室內(nèi)雨淋噴頭合理布置及水力計算

范魯煜（中石油京唐液化天然氣有限公司，北京 101100 ）

室內(nèi)雨淋噴頭合理布置及水力計算

范魯煜（中石油京唐液化天然氣有限公司，北京 101100 ）

用傳統(tǒng)方法確定某房間或倉庫的雨淋噴頭位置及噴頭連接管線管徑，需要較為繁瑣的計算；本文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，利用Visual Basic 6.0面向?qū)ο笳Z言，編制了室內(nèi)雨淋噴頭合理布置及水力計算的應(yīng)用程序，以方便辦公室或倉庫安裝自動滅火噴淋系統(tǒng)的安裝。

雨淋噴頭；Visual Basic 6.0 ；自動滅火噴淋系統(tǒng)

0 引言

自動噴水滅火系統(tǒng)同時具備了防火、控火、滅火的功能，是國際上公認(rèn)的最為有效的自動滅火設(shè)施。據(jù)文獻(xiàn)記載，美國紐約發(fā)生的661次火災(zāi)中，自動噴水滅火系統(tǒng)成功控制或撲滅了654次火災(zāi)［1］，挽回了重大的經(jīng)濟(jì)損失，所以，自動噴水滅火系統(tǒng)對于建筑的消防滅火具有重要的意義。

1 自動噴水滅火系統(tǒng)的水力計算

1.1 消防用水量及水壓

自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計的基本參數(shù)應(yīng)按照《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定選取，民用建筑和工業(yè)廠房的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)應(yīng)按照表1確定。自動噴水滅火系統(tǒng)的持續(xù)噴水時間，應(yīng)按照火災(zāi)持續(xù)時間不小于1h確定［2］。

表1 民用建筑和工業(yè)廠房的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)［3］

1.2 管網(wǎng)水力計算

自動噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)水力計算的目的在于確定管網(wǎng)各管段管徑、計算管網(wǎng)所需的供水壓力、確定高位水箱的設(shè)置高度和選擇消防水泵。

（1） 管線的合理配置，見表2

（2） 確定噴頭間距

對于一個建筑物，在確定了危險等級后，要根據(jù)建筑物的實際尺寸來確定噴頭間距，如確定了一個建筑物為中危險Ⅱ級，既噴水強度為8L/min·m2，噴頭布置情況及管線尺寸由圖1可知。

由圖1可以明白系統(tǒng)最不利點四個噴頭ABCD圍成的面積正方形ABCD的面積為S，只要保證S內(nèi)的噴水強度不小于8L/min·m2就滿足規(guī)范要求；從圖上看，在每個噴頭的灑水量中有1/4的水量灑在S中，也就是S內(nèi)的灑水量為一個噴頭的灑水量；

由噴頭的流量公式噴頭的流量應(yīng)按下式計算：

表2 輕度危險級、中危險級、嚴(yán)重危險等級中配水管線控制的標(biāo)準(zhǔn)噴頭數(shù)量［2］

圖1

式中：q為噴頭流量（L/min）；P為噴頭工作壓力（MPa）；K為

噴頭流量系數(shù)（一般取K=80）

可知q/S=8 L/min·m2；而S=L×L

則，噴頭間距

（3） 水力計算［3］

水力計算目的：計算出系統(tǒng)總流量和系統(tǒng)總的壓力損失，來選擇消防泵。

噴頭的流量計算公式：

式中：q為噴頭流量（L/min）；P為噴頭工作壓力（MPa）；K為

噴頭流量系數(shù)（本系統(tǒng)的噴頭K=80）。

平均流速計算公式：

式中：V為平均流速（m/s）；Q為流量（L/s）；d為管道的內(nèi)徑（mm）。Kc為流速系數(shù)（m/L）

表3 管線管徑流速系數(shù)值

管道的局部水頭損失，宜采用當(dāng)量長度法計算：

式中：hl為管道局部水頭損失（mH2o）；A為管道比阻值；L為管道長度（m）。

表4 管道比阻值A(chǔ)

