1、中危險級自噴系統的管網設計計算摘要：闡述了中危險級自動噴水滅火系統管網水力計算的兩種方法，指出長方形作用面積法更符合實際火災情況。關鍵詞：自噴系統；設計計算；沿途計算法；作用面積法中圖分類號： TU892文獻標識碼： C文章編號： 1000-4602(2000)02-0034-021 噴頭的工作壓力、流量、布置間距自動噴水滅火系統設計規范 (以下簡稱規范 )第 2.0.2 條規定噴頭工作壓力不應小于 9.8 104Pa，但在注解中又規定最不利噴頭工作壓力不應小于 4.9 104Pa。實際上注解中的噴頭最低工作壓力是針對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、增壓設施揚程計算

2、時，不存在這個問題。在工程設計中，最不利噴頭工作壓力值以 4.9 104Pa計算，使噴頭出水量減小，為保證一定的噴水強度，需縮小噴頭間距， 增加了作用面積內動作噴頭數量， 增加了工程投資，而優點僅僅是選水泵時，可以減小約 4.9 104Pa揚程。規范第 4.1.1 條規定了標準噴頭的保護面積、噴頭間距。筆者認為該數據是噴頭呈正方形布置時的數據，且表內數據有自相矛盾之處。噴頭的流量系數、工作壓力、噴水強度要求是基本數據，每只噴頭最大保護面積、最大水平間距是推導數據。噴頭間距計算如下 (如圖 1)：每只噴頭的最大保護面積為 S80/6 13.3m2；若為正方形布置， 其間距 a13.31/23.6

3、5m；噴頭的計算保護半徑 R3.65 sin452.58m；對角線噴頭間距 2R5.16m。若把第 4.1.1 條中噴頭按正方形布置時的數據用于長方形或菱形布置是不科學的。噴頭布置時應考慮三個因素： 每個噴頭的平均保護面積為 13.3m2； 不出現噴水空白； 重復覆蓋率小。如果能符合上述幾條，不必限定噴頭間距不大于 3.65m，或限定對角線噴頭之距離不超過 5.16m。GB513585 自動噴水滅火系統灑水噴頭的性能要求和試驗方法第4.3.1 條規定了噴頭布水的均勻性要求。試驗方法如下：四個噴頭安裝在試驗管網上， 0.5m0.5m的方形集水盒密布在噴頭的保護面積內，集水盒的口平面距吊頂 2.7

4、m。DN15mm 的噴頭在四個噴頭交互作用時的均勻性符合表 1 要求。表 1 四個噴頭交互作用時的均勻性要求噴頭公稱直徑（mm）噴頭間距（m）保護面積（m2）每個噴頭流量（L/min ）平均灑水密度（mm/min ）低于平均灑水密度50%的面積153.512.2561.35.010%39135.015.010%而事實上國內不同廠家噴頭布水性能各有千秋。有人實測某噴頭均勻布水的面積為 812m2，此噴頭難以滿足要求，按 3.65m 布置時會出現布水空白點。2 管網水力計算自噴系統常用的水力計算法有兩種： 沿途計算法。從系統最不利點噴頭開始，沿程計算各噴頭壓力、流量和管段的累計流量、水頭損失，直到

5、管段累計流量達到設計流量為止。在此后的管段中流量不再增加，僅計算沿程和局部水頭損失。在上述計算中，每個噴頭流量按特性系數法計算，其流量隨噴頭處壓力變化而變化。此計算特點是在系統中除最不利點噴頭以外的任一噴頭的噴水量或任意 4 個噴頭的平均噴水量均超過規范第 4.1.1 條，系統計算偏于安全。此計算法按噴頭逐個動作計算，不符合火災發展的規律。實際發生火災時，一般都是由火源點呈輻射狀向四周蔓延，此時只有失火區上方的噴頭才會動作。 作用面積法。選定最不利作用面積在管網中的位置，該面積為正方形或長方形，當為長方形時其長邊平行于配水支管，其長邊為作用面積值平方根的 1.2 倍，僅在作用面積內的噴頭才計算

6、其噴水量。 中危險級系統 “近似 ”假定作用面積內各噴頭的噴水量相等， 即 “近似 ”按最不利噴頭的噴水量計算，依此計算各管段的流量和阻力損失，直至作用面積內所有噴頭動作，此后管道流量不再增加，僅計算管道水頭損失。因實際滅火時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 1.151.30，以便與實際滅火情況相接近。由于火災時對流及風的影響，作用面積的形狀以呈長方形更為合理，且長方形面積在管道水力計算時也是最不利的。作用面積法假定每個噴頭出水量均相等，實際火災時，少數噴頭動作，噴頭處壓力與流量超過設計值，有利于滅火。即使火災蔓延，但作用面積內所有噴頭全部開放時，其平均噴水強度仍符合規

7、范要求，因而此計算法是安全合理的。規范編寫時，就中危險級系統計算時僅需滿足作用面積內的平均噴水強度 (假定每個噴頭出水量相等 )，參照了英美規范的某些條文。 聯邦德國規范要求各單獨噴頭的保護面積與作用面積內所有噴頭的平均保護面積的差異不超過20%。規范第7.1.1 條規定任意四個噴頭組成的保護面積內的平均噴水強度不應大于也不應小于規定數值的 20%，筆者認為其本意是控制每個噴頭所保護的面積， 并非其實際噴水強度。由于自噴系統管內水流速度較高，水頭損失較大，盡管作用面積內噴頭動作時，其平均噴水強度符合規范，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，管徑小時尤宜采用低值。因各國

8、規范對火災危險級別的劃分各不相同， 噴水強度要求各不相同，甚至假定條件也各不相同， 故各國管道估算表差異較大。 筆者認為，規范附表 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偏多，流速偏大，不宜簡單套用。如果DN40mm 管，若 4 個噴頭動作，Q1.33 45.32L/s，v 4.24m/s，1000i1265。按估算表確定的管徑，尚須用水力計算進行驗算。另外，規范前后條文不一致， 如第 4.1.2 條限定了噴頭間距， 第 7.1.1 條又允許噴頭保護面積有一定的自由度，這給設計人員帶來了困惑。筆者認為，第 4.1.2 條可以理解為噴頭在 9.8 104Pa工作壓力下噴水強

9、度恰好為規定強度時的特例。從上述分析可知， 中危險級自噴系統可以按作用面積法 “近似 ”計算，而不必 “嚴密 ”計算。筆者見到給水排水 1998 年(24 卷)第 4 期刊登的自動噴水滅火系統管網水力計算簡化探討一文，文中提供的算例是按作用面積法 “嚴密 ”計算而得，若作用面積內平均噴水強度能滿足規范第 7.1.1 條要求，當然能滿足滅火要求，但其推導過程不甚嚴格。 A、B、C、D 四個噴頭 (見圖 1)的壓力并不完全相同，流量亦不完全相同，四個噴頭組成的保護面積內的平均噴水強度應為相鄰四個噴頭流量之和的四分之一除以所保護的面積。 規范第 7.1.1 條限定 “任意四個噴頭 ”應落在 “作用面積 ”之內，應是作用面積內 “最不利四個噴頭組成的保護面積內平均噴水強度