自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭布置設(shè)計(jì)分析

福陸（中國(guó)）工程建設(shè)有限公司 201103

摘要：自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，直接影響了建筑工程后期使用過程中的安全性，其中噴頭作為系統(tǒng)中的重要組件，為確保火災(zāi)控制的有效性，必須要結(jié)合實(shí)際需求來對(duì)其布置位置與方式進(jìn)行控制，使其能夠充分發(fā)揮所具有的功能。在對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭布置方式設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確定設(shè)計(jì)原則，做好各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算，提高方案設(shè)計(jì)的合理性。本文對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭裝置的布置施工措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)；噴頭；流量系數(shù)

很多建筑工程在消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)、審計(jì)以及驗(yàn)收等環(huán)節(jié)中，忽視了對(duì)噴頭布置效果的核查，導(dǎo)致最終設(shè)計(jì)方案不符合實(shí)際需求，影響系統(tǒng)后期功能性的發(fā)揮。為提高自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭裝置設(shè)計(jì)施工效果，需要結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在遵循裝置布置設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，做好各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算，包括噴頭間距、有效保護(hù)半徑、噴水強(qiáng)度、工作壓力以及流量系數(shù)等。

一、系統(tǒng)噴頭裝置設(shè)計(jì)原則分析

在對(duì)自動(dòng)噴水系統(tǒng)噴頭安裝位置以及方式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并遵循相關(guān)設(shè)計(jì)原則來進(jìn)行，爭(zhēng)取提高布置方案的合理性。第一，安裝位置應(yīng)在吊頂下部，便于接觸火災(zāi)熱氣流的位置，可以在火災(zāi)發(fā)生后的短時(shí)間內(nèi)通過熱敏元件感知到火災(zāi)熱氣流，進(jìn)而將信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，最后產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。第二，要保證噴頭灑水點(diǎn)設(shè)置的均勻性，計(jì)算好噴水有效范圍，避免空白區(qū)域?yàn)⑺娣e的重復(fù)，以及相鄰噴頭間距要合理，不可以相互干擾。第三，選擇強(qiáng)度適中的噴頭設(shè)施，安裝后能夠具有較大面積與作用效果，確定作用范圍內(nèi)所有部位均能夠被有效保護(hù)，尤其是能夠噴濕墻根部位，以及制定范圍內(nèi)的墻面。第四，對(duì)于保護(hù)范圍內(nèi)有障礙物的區(qū)域，為避免障礙物對(duì)噴水效果的削弱，應(yīng)適當(dāng)增設(shè)噴頭數(shù)量，或者是調(diào)整安裝位置，能夠充分作用于保護(hù)范圍。

二、系統(tǒng)噴頭間距布置方案設(shè)計(jì)分析

1.設(shè)計(jì)要求

一般情況下壓力較大位置噴頭應(yīng)選擇用較疏的方式布置，壓力小位置則應(yīng)選擇較密方式布置，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)需求來確定各項(xiàng)參數(shù)，控制好噴頭設(shè)置間距，提高噴頭灑水的均勻性，使得流量設(shè)計(jì)以及揚(yáng)程更為合理。另外，還需要做好對(duì)安裝高度的分析，對(duì)應(yīng)安裝高度與壓力不同，最終安裝間距不同。專業(yè)規(guī)范要求噴頭最小間距為2.4m，可以避免相鄰噴頭灑水效果的相互影響，如果水噴濺到相鄰噴頭，會(huì)降低周圍溫度，影響噴頭熱敏元件感知能力，最終使得噴水強(qiáng)度達(dá)不到要求[1]。另外，最大間距應(yīng)保證能夠有效控制起火點(diǎn)裝置及時(shí)開放。

2.計(jì)算方式

噴頭布置方式主要包括矩形、菱形以及方形，要保證相鄰噴頭間不會(huì)相互影響。對(duì)于矩形與平行四邊形布置方式的間距計(jì)算公式為：

F=A·B

R=cos45°-=0.707

其中，A表示同一配水支管上相連噴頭間距，單位為m；B表示相鄰配水支管間距，單位為m；R表示噴頭有效保護(hù)半徑，單位為m；

對(duì)于正方形布置方式間距計(jì)算公式為：

Q=

F=q/q0

其中，q表示噴頭流量，單位為L(zhǎng)/min；K表示噴頭流量系數(shù)；P表示噴頭工作壓力，單位為MPa；F表示噴頭保護(hù)面積，單位為㎡；q0表示為噴水強(qiáng)度，單位為L(zhǎng)/min·㎡。其中，A=B=。

另外，為保證噴頭設(shè)計(jì)位置灑水能夠均勻噴濕墻根地面并不留空白，端墻與噴頭距離不應(yīng)超過相鄰噴頭間距的一半。其中，對(duì)于中、輕危險(xiǎn)級(jí)場(chǎng)所噴頭保護(hù)面積計(jì)算時(shí)，可以將噴水強(qiáng)度乘以85%，即F=q/（q0×85%），既可以達(dá)到增大保護(hù)面積的效果，同時(shí)還可以降低工程造價(jià)[2]。

