簡化減壓孔板的計算

劉貴國 肖睿書

簡化減壓孔板的計算

劉貴國 肖睿書

《自動噴水滅火系統設計規范 GB 50084-2001》 （2005年版）之9.3.3和附錄D列有減壓孔板水頭損失局部阻力系數ξ的公式，其演算十分繁瑣麻煩，很不方便書寫使用。筆者推導出簡化公式并詳細列出水力參數表可供設計人員查閱參考。

一、問題的提出

《自動噴水滅火系統設計規范 GB 50084-2001》 （2005年版） （以下簡稱 “噴規”）于2005年10月1日起實施。四川消防機械總廠 （以下簡稱 “川消廠”）依據 “噴規”成功地開發了額定壓力PN=1.6MPa適用于高層建筑的報警閥新產品，為貫徹 “噴規”4.2.9之2款第2句 “控制管道動壓的區段宜設減壓孔板或節流管”的精神提供了可靠市場保證。對于自動噴水滅火系統加壓泵 （以下簡稱 “自噴泵”）揚程達到1.2～1.6MPa的高層建筑運行工況下，按 “噴規”9.3.5要求，必需在低區報警閥組入口前設減壓閥，參照國家標準圖集 （以下簡稱 “圖集”） 《01SS105常用小型儀表及特種閥門選用安裝》48頁 “減壓閥自動噴水滅火供水方式”，不可避免地將報警閥頂托至離地≥2.4m的位置上，遵照 《高層建筑給水減壓閥的應用》 （以下簡稱 “應用”）5.1.12規定，減壓閥出口端連接的管道，其管徑不應縮小，且管道直線長度不應小于5倍公稱直徑。以常用DN150為例，5DN=750mm，查 “圖集”76頁，減壓閥長度取450mm，僅此兩項相加就達到1200mm，故報警閥下端不宜設減壓閥。解決此矛盾的上策是建議取消 “噴規”9.3.5，并呼吁更多的廠家生產PN=1.6MPa的報警閥投放市場。

二、公式的簡化

查 “噴規”9.3.3，減壓孔板的水頭損失，應按下式計算：

式中Hk——減壓孔板的水頭損失 （10kPa）；

Vk——減壓孔板后管道內水的平均流速（m/s）；

ξ——減壓孔板的局部阻力系數，取值應按附錄D確定；

g——重力加速度9.806(m/s2)取近似值 10（m/s2）。

再查附錄D，則

式中d——給水管的計算內徑 （mm）；

dk——孔板的孔徑 （mm）。

式中用希臘字母υ代替 (9.3.3)大寫Vk——管道流速 （m/s）。

三、列k與G參數表

為達到資源共享和確保孔板設計質量之目的，k從0.06至0.65共60個G參數列于表1。

本文表1與附錄D表D的比較詳見表2。

從表2可看出，將G值換算成ξ1的結果與表D的ξ值基本相等，說明簡化式推導準確。

四、減壓孔板規格

減壓孔板主要應用在高層建筑自動噴水滅火系統，它們與濕式報警閥規格關系密切。查 《自動噴水滅火系統濕式報警閥的性能要求和試驗方法GB 797-89》，報警閥有DN50～250mm八種規格，考慮DN50、65和250三種規格使用機會較少，應重點研制開發 DN80～200五種熱鍍鋅鋼（hot galvanized steel簡稱HGS）管在不同公稱流量條件下產生公稱HkN=5～80(10kPa)的匹配孔板系列產品，滿足高層建筑設計市場需求。

DN80～200HGS管和加厚HGS管計算內徑d與流速系數Kc值詳見表3，不同規格減壓孔板參數詳見表4。安裝示意詳見圖1。

表1 孔徑與管徑平方比k與G參數

表2 表1與表D的比較

五、討論

1. “噴規”9.3.1之2和1

“噴規”9.3.1不屬強制性條文，其2款第一句規定 “孔口直徑不應小于設置管段直徑的30%”值得商榷。

以某高層建筑地下室 “自噴泵”流量和揚程達到30L/s和1.6MPa為例，采用 “川消廠”PN=1. 6MPa的DN150報警閥，低區數層需減壓0.8MPa左右，應如何設計減壓孔板。先按9.3.1之1和2款，查表3和表4，DN150②加厚管d=153mm，dk≥0.3×153=45.9≈46(mm)，Hk=38.6≈39(10kPa)，減壓孔板前后管段需有750mm的直線長度，故為滿足6.2.6關于 “報警閥離地宜為1.2m”的要求，需從報警閥出口向水平方向拐出3. 5m長管段串聯兩個dk=46mm的減壓孔板，并繞彎接到低區系統立管上，遇到多個報警閥都需減壓時，則空中串聯減壓孔板管段平行排列困難。若能將2款 “30%”修改為 “25%”，則 dk≥0.25×153=38.3取 39(mm)，再查表4，Hk=78.9(10kPa)，此時此地，應可直接在報警閥出口設置一個dk=39mm的減壓孔板，其向上管段不言而喻可徑直與低區系統立管連接。

解決了2款修改后，9.3.1之1款建議改為：應設在直徑不小于50mm的水平管段或直徑不小于80mm的豎直管段上，前后管段的長度均不宜小于該管段直徑的4倍。

2.減壓孔板產品化

為確保減壓孔板設計質量，筆者呼吁有更多廠家，相繼在 “噴規”研制孔板產品基礎上，根據表4成果，積極開發DN80～200共50種新產品，投放市場。

3.提高報警閥額定壓力

目前，市場上研制開發PN≥1.6MPa的報警閥產品非常及時，為高層建筑自動噴水滅火系統報警閥配置設計改進打下基礎，建議圍繞PN≥1.6MPa產品，調整有關規范條文。

4.簡化計算書

圖1 減壓孔板安裝示意

建筑消防給水系統減壓孔板計算書按 “噴規”進行編制，書寫麻煩復雜，設計、校對、審核和審定四環節管理難以控制質量。如按本文方法計算，將可為簡化計算書和加強科學管理助一臂之力，筆者不勝感激。

表3 ①HGS管和②加厚管d與Kc值

表4 減壓孔板Hk（10kPa）與dk(mm)參數

5.新型噴頭的應用

旋轉型噴頭是利用水力學環流推動和空氣動力學原理，旋轉分布大水滴并能形成下壓強風，助推竄動升高火舌瞬間穿透、收小縮短、打碎切斷而被迅速均勻覆蓋吹熄淋滅的噴頭，它對高中低水壓的適應范圍很寬，在大中小空間場所中都適宜采用旋轉型噴頭自動噴水滅火系統，設計人員只需考慮減動壓即以減壓孔板代替減壓閥的問題。

[1]韓占先，何以申等.GB 50084-2001自動噴水滅火系統設計規范 （2005年版）

[2]黃曉家等.01SS105常用小型儀表及特種閥門選用安裝國家標準圖集

[3]姜文源，潘德琦.高層建筑給水減壓閥的應用.海軍出版社，2002

[4]GB 797-89自動噴水滅火系統濕式報警閥的性能要求和試驗方法

[5]姜文源，王炯等.CECS 213:2006旋轉型噴頭自動噴水滅火系統技術規程

廣西華藍設計 （集團）有限公司）

TU892

C

1671-3362（2011）03-0037-03

專題調研