自动喷淋灭火系统设计计算的探讨

李瑾丽

(北京城建设计发展集团股份有限公司重庆分院，重庆 401147)

现阶段很多工程设计中涉及到自动喷淋灭火系统流量的计算，通常估算。如危险等级为中危Ⅱ级的场所，按照自喷规范5.0.1，喷水强度8 L/(min·m2)，作用面积160 m2，那么流量通常采用160×8×1.3÷60≈28 L/s。但根据自喷规范9.1.3条文，系统的设计流量应按最不利点处作用面积内的喷头同时喷水的总流量来确定，所以单根据作用面积、喷水强度计算出来的流量值只能作为一个估算值。现就采用9.1.3方法对中危Ⅱ级场所喷头布置间距不同，分别计算系统流量值，同时关注系统入口压力的变化。

假定某场所属于中危Ⅱ级，采用K=80标准喷头。

1)喷头布置形式为正方形，喷头间距为3.4 m，见图1。

图1 正方形最大间距布置

单个喷头的保护面积为11.5 m2，参照自喷规范9.1.4最不利点处作用面积内任意4只喷头围合范围内的平均喷水强度为8×85%=6.8 L/(min·m2)，则最不利点单个喷头流量q1=11.5×6.8=78.2 L/min，P1=(78.2/80)2/10=0.096 MPa。据自喷规范5.0.1系统最不利点处喷头的工作压力不应低于 0.05 MPa，0.096 MPa ＞0.05 MPa。作用面积长边为1.2 ×(160)0.5=15.18 m，与作用面积长边平行支管上的喷头数为15.18/3.4≈5个。则作用面积实际长边取3.4×5=17 m。作用面积的短边为160/17=9.4 m。作用面积内的支管数量为9.4/3.4≈3排。故最不利点处作用面积内15个喷头的面积为15×11.5=172.5 m2。

水力计算过程(为简化计算，水力计算时异径接头及支管上的局部损失忽略不计，不考虑喷头短立管的高差和水头损失产生的影响):

a.管段流量 q1-2=q1=78.2 L/min，管径取 25 mm 时，查钢管水力计算表 1 000i=738，v=2.45 m/s。则 h1-2=(738/1 000)×3.4 ×9.8 ×10－3=0.024 6 MPa。

b.P2=P1+h1-2=0.096+0.024 6=0.120 6 MPa，q2=k(10P2)0.5=80 × (10 ×0.120 6)0.5=87.85 L/min。q2-3=q1+q2=78.2+87.85=166.05 L/min。管径取 32 mm 时，应用内插值法得1 000i=720.4，v=2.92 m/s。则 h2-3=(720.4/1 000)×3.4 ×9.8 ×10－3=0.024 0 MPa。

c.采用相同的方法沿管路计算，得 P6=0.214 MPa，q6－7=476.39 L/min。将6支管看做一个复合喷头，流量折算系数Kz=q5-6/(10P6)0.5=476.39/(10 × 0.214)0.5=325.65。q7支管=Kz·(10P7)0.5=325.65 × (10 × 0.221)0.5=484.11 L/min，q8支管=497.72 L/min，q8-9=1 458.22 L/min，P8=0.233 6 MPa。

经计算，喷头按照图1布置时，系统的流量为1 458.22 L/min=24.3 L/s，系统起点压力约为0.24 MPa。最不利点处作用面积内的平均喷水强度为 1 458.22 L/min/172.5 m2=8.45 L/(min·m2)＞8 L/(min·m2)(见表 1)。

表1 喷头按正方形最大间距布置水力计算表

2)喷头布置形式为长方形，喷头间距长为3.6 m，宽为3.1 m，见图2。

图2 长方形最大间距布置

单个喷头的保护面积为11.16 m2，最不利点单个喷头流量q1=11.16 ×6.8=75.89 L/min，P1=(75.89/80)2/10=0.090 MPa ＞0.05 MPa。作用面积长宽边计算按照图1方法。得出最不利点处作用面积内含15个喷头，面积为15×11.16=167.4 m2。水力计算方法同上。

经计算，喷头按照图2布置时，系统的流量为1 425.60 L/min=23.76 L/s，系统起点压力为0.23 MPa。最不利点处作用面积内的平均喷水强度1 425.60 L/min/167.4 m2=8.52 L/(min·m2)＞8 L/(min·m2)(见表2)。

表2 喷头按长方形最大间距布置水力计算表

3)喷头的布置形式为正方形，其正方形边长为3.0 m，如图3所示。

图3 随意正方形布置

单个喷头的保护面积为9 m2，在最不利点处单个喷头的流量为 q1=9 ×6.8=61.2 L/min，P1=(61.2/80)2/10=0.059 MPa ＞0.05 MPa。作用面积长宽边计算按照图1方法。得出最不利点处的作用面积内含18个喷头，面积为18×9=162 m2。其水力计算方法同上。

经计算，喷头按照图3布置时，系统的流量为1 397.37 L/min=23.29 L/s，系统起点压力为0.15 MPa。最不利点处作用面积内的平均喷水强度为1 397.37 L/min/162 m2=8.63 L/(min·m2)＞8 L/(min·m2)(见表3)。

表3 喷头按正方形任意布置水力计算表

4)喷头布置形式为长方形，喷头间距长为3.4 m，宽为2.4 m，见图4。

图4 随意长方形布置

单个喷头保护面积为8.16 m2，最不利点单个喷头流量q1=8.16 ×6.8=55.49 L/min，P1=(55.49/80)2/10=0.048 MPa ＜0.05 MPa，P1=0.050 MPa。作用面积长宽边计算按照图1中进行。得出最不利点处作用面积内含20个喷头，面积为20×8.16=163.2 m2。水力计算方法同上。

经计算，喷头按照图4布置时，系统的流量为1 405.30 L/min=23.42 L/s，系统起点压力为0.12 MPa。最不利点处作用面积内的平均喷水强度为 1 405.30 L/min/163.2 m2=8.61 L/(min·m2)＞8 L/(min·m2)(见表 4)。

表4 喷头按长方形任意布置水力计算表

通过计算可以看出中危Ⅱ级时，系统的设计流量根据喷头的布置间距不同也略有差距，但约在24 L/s左右，160×8=21.3 L/s＜24 L/s＜28 L/s。在最不利点处喷头的工作压力差别比较大，系统起点所需要的压力也不相同。因此可以考虑设计初期采用简算系统流量值来进行设计。系统压力则需要根据喷头的实际布置，计算在最不利点处喷头的工作压力，来具体计算系统的入口压力。

［1］岳秀萍.建筑给水排水工程［M］.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［2］王兆才.常用材料［M］.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［3］GB 50084-2001，自动喷水灭火系统设计规范(2005年版)［S］.