減壓孔板在噴淋系統中的應用

秦豪杰

摘 要：針對《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2001第8.0.5條規定，“配水管道的布置，應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.40MPa”，這一要求本文對自動噴淋系統的減壓方式做了簡單歸納和對比，得出目前適合這一規范的減壓方式只有減壓孔板，并重點針對減壓孔板減壓的原理、安裝要求及計算選型做了詳細的闡述。

關鍵詞：噴淋；減壓孔板；水頭損失

隨著城市建筑高度的不斷增加，建筑頂層自動噴淋系統入口壓力越來越大，這就造成了建筑低層噴淋系統入口壓力遠遠大于自身所需的入口壓力，根據噴頭流量計算公式[1] 可以看出，噴頭的出流量受到壓力的直接影響，壓力過大，單個噴頭流量就會隨之增加，將導致消防水箱的水量不能滿足火災初期消防用水的要求。因此，《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2001第8.0.5條規定，“配水管道的布置，應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.40MPa。這就需要在低層噴淋管道的配水管上設減壓措施。并且在規范第9.3條中，也列出了減壓的措施：a、減壓孔板；b、節流管；c、減壓閥。這三種減壓措施中，減壓閥在規范中已明確規定應設在報警閥組入口前，所以不適合配水管道的減壓，而節流管由于長度要求不小于1m，對安裝空間有一定的要求，并且30°的漸縮角和漸擴角市場也不易采購，因此在實際工程中也很少應用，而減壓孔板由于造價低，安裝方便，不占用空間，管理方便等優點被廣泛應用于自動噴水滅火系統配水管需要減壓的場所，本文將重點針對減壓孔板進行說明。

1.減壓孔板的原理：減壓孔板 的工作原理是對液體的動壓力（不含靜壓力）進行減壓。高層建筑由于層數較多，高層和低層所承受的靜水壓力不一樣。出水時，低層的水流動壓力比高層的水流動壓力大很多。當水流經過減壓孔板時，流速發生突然變化，且在孔板前后產生許多渦流，引起很大的局部水頭損失。在減壓孔處產生壓力降，從而可以降低低層自動噴水滅火系統的出口壓力及出口流量。

2.減壓孔板的安裝要求

（1）應設在直徑不小于50mm的水平直管段上，前后管段的長度均不宜小于該管段直徑的5倍；

（2）孔口直徑不應小于設置管段直徑的30%，且不應小于20mm；

（3）應采用不銹鋼板材制作。

（4）減壓孔板主要用來克服由幾何高差和噴淋立管水頭損失造成的噴淋系統豎向的噴水不均勻性，其位置設在各層配水管或配水干管的起點端。

3.減壓孔板的水頭損失計算

減壓孔板的水頭損失可以按以下公式進行計算：

（1）

式中：Hk——減壓孔板的水頭損失（10-2MPa）；

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，

（2）

式中：dj——給水管直徑（mm）；

dk——孔板的孔徑（mm）；

為簡化計算，《建筑給水排水設計手冊》將將各種不同管徑、孔板孔徑及流速代入式（1）和式（2）中，求得相應的H值，并將所得的H值編成減壓孔板的水頭損失表。使用時，只要算出噴淋配水管需要減去的剩余水頭H及給水管直徑dj，就可從表中查得所需孔板孔徑dk。但需要注意的是，表格中的數據是假定水流通過孔板后的流速為1m/s時計算得出的，如實際流速于此不符，則須按下式進行修正，并按修正后的剩余水頭H查表。

（3）

式中：H——流速1m/s時的剩余水頭（KPa）；

H ——設計剩余水頭（KPa）；

4.設計實例

下面以筆者做過的一個酒店式公寓為模型，具體說明減壓孔板的計算過程。

4.1工程概況

該酒店式公寓地下1層，地上9層，建筑高度37.8m，地下1層為車庫，層高6m，1層層高6.6m，2～3層層高4.8m，4～9層層高3.6m。該酒店噴淋系統危險等級為中危II級，1～9層噴淋系統由1個濕式報警閥控制，噴淋系統設計用水量為30L/S，噴淋系統干管管徑為DN150，噴淋管道為內外熱鍍鋅鋼管。

