肇庆某斜屋面新型代替普通喷头系统

文/赵宇 肖睿书 梁佩宇

1.前言

现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001（2005 年版）[1]（以下简称喷规）多功能建筑属中危险级Ⅰ级，应同时遵守喷规表5.0.1 和表5.0.1A采用K=80 普通喷头系统设计参数的要求，即喷头最大间距3m，作用面积M=160m2开放普通喷头数≥17.8 取18，最低工作压力PR ≥0.1MPa 等予以控制，还应按喷规7.2.3增设许多加集热板下垂普通喷头，其设计、安装、统计和系统流量难于在结构、空调、电气和水专业生活给排水管道及消火栓系统完成施工图之前一气呵成，鉴于这部分下垂喷头与匹配支管等确定十分耗工费时，采取转嫁矛盾由施工单位酌情处理暂时躲避审图机构核查的妥协方法，往往逃脱不了消防部门的雪亮眼睛，被责令补图追加投资预算的工程事例不胜枚举。

广东肇庆市碧桂园家居有限公司位于该市高新开发区临江工业园内，总建筑面积36 万m2，共20 栋单双层斜屋面建筑，详见图1。该建筑层高4m，RC 柱间距SC=12m，采用K=80 直立普通喷头，溅水盘离顶板100mm，间距为3×3m，查喷规5.0.1 和1A，喷水强度I 取6L/min·m2，在M=160m2内布置有18 只，按不均匀系数KL=1.1 核对不包括额外下垂喷头在内的系统流 量QNU=1.1×18×80=1584L/min=26.4L/s 取27L/s 留有余地。若含增补下垂型在内的全部系统流量QNS=QNU+QND=27+27/3=36（L/s），持续喷水时间参考喷规表5.0.5-1 至6 取1.5h。查自喷主泵一用一备，单泵流量30L/s 偏小，扬程55m，配套电动机PW=30kW/台，消防水池自喷储备水量仅为108m3有194-108=86（m3）的缺口，原设计功率偏小，需修改为37kW。直立普通喷头数40000 只，布置DN150 报警阀51 组；考虑下垂喷头数10000只在内，报警阀遗漏13 组。

图1 肇庆市临江工业园外景

在配水支管统计方面：按每只直立喷头增加竖立管DN25 高0.25m 和每只下垂喷头连接支管DN25 长1m，两项小计为40000×0.25+10000×1=20000（m）被忽略了。考虑为业主降低投资，提高喷头灭火效果，决定改用下垂旋转喷头DN20 和K=142 代替普通小K 值，并请求广西华蓝予以优化。

值得一提的是文献[2]从多次验证实测数据推导DN20 喷头幂指数n 由规程[3]的0.46 修订为0.45 和保护面积A ≤36m2扩大为≤42m2，为优化斜屋面建筑自喷系统设计夯实了基础。

具体工程建筑千变万化，但万变不离其宗；以下围绕柱距SC=12m 顶板斜屋面α=9 度布置的建筑下垂RS 系统配水管和M=160m2展开讨论。

2.水头损失计算公式

每m 管道的水头损失应按下式计算：

式中i——每m 管道的水头损失（10Pa/m）；

v——管道内水的平均流速（m/s）；

d——管道的计算内径（m），取实际内径减1mm。

热镀锌钢（HGS）管DN、d、KC和A0详见表1。

3.符号

N——配水管安装喷头数，普通喷头不宜照搬表8.0.7，但RS 当表中的DN=25～65时放大一级至32～80，而DN=80～100 不论普通或RS 都一样保持不变；

No——开放喷头数，普通≥18 不封顶，RS 为5～9 封顶；

I——喷规喷水强度（L/min·m2）；

表1 HGS 管DN、d、KC和A0

Io——下垂或扩展RS 吹熄淋灭火舌效率高，当I ≤6 可乘以85%予以调整,普通喷头灭火效果很低，不能考虑85%系数；

KL——流量不均匀系数，普通喷头和RS 都取下限1.1，便于比较；

P——喷头最低工作压力（MPa），普通按0.1，RS 先按10P=（AIo/1.1K）1/n 取值，例如柱距Sc=12m 斜屋面建筑的10P=（36×5.1/1.1×142）1/0.45=1.432（MPa），P=1.432/10=0.1432，160/36=4.44 取5，故1.432×（4.44/5）1/0.45=1.432×0.768=1.0998 取1.1即可。