圖1 噴頭矩形布置示意圖

3.計(jì)算結(jié)果

以中危險(xiǎn)II級(jí)場(chǎng)所正方形布置為例，流量系數(shù)K=80，噴水強(qiáng)度為8L/min，工作壓力p取值0.05MPa，則計(jì)算結(jié)果為：

噴頭最小流量：q==56.57（L/min）

噴頭保護(hù)面積：F=q/0.85qo=56.57/（0.85×8）=8.32（㎡）

噴頭與間距：A=B==2.88（m）

在噴頭工作壓力選擇最小值0.05MPa時(shí)，正方形布置成2.88×2.88m，即可以滿足系統(tǒng)噴水要求。如果在實(shí)際設(shè)計(jì)中，最終工作壓力大于0.05MPa，或者是間距小于2.88m時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致噴水強(qiáng)度或者流量增大，最終會(huì)造成噴頭設(shè)置成為浪費(fèi)。而當(dāng)間距超過2.88m時(shí)，想要滿足系統(tǒng)噴水需求，可以對(duì)噴頭工作壓力進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整即可，因此此種設(shè)計(jì)方案中，噴頭最小間距為2.88m。另外，對(duì)于前文提到的噴水強(qiáng)度取值85%折減系數(shù)，需要結(jié)合工程建設(shè)的實(shí)際情況來確定，如果工程設(shè)置了噴頭并能夠滿足保護(hù)面積需求，則可以采取折減系數(shù)設(shè)計(jì)，而如果設(shè)計(jì)后噴頭無法形成4支圍合，以及不能滿足保護(hù)面積需求時(shí)，則不采取折減系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]。

三、各因素對(duì)系統(tǒng)噴頭設(shè)置影響分析

1.工作壓力

在工程實(shí)際建設(shè)中，噴頭實(shí)際工作壓力差異性較大，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來對(duì)安裝間距進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于系統(tǒng)來說，隨著工作壓力的增大，噴頭流量也會(huì)加大，為保證噴頭功能的正常發(fā)揮，需要適當(dāng)增大安裝間距。假設(shè)噴頭流量系數(shù)K=80，工作壓力為0.05MPa，噴頭流量q=58.57L/min，每個(gè)噴頭保護(hù)面積As=58.57/6≈9.76㎡，噴頭正方形布置最大間距S=≈3.12m。這樣在采用正方形布置方式設(shè)計(jì)噴頭間距時(shí)，距離一旦超過3.12m，則會(huì)存在地面漏噴問題的發(fā)生，影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

2.流量系數(shù)

以中危險(xiǎn)I 級(jí)場(chǎng)所為例，假設(shè)選定噴頭噴水強(qiáng)度為6L/（min·㎡），在工作壓力為0.1MPa時(shí)，選擇用K=80的標(biāo)準(zhǔn)噴頭，則噴頭流量q=80L/min，每只噴頭有效保護(hù)面積則為As=80/6≈13.33㎡，噴頭正方形布置最大間距S=≈3.65m[4]。為保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性與有效性，在采用正方形布置方式時(shí)，可以將間距控制在3.6m，最終每只噴頭最大保護(hù)面積為12.5㎡。

對(duì)上述例子中噴頭的流量系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，則K=115大口徑噴頭，噴頭流量為q=115L/min，每只噴頭有效保護(hù)面積則為As=115/6≈19.17㎡，噴頭正方形布置最大間距S=≈4.38m。在保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性符合建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，可以選擇用大流量系數(shù)的噴頭裝置，這樣在對(duì)間距進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只需要在相同噴水強(qiáng)度環(huán)境下，適當(dāng)增大間距即可。

3.布置形式

布置形式不同也會(huì)影響最終應(yīng)用效果，還是以中危險(xiǎn)I 級(jí)場(chǎng)所為例，假設(shè)選定噴頭噴水強(qiáng)度為6L/（min·㎡），在工作壓力為0.1MPa時(shí)，選擇用K=80的標(biāo)準(zhǔn)噴頭，并確定矩形布置邊長(zhǎng)為S=4.0，L=3。如圖1所示，設(shè)計(jì)安裝后確保噴頭能夠?qū)⑺畤显谒袎Ω孛妫瑒t應(yīng)將噴頭與端墻間距控制在S/2與L/2以下，而沿配水支管方向噴頭與端墻距離最大可以設(shè)計(jì)到1.8m，垂直配水支管方向噴頭與端墻距離最大控制到1.5m。

結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)自動(dòng)噴水系統(tǒng)噴頭進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從實(shí)際需求出發(fā)，并做好各項(xiàng)影響因素的綜合分析，確定合適的設(shè)計(jì)方式。在設(shè)計(jì)過程中，要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)原則，以專業(yè)規(guī)范為依據(jù)，做好各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算，避免相鄰噴頭之間的影響，爭(zhēng)取不斷提高系統(tǒng)建設(shè)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 費(fèi)廣成.自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭布置設(shè)計(jì)的探討[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，01：19-22.

[2] 姚飛駿.關(guān)于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭布置的探討[J].給水排水，2007，01：118-120.

[3] 鹿佰榮，趙永生.建筑自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭可靠性分析[J].聊城大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，02：103-107.

[4] 王開文.民用建筑地下室自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭布置常見問題探討[J].給水排水，2012，11：83-85.