4.2減壓孔板選型計算

為使讀者有個直觀的認識，我們在這里假設該酒店第九層噴淋系統入口壓力為0.40MPa，這就意味著除第9層以外所有樓層的噴淋系統入口壓力都要超過0.40MPa，都需要進行減壓。首先要計算出各層噴淋系統入口需要減去的剩余水頭，需要減去的剩余水頭可以按下式計算：

Hn=Hn-9+hn-9 （4）

式中：Hn——第n層噴淋系統入口需要減去的剩余水頭（m）；

Hn-9——第n層噴淋系統干管與第9層噴淋系統干管的高差（m）；

hn-9——第n層噴淋系統干管到第9層噴淋系統干管的水頭損失（m）；

以第8層為例：已知入口管徑為DN150，流量30L/S，查《建筑給水排水設計手冊》得：

Vk=1.72m/s，i=0.0377，局部阻力損失按沿程水頭損失的25%計算。

H8=H8-9+h8-9=3.6+1.25*3.6*0.0377=3.77m

修正后的剩余水頭為：

H8=H8/ =3.77/1.722=12.7（KPa）

然后按dj=150mm，水頭損失H=12.7KPa查《建筑給水排水設計手冊》減壓孔板水頭損失表得減壓孔板孔徑dk=78mm

其余樓層減壓孔板選型計算與第8層相同，具體數值見下表。

5.結語

孔板減壓是通過限制噴淋系統的出流量來防止由于系統壓力過大造成系統流量增加，確保消防水箱（水池）的延續使用時間。從公式（1）可知，減壓孔板的水頭損失與管道中水的流速成正比，流速越大，阻力越小，流速越小，阻力越大，噴淋系統流量是隨著火災時間的延續逐步增加的，直到達到設計流量，在此期間，減壓孔板的阻力也是逐步增加的，開始時阻力很小。因此，在火災初期由消防水箱供水時，減壓孔板起到的效果很小。并且，由于減壓孔板只減動壓，不減靜壓，隨著城市建筑高度的不斷增加，建筑低層噴淋系統承受的靜壓也越來越大，對噴淋系統管材和設備的承壓要求也就更高。但是，由于規范的局限性，在沒有新的減壓方式出現前，適合噴淋系統配水管減壓的方式也就只有減壓孔板。

參考文獻

[1] 自動噴水滅火系統設計規范.GB50084-2001，2005.

[2] 高層民用建筑設計防火規范.GB50045-95，2005.

[3] 建筑給水排水設計手冊.第二版.中國建筑工業出版社.

[4] 李杰、趙國才.噴淋系統減壓孔板的計算討論.

[5] 黃秉政、徐珉、汪興才.對自動噴水滅火系統減壓問題的探討.

摘 要：針對《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2001第8.0.5條規定，“配水管道的布置，應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.40MPa”，這一要求本文對自動噴淋系統的減壓方式做了簡單歸納和對比，得出目前適合這一規范的減壓方式只有減壓孔板，并重點針對減壓孔板減壓的原理、安裝要求及計算選型做了詳細的闡述。

關鍵詞：噴淋；減壓孔板；水頭損失

隨著城市建筑高度的不斷增加，建筑頂層自動噴淋系統入口壓力越來越大，這就造成了建筑低層噴淋系統入口壓力遠遠大于自身所需的入口壓力，根據噴頭流量計算公式[1] 可以看出，噴頭的出流量受到壓力的直接影響，壓力過大，單個噴頭流量就會隨之增加，將導致消防水箱的水量不能滿足火災初期消防用水的要求。因此，《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2001第8.0.5條規定，“配水管道的布置，應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.40MPa。這就需要在低層噴淋管道的配水管上設減壓措施。并且在規范第9.3條中，也列出了減壓的措施：a、減壓孔板；b、節流管；c、減壓閥。這三種減壓措施中，減壓閥在規范中已明確規定應設在報警閥組入口前，所以不適合配水管道的減壓，而節流管由于長度要求不小于1m，對安裝空間有一定的要求，并且30°的漸縮角和漸擴角市場也不易采購，因此在實際工程中也很少應用，而減壓孔板由于造價低，安裝方便，不占用空間，管理方便等優點被廣泛應用于自動噴水滅火系統配水管需要減壓的場所，本文將重點針對減壓孔板進行說明。

