談雨淋系統

楊久洲

(中國建筑西南設計研究院有限公司(機電設計三院)，四川成都 610041)

隨著社會發展，科技進步，大型公共建筑不斷涌現，勢頭極為迅猛。在重點強調建筑設計和結構形式的當下，如何根據建筑形式配備相應的消防給水系統成為了一個重要課題。面積大，凈空高是大型公共建筑的共同點，而雨淋系統作為開式自動噴水滅火系統的一種，對于撲滅大面積火災有較好的效果。但是雨淋系統流量的確定，防護分區的劃分以及適用建筑的類型在規范以及相關設計手冊中還不是很明確，給設計人員帶來一定的難度。本文通過分析雨淋系統流量的確定方法和防護區的劃分，給出設計雨淋系統的一些思路。

1 系統流量的確定

規范涉及到雨淋系統設計流量的有兩點:1)雨淋閥只控制一個作用面積;2)多個雨淋閥并聯的雨淋系統，其系統設計流量應按同時啟用雨淋閥的流量之和的最大值確定［1］。由此可知，雨淋系統的流量主要和同時開啟雨淋閥的數量有關。如果防護區只有一個雨淋閥來保護，雨淋系統的流量應為該雨淋閥所控制的噴頭流量之和，即該防護區內所有開式噴頭的流量相加。如果防護區由多個雨淋閥并聯保護，要確定雨淋系統的流量就需先確定同時開啟雨淋閥的數量(以下簡稱為“N值”)。

影響N值的因素主要有三個:防護區形狀的劃分、系統的響應時間以及火災的水平蔓延速度［2］。后兩者可通過計算分析得出，前者需要將雨淋系統與其他消防給水系統經過經濟技術比較得出。眾所周知，雨淋系統流量的耗損比較大，如果失火時N值過大，就會導致系統設計流量過高，這會占用消防水池很大一部分容量，既不經濟也影響地下室的面積使用，同時還會因為雨淋閥的數量過多使得管道復雜，不便管理。所以，通過與其他消防給水系統的設計流量進行比較，大致給出雨淋系統的流量范圍并根據其確定N值，然后劃分防護區是一個值得借鑒的方法。

2 防護區的劃分

前面已經提到影響N值的三個因素，下面就這三點展開討論。防護區可分為田字型和日字型兩種［2］，如圖1所示。由圖1可知，如果田字型分區的最不利點失火，即防護區的交叉處，最多同時開啟雨淋閥的數量為4個，而日字型分區最多只開啟2個，所以按照日字型劃分防護分區對系統流量的設計更有利，我們就以它為例進行討論。假設日字型小防護區長度為L(與需要保護區域的寬度M'相等)，寬度為M，系統響應時間內火災水平蔓延的長度為W，跨越小防護區的數量為N(即同時開啟雨淋閥的數量)。根據著火點的不同位置分兩種情況，如圖2所示。

1)當著火點A處于防護區的邊緣時，由圖2a)可知，若W/M≤1，N=2;1＜W/M≤2，N=4;若2＜W/M≤3，N=6。以此類推，k-1＜W/M≤k，N=2k(k≥1且為正整數)。

圖1 防護區的布置方式

圖2 著火點的位置

2)當著火點A處于防護區中心時，由圖2b)可知，若W/M≤0．5，N=1;0．5 ＜ W/M≤1．5，N=3;若 1．5 ＜ W/M≤2．5，N=5。以此類推，k-0．5 ＜W/M≤k+0．5，N=2k+1(k≥1 且為正整數)。

綜上所述，W 與 M間的關系為:0．5(k-1)＜W/M≤0．5k，N=k+1(k=1，2，3);k-2．5 ＜ W/M≤k-1．5，N=k+1(k≥4 且為正整數)。由此我們可以得出，火災水平蔓延長度與小防護區的寬度之比是決定同時開啟雨淋閥數量的重要因素，該比值大，則N大，該比值小，則N小。而火災水平蔓延長度=火災水平蔓延速度×雨淋系統響應時間，火災水平蔓延速度取0．3 m/s［2］，系統響應時間取 30 s［3］，所以 W=30 s×0．3 m/s=9 m。假設小防護區的寬度M=3 m，即失火時，火災跨越了6個防護區，會引起同時噴水的雨淋閥數量為6個。以中危險級Ⅰ為例，噴水強度為6 L/(min·m2)，作用面積為160 m2，也就是說，一個雨淋閥控制的噴頭流量為16 L/s，則系統設計流量為16×6=96 L/s。這個數值相當大，非常不經濟。通過與其他消防給水系統流量做比較來控制變量M值，可以獲得比較合理的N值。表1列出了不同危險等級下最大同時開啟雨淋閥的數量N。

由表1的N值，可得各個危險等級下W/M值的范圍(W為9 m)，從而確定防護區寬度的最小值，根據雨淋閥的作用面積(小防護區面積S)可得其最大長度L值，如表2所示。

表1 布置成“日”字型的防護分區的最大設計流量

3 適用建筑的類型

表2中的N值是將雨淋系統的流量控制在一定范圍內的結果，也就是說要想經濟合理地使用雨淋系統，各個危險等級下小防護分區的長度最大不能超過表2中的各值。由前可知，當布置成日字型分區時，建筑需要保護的區域的寬度(即長度最小的一邊)M'應與小防護區的長度L相等，如圖1b)所示。如果該建筑平面為矩形，如圖3a)所示，則應是LAB(或LCD)，與表2中的L值比較，如果前者較小，該建筑適合采用雨淋系統，反之不適合;如果該建筑平面為不規則形狀，如圖3b)所示，則應先比較LAB和LCD的大小，然后再將較小的一邊與L值作對比。

表2 日字型小防護區的最小寬度和最大長度

4 結語

1)判斷一個建筑采用雨淋系統是否經濟，可將其需保護的平面區域的較短邊與表2中相應的L值進行對比。如果前者大，則不經濟，建議采用其他消防給水系統。2)通過1)的結論，如果得出該建筑適合采用雨淋系統，可根據表2將平面劃分成若干小防護分區，由系統響應時間內火災水平蔓延長度與防護區的寬度的比值和表1的N值共同確定雨淋系統的“同時開啟雨淋閥”數量。

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

［2］林其峰．雨淋系統設計流量計算探討［J］．建設科技，2008(13):35．

［3］全國民用建筑工程設計技術措施(2009版)［Z］．