浅谈自动喷淋系统水力计算

摘要：本文结合笔者在工作中的经验，对自动喷淋系统中“矩形面积一逐点法”计算方法以及水力计算展开了论述，提出了相关自身的一些论点，以供参考。

关键词：自动喷淋系统；矩形面积一逐点法；水力计算

中图分类号：G613.4 文献标识码：A 文章编号：

0引言

自动喷水灭火系统同时具备了防火、控火和灭火的功能，是目前最为有效的自动灭火设施，是现代建筑防火技术的重要组成部分。GB50084-2001（2005年版）《自动喷水灭火系统设计规范》(以下简称《喷规》)中9．1系统的设计流量中规定了设计流量的计算方法，但设计人员在计算喷淋泵的流量时，通常是先确定火灾危险等级，然后将该等级对应的喷水强度与作用面积相乘，其乘积即为喷淋泵的设计流量，该设计流量是假定作用面积内所有喷头的工作压力和流量等于最不利点喷头的工作压力和流量，忽略管道阻力损失对喷头工作压力的影响，导致设计流量小于实际流量。自动喷水灭火系统的水力计算对保障水流量和水量分配有重要的作用，是保证系统可靠性、合理性和经济性的一项重要设计内容。水力计算主要解决的是系统设计的水量，管道配置，以及消防水池的容积和消防泵的参数。基于以上原因，笔者根据多年的设计经历，浅谈一下自动喷淋灭火系统的水力计算方法。

1“矩形面积一逐点法”计算方法

“矩形面积一逐点法”，即面积节点法。首先确定最不利作用面积在管网中的位置，作用面积的形状宜采用正方形或长方形。若采用长方形布置时，其长方形的长边应平行配水支管，边长宜为作用面积平方根的1．2倍(即1.2扛)，仅在作用面积内的喷头才计算喷水量，并且每个喷头的喷水量至少满足规定的喷水强度，作用面积后的管段流量不再增加，仅计算管道的水头损失。对轻、中危险等级建筑的计算时，可假定作用面积内喷头的喷水量相等；对严重危险级，应该按照喷头处的实际水压计算喷水量。

1．1矩形面积的确定

火灾发生时，一般都是火源呈辐射状向四周扩大蔓延，只有失火区上方的喷头才会开启。因此采用作用面积保护法，即计算作用面积内喷头的水量是合理的。同时由于火灾时空气对流的影响，作用面积采用矩形是符合火场实际的“喷规”规定，确定最不利作用面积在管网中位置(必要时可由水力计算确定)，作用面积宜为矩形，其长边平行于配水支管，其长度不小于作用面积平方根的l．2倍，喷头数若为小数就进位取整。当配水支管的实际长度小于计算边长时，作用面积要扩展到该配水管相邻支管上的喷头。对在走道内设置单排喷头的闭式系统，作用面积应按最大疏散距离所确定的作用面积确定。系统设计流量按系统的有关规定计算。干式系统的作用面积应按“喷规”表5．0．1规定值的1．30倍确定。雨淋系统中每个雨淋阀控制的喷水面积不宜大于“喷规”表5．0．1中的作用面积。

1．2系统设计流量计算

1)每个喷头流量按下式计算：

式中:q为喷头流量，L／min；

K为喷头流量系数，决定喷头的出水能力；

P为喷头处水压，MPa。

2)系统的设计流量。应按最不利点作用面积内喷头同时喷7k的．总流骨确定：

式中:Qs―系统设计流量(L/S)；

qi―最不利点处作用面积内各喷头节点的流量(L/min)；

n―最不利点处作用面积内的喷头数；

2逐点法水力计算

逐点法计算，从系统最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的水压力、流量和管段的累计流量、水头损失，直到管段累计流量达到设计流量为止；在此后的管段中流量不再增加仅计算沿程和局部水头损失。在上述计算中，每个喷头流量按特性系数法计算，其流量随喷头处压力变化而变化。此计算特点是在系统中除最不利点喷头以外的任一喷头的喷水量或任意4个喷头的平均喷水量均超过《喷规》规定，系统计算偏于安全。

轻、中、严重、及仓库危险等级均按逐点法进行水力计算，即矩形面积每个喷头喷水量按该喷头处的水压计算确定，具体方法如下:

1)首先假设最不利点处水压，求该喷头的出水量，由此流量求喷头之间管段的水头损失；最不利点水压一般为0．1MPa，最小也不应小于0．05MPa。

2)根据水力平衡原理，由第一个喷头处的压力和第一个喷头到第二个喷头的水头损失之和，作为第二个喷头处的压力，根据此压力求得第二个喷头的流量，依次类推，计算作用面积内的所有喷头的压力和管道的流量。

3)两管段交点处的计算水压不同时，应按下式对交汇点处低水压一侧的管段流量进行修正。

式中：q1―低水压侧管段的修正流量(L/s)；

q2―高水压侧管段的计算流量(L/s)；

h1―低水压侧管段的水压(Kpa)；

h2―高水压侧管段的水压(Kpa)。

由水力学原理可知式(3)仅在配水支管组成完全相同的条件下成立，所以特性系数法只适用于 “规则布置”情况。然而，在实际工程中，由于被保护范围并非规则的矩形，或为满足喷头与障碍物最小净距的要求而调整个别喷头的位置，管路及喷头在大多数情况下呈“不规则布置”，导致特性系数法的应用存在困难。为满足工程设计的实际需求，有必要寻求更为完善的水力计算方法。

3结语

经济流速与系统的经济性、安全性有密切的关系，从实践比较中得出l．8m／s～3．0m／s经济流速范围可满足要求。文中对两种水力计算方法的阐述，为设计水量、管道配置，以及消防水池的容积和消防泵参数的确定提供了依据，具有一定的工程参考价值。

参考文献:

[1]GB50016-2006《建筑设计消防规范》。

[2]GB50045-95（2005年版）《高层民用建筑设计防火规范》。

[3]GB50084-2001（2005年版）《自动喷水灭火系统设计规范》。

[4]王增长《建筑给水排水工程》.北京:高等教育出版社,2004。

[5]核工业第二研究设计院.给水排水设计手册(第2册):建筑给水排水(第2版)【M〕.北京:中国建筑工业出版社，2001。