1.減壓孔板的原理：減壓孔板 的工作原理是對液體的動壓力（不含靜壓力）進行減壓。高層建筑由于層數較多，高層和低層所承受的靜水壓力不一樣。出水時，低層的水流動壓力比高層的水流動壓力大很多。當水流經過減壓孔板時，流速發生突然變化，且在孔板前后產生許多渦流，引起很大的局部水頭損失。在減壓孔處產生壓力降，從而可以降低低層自動噴水滅火系統的出口壓力及出口流量。

2.減壓孔板的安裝要求

（1）應設在直徑不小于50mm的水平直管段上，前后管段的長度均不宜小于該管段直徑的5倍；

（2）孔口直徑不應小于設置管段直徑的30%，且不應小于20mm；

（3）應采用不銹鋼板材制作。

（4）減壓孔板主要用來克服由幾何高差和噴淋立管水頭損失造成的噴淋系統豎向的噴水不均勻性，其位置設在各層配水管或配水干管的起點端。

3.減壓孔板的水頭損失計算

減壓孔板的水頭損失可以按以下公式進行計算：

（1）

式中：Hk——減壓孔板的水頭損失（10-2MPa）；

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，

（2）

式中：dj——給水管直徑（mm）；

dk——孔板的孔徑（mm）；

為簡化計算，《建筑給水排水設計手冊》將將各種不同管徑、孔板孔徑及流速代入式（1）和式（2）中，求得相應的H值，并將所得的H值編成減壓孔板的水頭損失表。使用時，只要算出噴淋配水管需要減去的剩余水頭H及給水管直徑dj，就可從表中查得所需孔板孔徑dk。但需要注意的是，表格中的數據是假定水流通過孔板后的流速為1m/s時計算得出的，如實際流速于此不符，則須按下式進行修正，并按修正后的剩余水頭H查表。

（3）

式中：H——流速1m/s時的剩余水頭（KPa）；

H ——設計剩余水頭（KPa）；

4.設計實例

下面以筆者做過的一個酒店式公寓為模型，具體說明減壓孔板的計算過程。

4.1工程概況

該酒店式公寓地下1層，地上9層，建筑高度37.8m，地下1層為車庫，層高6m，1層層高6.6m，2～3層層高4.8m，4～9層層高3.6m。該酒店噴淋系統危險等級為中危II級，1～9層噴淋系統由1個濕式報警閥控制，噴淋系統設計用水量為30L/S，噴淋系統干管管徑為DN150，噴淋管道為內外熱鍍鋅鋼管。

4.2減壓孔板選型計算

為使讀者有個直觀的認識，我們在這里假設該酒店第九層噴淋系統入口壓力為0.40MPa，這就意味著除第9層以外所有樓層的噴淋系統入口壓力都要超過0.40MPa，都需要進行減壓。首先要計算出各層噴淋系統入口需要減去的剩余水頭，需要減去的剩余水頭可以按下式計算：

