自動噴水滅火系統最不利點噴頭位置的探討

文/芮琳娜 香港華藝設計顧問（深圳）有限公司 廣東深圳 518057

自動噴水滅火系統最不利點噴頭位置的探討

文/芮琳娜 香港華藝設計顧問（深圳）有限公司 廣東深圳 518057

自動噴水系統在人員密集、不易疏散、外部增援滅火與救生較困難的場所中，起到了極大的安全保障作用，具有重要的意義。本文通過對自動噴水滅火系統最不利點噴頭位置的探討，進一步完善系統的細節設計，使設計計算更加嚴謹、規范，從而提高安全性，降低人身財產損失。

滅火系統； 自動噴水； 噴頭； 最不利點

1　前言

自動噴水滅火系統，是當今世界上公認的最為有效的自救滅火設施，是應用最廣泛、用量最大的自動滅火系統。國內外應用實踐證明：該系統具有安全可靠、經濟實用、滅火成功率高等優點。在建筑中設置自動噴水滅火系統，具有巨大的社會和經濟效益。

在自動噴水滅火系統的設計中，受關注最多的是系統的分區、壓力、流量的計算，而平面噴頭布置時最不利點噴頭位置的確定，常常被忽略，未經計算而憑經驗指定一個較為末端的噴頭。事實上，最不利點噴頭的位置，與支管長度、支管上噴頭的數量都有關系，需要經過計算確定。本文將對這一問題進行詳細探討。

2　噴頭布置分析

在設計過程中，常見的按經驗確定最不利點噴頭的位置有兩種方式，一種是按噴頭數最多的一根支管最末端的噴頭作為最不利點噴頭，另一種是按管線最長的一根支管最末端的噴頭作為最不利點噴頭。下面以一個典型的作用面積160m2的噴頭布置為例來分析計算。

2.1噴頭均勻布置計算

如圖2-1，噴頭均勻布置，橫向間距為3200mm，縱向間距為3350mm，滿足《自動噴水滅火系統設計規范》（50084-2001（2005年版））中危險級、輕危險級的噴頭間距要求。

圖2-1 噴頭均勻布置計算圖

按規范的規定，對圖中噴頭進行編號計算：（1）噴頭流量：

式中：q -- 噴頭處節點流量，L/min

P -- 噴頭處水壓（噴頭工作壓力）MPa

K -- 噴頭流量系數

（2）流速V：

式中：Q -- 管段流量L/s

Dj --管道的計算內徑（m）

（3）水力坡降：

式中：i -- 每米管道的水頭損失（mH20/ m）

V -- 管道內水的平均流速（m/s）

dj -- 管道的計算內徑（m），取值應按管道的內徑減1mm確定

（4）沿程水頭損失：

式中：L -- 管段長度m

（5）局部損失（采用當量長度法）：

式中：L（當量） -- 管段當量長度，單位m（《自動噴水滅火系統設計規范》附錄C）

（6）總損失：

（7）終點壓力：

對計算結果列表如下：

根據上述計算，按此均勻布置噴頭，總流量約為24L/s，平均噴水強度9.0L/min·m2，滿足規范中危險級、輕危險級的噴水強度要求。由各管段壓力和流量可知，1-2管段流量、壓力最小，為最不利管段。相應的，編號1處的噴頭為最不利點噴頭。

2.2噴頭局部不均勻布置計算

如圖2-2，管段1-5、管段17-21噴頭間距為3200mm，而管段10-11噴頭間距為2400mm，滿足《自動噴水滅火系統設計規范》（50084-2001（2005年版））中危險級、輕危險級的噴頭間距要求。

表2-1 噴頭均勻布置計算表

圖2-2 噴頭局部不均勻布置計算圖

按同樣方法對圖2-2的噴頭進行編號計算，將計算結果列表如下：

表2-2 噴頭局部不均勻布置計算表

根據上述計算，按此局部不均勻布置噴頭，總流量約為27L/s，平均噴水強度10.2L/min. m2，滿足規范中危險級、輕危險級的噴水強度要求。由各管段壓力和流量可知，10-11管段流量、壓力最小，為最不利管段。相應的，編號10處的噴頭為最不利點噴頭。

3　最不利點噴頭分析

根據分析計算可知，當噴頭均勻布置時，由于各支管管段上的噴頭數量基本一致，因此影響壓力和流量的主要因素為管段長度。因此，最不利點噴頭就是管線最長的一根支管末端的噴頭。如圖2-1，該圖中噴頭均勻布置，因此最不利點噴頭即為最遠點，編號1點處的噴頭。

而當噴頭局部不均勻布置時，各支管管段上的噴頭數量會有所不同。因此影響壓力和流量的不僅有管段長度，還有噴頭數量。而噴頭數量對壓力和流量的影響較為突出，有可能改變最不利點的位置。如圖2-2，該圖中管段1-5共有5個噴頭，管段10-16共有7個噴頭，最不利點的位置不再是編號1點，而變為了編號10點處的噴頭。

由此可知，最不利點噴頭并不一定是距離最遠點的噴頭。但是，也并不一定是噴頭最多處的噴頭。圖2-2中，管段10-16共有7個噴頭，如果間距由2400mm加大到2800mm，則管段10-16設置了6個噴頭，比1-5管段5個噴頭多一個噴頭。經筆者計算，此時編號1點和編號10點處的壓力和流量基本一致，均可作為最不利點。

結語：

在實際工程中，管段的管徑、支管上是否設置彎頭等因素，對壓力和流量都會造成一定的影響。因此，自動噴水系統最不利點噴頭位置的確定，不可一概而論。在噴頭均勻布置時，最不利點噴頭即為管線最長的一根支管最末端的噴頭。在噴頭有局部不均勻布置時，最不利點噴頭位置則需要根據具體噴頭的布置情況，進行具體的分析計算而定。

芮琳娜，女，副主任工程師。