M——喷规作用面积（m2），本例取160 为宜。

4.本例RS 配管水力参数详见表2。

表2 本例Io ≥5.1、DN20 RS、n=0.45 参数

5.斜屋面喷头布置

斜屋面喷头布置详见图2 和3。

图2 直立普通喷头

图3 下垂旋转喷头

简要说明：

5.1 消防工程施工队伍反映了按现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2001（2005 年版）的7.1.11 条文和条文说明的图16 屋脊处设置喷头示意图施工时，难以安装配水管和喷头，并且不利于斜屋面板结构安全的状况；本图推荐采用下垂旋转喷头，以保护斜屋面板结构安全。

5.2 标高完全一致的喷头水平间距不必乘以水平投影系数。

5.3 本 例α=9 度，cosα=0.988，1/0.988=1.012，每个RS 保护面积由规程≤36m2扩 大1.2% 为≤36.43m2，按 水 平投影计，RS 间距取6m，查规程表3.1.4，R ≥6m，图2 的CE=DF=6m。

6.报警阀和气压罐

广西柳州钢铁厂大礼堂给水环网压力≥0.4MPa，但是不稳定，报警阀经常误报，1994 年拆除后，至今系统安然无恙。本例供水管网动压达到0.28MPa 以上，当单层或两层非仓库非商场多功能建筑采用RS 且配水管径25 至65mm 控制的RS 比喷规表8.0.7 中危险级放大至32 至80mm 时，在设有水流指示器或电接点压力表匹配的电气声（电铃）光信号和自喷水泵接合器的条件下，决定取消众多报警阀组，甚至不设气压供水设备。

7.结语

7.1 原设计采用普通直立喷头约40000个另加大梁、风管、电气排管、给排水和消防干管等障碍物下方有集水挡板的普通下垂喷头的10000 个在内，需设置64 组报警阀，优化后改用下垂RS 仅为10000 个，不必额外附加障碍物RS，全部取消报警阀。

7.2 原设计按喷规10.3.2 强条布置了有效调节容量为3.2m3 的气压设备占用不少建筑用地，改用RS 后拟布置容量较小的气压设备，经研究，RS 主要依托规程，不考虑气压设备。

7.3 通过优化设计提醒了起草人，在修订规程时，注意补充有关报警阀或气压设备的内容。

7.4 以本工程为例，进行简易经济对比，旧方案普通直立4 万加下垂有挡水板喷头1万共5 万个，可买到单价仅为5 元/个山寨版劣质便宜货仅25 万元，而RS 为144 元/个较贵，RS 方案1 万个达144 万元是仿造品25 万元的5.76 倍，两者差119 万元。但若估计被漏算的1 万个挡水板5 万元，被忽略的DN25 竖支管1 万m 和附加横支管1 万m 共2 万m 花费30 万元，补充64 组报警阀16 万元，气压设备3 万元，再按报警阀间占用车位5 部与气压设备间占用1 部共6部，以20 万元/部定额合计120 万元，以上5+30+16+3+120=174（万元）＞144。考虑连接众多报警阀进出口主管及喷头间距3m 密布导致配水干管大幅度增加的因素，不言而喻是RS优于普通喷头。据施工单位认真预算，RS 系统耗资2016 万元是旧方案2880 万元的70%，从科学管理角度看，RS 系统的确维修费用低廉，省钱省事，比无熄灭火舌功能形同虚设的旧方案更优；RS 系统免去自喷主泵，解决了水池容量缺口问题。

[1]自动喷水灭火系统设计规范,GB50084-2001(2005 年版)

[2]梁佩宇.旋转喷头n 和普通喷头K值浅析,全国给水排水技术信息网41 届技术交流会论文集，2013 年11 月13～15 日广州：216-219

[3]旋转型喷头自动灭火系统技术规程,CECS 213-2012

[4]陈耀宗.建筑给水排水设计手册,中国建筑工业出版社，1994 年4 月；958