Hn=Hn-9+hn-9 （4）

式中：Hn——第n層噴淋系統入口需要減去的剩余水頭（m）；

Hn-9——第n層噴淋系統干管與第9層噴淋系統干管的高差（m）；

hn-9——第n層噴淋系統干管到第9層噴淋系統干管的水頭損失（m）；

以第8層為例：已知入口管徑為DN150，流量30L/S，查《建筑給水排水設計手冊》得：

Vk=1.72m/s，i=0.0377，局部阻力損失按沿程水頭損失的25%計算。

H8=H8-9+h8-9=3.6+1.25*3.6*0.0377=3.77m

修正后的剩余水頭為：

H8=H8/ =3.77/1.722=12.7（KPa）

然后按dj=150mm，水頭損失H=12.7KPa查《建筑給水排水設計手冊》減壓孔板水頭損失表得減壓孔板孔徑dk=78mm

其余樓層減壓孔板選型計算與第8層相同，具體數值見下表。

5.結語

孔板減壓是通過限制噴淋系統的出流量來防止由于系統壓力過大造成系統流量增加，確保消防水箱（水池）的延續使用時間。從公式（1）可知，減壓孔板的水頭損失與管道中水的流速成正比，流速越大，阻力越小，流速越小，阻力越大，噴淋系統流量是隨著火災時間的延續逐步增加的，直到達到設計流量，在此期間，減壓孔板的阻力也是逐步增加的，開始時阻力很小。因此，在火災初期由消防水箱供水時，減壓孔板起到的效果很小。并且，由于減壓孔板只減動壓，不減靜壓，隨著城市建筑高度的不斷增加，建筑低層噴淋系統承受的靜壓也越來越大，對噴淋系統管材和設備的承壓要求也就更高。但是，由于規范的局限性，在沒有新的減壓方式出現前，適合噴淋系統配水管減壓的方式也就只有減壓孔板。

參考文獻

[1] 自動噴水滅火系統設計規范.GB50084-2001，2005.

[2] 高層民用建筑設計防火規范.GB50045-95，2005.

[3] 建筑給水排水設計手冊.第二版.中國建筑工業出版社.

[4] 李杰、趙國才.噴淋系統減壓孔板的計算討論.

[5] 黃秉政、徐珉、汪興才.對自動噴水滅火系統減壓問題的探討.

摘 要：針對《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2001第8.0.5條規定，“配水管道的布置，應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.40MPa”，這一要求本文對自動噴淋系統的減壓方式做了簡單歸納和對比，得出目前適合這一規范的減壓方式只有減壓孔板，并重點針對減壓孔板減壓的原理、安裝要求及計算選型做了詳細的闡述。

關鍵詞：噴淋；減壓孔板；水頭損失

隨著城市建筑高度的不斷增加，建筑頂層自動噴淋系統入口壓力越來越大，這就造成了建筑低層噴淋系統入口壓力遠遠大于自身所需的入口壓力，根據噴頭流量計算公式[1] 可以看出，噴頭的出流量受到壓力的直接影響，壓力過大，單個噴頭流量就會隨之增加，將導致消防水箱的水量不能滿足火災初期消防用水的要求。因此，《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2001第8.0.5條規定，“配水管道的布置，應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.40MPa。這就需要在低層噴淋管道的配水管上設減壓措施。并且在規范第9.3條中，也列出了減壓的措施：a、減壓孔板；b、節流管；c、減壓閥。這三種減壓措施中，減壓閥在規范中已明確規定應設在報警閥組入口前，所以不適合配水管道的減壓，而節流管由于長度要求不小于1m，對安裝空間有一定的要求，并且30°的漸縮角和漸擴角市場也不易采購，因此在實際工程中也很少應用，而減壓孔板由于造價低，安裝方便，不占用空間，管理方便等優點被廣泛應用于自動噴水滅火系統配水管需要減壓的場所，本文將重點針對減壓孔板進行說明。

1.減壓孔板的原理：減壓孔板 的工作原理是對液體的動壓力（不含靜壓力）進行減壓。高層建筑由于層數較多，高層和低層所承受的靜水壓力不一樣。出水時，低層的水流動壓力比高層的水流動壓力大很多。當水流經過減壓孔板時，流速發生突然變化，且在孔板前后產生許多渦流，引起很大的局部水頭損失。在減壓孔處產生壓力降，從而可以降低低層自動噴水滅火系統的出口壓力及出口流量。

