防設(shè)施的高效運(yùn)作,從而最大程度提升建筑消防安全水平。

        參考文獻(xiàn)

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        [3]劉赫南,林錦標(biāo).淺談凈空高度大于800mm的民用建筑悶頂?shù)膰婎^設(shè)計要點(diǎn)[J].中外建筑,2020(09):185-187.

        作者簡介:王鵬(1983— ),男,漢族,河北秦皇島人,???,研究方向:建筑給排水。

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