①配水支管水力計算，見表5

②配水干管水力計算

逐個噴頭計算完一根配水支管時，繼續(xù)計算下一根支管。由于下一根支管的形狀特征與第一個一樣，可以把第一根支管看成一個大噴頭，只不過它的k值與標(biāo)準(zhǔn)噴頭k=80不同，可以求出大噴頭的k值。

③水力計算的步驟

A.確定房間內(nèi)所有雨淋噴頭的坐標(biāo)位置。

表5

B.根據(jù)房間的危險等級確定噴頭連接管線的管徑。

C.利用公式首先從最不利點開始逐點計算一根配水支管在正常工作時所需的壓力和流量。

D.逐個噴頭計算完一根配水支管時，繼續(xù)計算下一根支管。由于下一根支管的形狀特征與第一個一樣，可以把第一根支管看成一個大噴頭，只不過它的k值與標(biāo)準(zhǔn)噴頭k=80不同，可以利用公式（6）（7）求出“大噴頭”的K值。

E.最后計算出整個系統(tǒng)正常工作是所需的總流量和水泵的揚程。

④圖例

圖2

2 程序界面

圖3 雨淋噴頭合理布局及水力計算程序界面

圖3 為程序的界面，其中圖中參數(shù)解釋如下。

①計算初值

房間長度為需要計算的房間長度；

房間寬度為需要計算的房間寬度；

經(jīng)濟(jì)流速為配水支管及其配水干管水流速度所允許的最大值；

平均噴水強度為按設(shè)計要求所需要的噴水強度（根據(jù)房間的危險等級確定）；

高程差為建筑物最不利點距離水泵出口的高程。

②計算結(jié)果

總流量為雨淋噴頭噴水時所需要的水電流量；

水泵揚程為雨淋噴頭噴水時所需要水泵的揚程；

紅色圓點為雨淋噴頭在房間的實際位置；

紅色圓點下的數(shù)字為噴頭在房間的位置坐標(biāo)；

紅線為配水支管和配水干管的實際位置；

紅線上的數(shù)字為配水支管和配水干管的管徑。

3 結(jié)語

應(yīng)用本程序只需輸入一些基本參數(shù)，就可以計算出一個房間雨淋噴頭所要安裝的位置、連接各個噴頭的管徑大小以噴淋系統(tǒng)正常運行所需的水泵揚程，極大的減輕了工程師的計算量、本文采用逐點發(fā)進(jìn)行水力計算，經(jīng)過改變水力參數(shù)的多次計算得出如下結(jié)論。

①同一房間并且在其它參數(shù)不變的情況下，平均噴水強度越小（即危險等級越低）室內(nèi)需要布置的噴頭數(shù)目越少，即噴頭布置的密度越小。

②同一房間并且在其它參數(shù)不變，最不利點噴頭的壓力大小與噴頭的布置密度成反比；即最不利點噴頭壓力越大，室內(nèi)噴頭布置密度越小。

③通過多次改變參數(shù)對比，由于消防噴頭正方形布置時，有時噴頭距離墻體過近，而消防噴頭矩形布置卻不存在這種情況，所以與消防噴頭正方形布置比較，噴頭的矩形布置更為合理。

［1］張菊良，黃曉泉.自動噴水滅火系統(tǒng)的作用和設(shè)置.給水排水.2001，（2）.

［2］自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GB50084-2001）［S］.中華人民共和國公安部.

［3］王增長，高羽飛，曾雪華.建筑給水排水工程（第五版）［S］.中國建筑工業(yè)出版社.

［4］王棟.VisualBasic程序開發(fā)實例教程［S］.清華大學(xué)出版社.

范魯煜（1983- ），男，山東禹城人，中石油京唐液化天然氣有限公司，碩士，研究方向：從事液化天然氣HSE相關(guān)工作。