2.減壓孔板的安裝要求

（1）應設在直徑不小于50mm的水平直管段上，前后管段的長度均不宜小于該管段直徑的5倍；

（2）孔口直徑不應小于設置管段直徑的30%，且不應小于20mm；

（3）應采用不銹鋼板材制作。

（4）減壓孔板主要用來克服由幾何高差和噴淋立管水頭損失造成的噴淋系統豎向的噴水不均勻性，其位置設在各層配水管或配水干管的起點端。

3.減壓孔板的水頭損失計算

減壓孔板的水頭損失可以按以下公式進行計算：

（1）

式中：Hk——減壓孔板的水頭損失（10-2MPa）；

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，

（2）

式中：dj——給水管直徑（mm）；

dk——孔板的孔徑（mm）；

為簡化計算，《建筑給水排水設計手冊》將將各種不同管徑、孔板孔徑及流速代入式（1）和式（2）中，求得相應的H值，并將所得的H值編成減壓孔板的水頭損失表。使用時，只要算出噴淋配水管需要減去的剩余水頭H及給水管直徑dj，就可從表中查得所需孔板孔徑dk。但需要注意的是，表格中的數據是假定水流通過孔板后的流速為1m/s時計算得出的，如實際流速于此不符，則須按下式進行修正，并按修正后的剩余水頭H查表。

（3）

式中：H——流速1m/s時的剩余水頭（KPa）；

H ——設計剩余水頭（KPa）；

4.設計實例

下面以筆者做過的一個酒店式公寓為模型，具體說明減壓孔板的計算過程。

4.1工程概況

該酒店式公寓地下1層，地上9層，建筑高度37.8m，地下1層為車庫，層高6m，1層層高6.6m，2～3層層高4.8m，4～9層層高3.6m。該酒店噴淋系統危險等級為中危II級，1～9層噴淋系統由1個濕式報警閥控制，噴淋系統設計用水量為30L/S，噴淋系統干管管徑為DN150，噴淋管道為內外熱鍍鋅鋼管。

4.2減壓孔板選型計算

為使讀者有個直觀的認識，我們在這里假設該酒店第九層噴淋系統入口壓力為0.40MPa，這就意味著除第9層以外所有樓層的噴淋系統入口壓力都要超過0.40MPa，都需要進行減壓。首先要計算出各層噴淋系統入口需要減去的剩余水頭，需要減去的剩余水頭可以按下式計算：

Hn=Hn-9+hn-9 （4）

式中：Hn——第n層噴淋系統入口需要減去的剩余水頭（m）；

Hn-9——第n層噴淋系統干管與第9層噴淋系統干管的高差（m）；

hn-9——第n層噴淋系統干管到第9層噴淋系統干管的水頭損失（m）；

以第8層為例：已知入口管徑為DN150，流量30L/S，查《建筑給水排水設計手冊》得：

Vk=1.72m/s，i=0.0377，局部阻力損失按沿程水頭損失的25%計算。

H8=H8-9+h8-9=3.6+1.25*3.6*0.0377=3.77m

修正后的剩余水頭為：

H8=H8/ =3.77/1.722=12.7（KPa）

然后按dj=150mm，水頭損失H=12.7KPa查《建筑給水排水設計手冊》減壓孔板水頭損失表得減壓孔板孔徑dk=78mm

其余樓層減壓孔板選型計算與第8層相同，具體數值見下表。

5.結語

孔板減壓是通過限制噴淋系統的出流量來防止由于系統壓力過大造成系統流量增加，確保消防水箱（水池）的延續使用時間。從公式（1）可知，減壓孔板的水頭損失與管道中水的流速成正比，流速越大，阻力越小，流速越小，阻力越大，噴淋系統流量是隨著火災時間的延續逐步增加的，直到達到設計流量，在此期間，減壓孔板的阻力也是逐步增加的，開始時阻力很小。因此，在火災初期由消防水箱供水時，減壓孔板起到的效果很小。并且，由于減壓孔板只減動壓，不減靜壓，隨著城市建筑高度的不斷增加，建筑低層噴淋系統承受的靜壓也越來越大，對噴淋系統管材和設備的承壓要求也就更高。但是，由于規范的局限性，在沒有新的減壓方式出現前，適合噴淋系統配水管減壓的方式也就只有減壓孔板。

參考文獻

[1] 自動噴水滅火系統設計規范.GB50084-2001，2005.

[2] 高層民用建筑設計防火規范.GB50045-95，2005.

[3] 建筑給水排水設計手冊.第二版.中國建筑工業出版社.

[4] 李杰、趙國才.噴淋系統減壓孔板的計算討論.

[5] 黃秉政、徐珉、汪興才.對自動噴水滅火系統減壓問題的探討.