自动喷水灭火系统喷头布置和末端试水装置探讨

陈勇攀

(福建建龙工程咨询有限公司　福建厦门　361012)



自动喷水灭火系统喷头布置和末端试水装置探讨

陈勇攀

(福建建龙工程咨询有限公司福建厦门361012)

详细分析了自动喷水灭火系统喷头布置和末端试水装置结构及其性能，并根据工程实践得失和理论计算，指出其弊端，提出改进设想。

自喷；喷头布置；末端试水装置

0　引言

自动喷水灭火系统，是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施，是应用最广泛、用量最大的自动灭火系统。本文从《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084—2001)出发，结合对自喷灭火系统的学习和认识，对喷头布置、末端试水装置进行了分析和探讨。

1　喷头布置

《自动喷水灭火系统设计规范》[1](以下简称“喷规”)中对喷头布置主要从喷头间距、喷头设置场所及喷头与障碍物间距等作了明确规定。喷头的布置，应满足喷头的水力特性和布水特性要求，应不超出最大保护面积。喷头应设在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流的位置，有利于均匀洒水和满足设计喷水强度要求。

(1)正方形布置如图1，喷头间距按AB=2R·cos45°计算(R为计算喷水半径)。

(4)同一跟配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距可根据喷水强度、喷头的流量系数和工作压力按上述方法确定，并不应大于下表规定，且不宜小于2.4m。

表1　同一跟配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距

(5)走廊喷头布置如图2，此时喷头间距AB=2AC，通过AC2=R2-CD2计算出AC，保证走廊不留空白。

(6)部分设计图纸的喷淋布置可能带有更多的主观性，布置时更多的可能只是考虑间距是否符合规范的要求，并没有按照上述方法通过计算来布置，这样可能导致喷头数量增加。笔者以为可以根据发生火灾部位不同，各部位喷头开启时的压力也将不同而灵活调整喷头间距，力求在保证一致的喷水强度下做到节约喷头数量。

(7)喷头的布置往往因人而异，虽然布置都符合规范[1]要求，如图3、图4,但图3的布置，较之图4美观且洒水更加均匀。

图3与图4的布置，不同之处在于支管与横干管的连接方式。很显然，图3所示的2、3支管的水力条件是相同的，1、4支管的水力条件也是相同的。相比较而言，图4的各支管水利条件均不一样，布水均匀性显然不如图3。

其次，以作用面积法和特性系数法来计算图3与图4的流量和水损，详见表2～表5。

图3喷淋布置一

表3　图4作用面积法

表4　图3(特性系数法)

表5　图4(特性系数法)

从表2～表5中可以看出，两种布置方式采用作用面积法来计算时，流量显然是相同的，但图3布置方式的水损略小于图4水损，若取160m2作用面积，该差值将变大。若采用特性系数法进行计算，图3布置方式的流量和水损均小于图4布置方式。

可见，图3的布置方式不仅洒水均匀性好于图4的布置方式，而且流量和水损也较图4的小，这对选择喷淋泵是有利的。

需要说明的是，如果综合考虑各种因素，以上比较是具有一定局限性的，因为管路长度已不再一样，表6为两种布置方式从管路、管径进行比较。

表6　管路比较

从表6可见，虽然图3布置方式在喷淋系统的角度来考虑优于图4，但从经济的角度考虑，却是图4的布置方式更节省投资。

2　末端试水装置

《喷规》[1]对末端试水装置作了明确的规定：每个报警阀组控制的最不利点喷头处，应设末端试水装置；末端试水装置应由试水阀、压力表以及试水接头组成。试水接头出水口的流量系数，应等同于同楼层或防火分区内的最小流量系数喷头。末端试水装置的出水，应采取孔口出流的方式排入排水管道。

《喷规》[1]条文说明了末端试水装置的作用：为了检验系统的可靠性，测试系统能否在开放一只喷头的最不利条件下可靠报警并正常启动，要求在每个报警阀的供水最不利点处设置末端试水装置。末端试水装置测试的内容，包括水流指示器、报警阀、压力开关、水力警铃的动作是否正常，配水管道是否畅通，以及最不利点处的喷头工作压力等,并给出了示意图(见图5)。

笔者觉得试水实验仅在验收，检查系统是否能正常工作的情况下才进行，图5的截止阀处于常闭状态。如果改成图6所示，表后阀门常闭，但表前阀门常开，如果再安装上带电的接点控制开关的压力表，则不仅可以将最不利喷头处压力P显示在消控中心，而且还可以起到监测报警的作用(见图7)。

显然，图7的末端试水装置是采用图6的安装方式。由于湿式报警阀前后压力P1=P2，其中P1=H-H1，P2=P1=H2+P(P为压力表读数)

可见，准工作状态时P=H3，若设有稳压力装置时，P=H3+H′(H′为稳压泵扬程)；发生火灾时，报警阀被冲开，最不利喷头和水箱断面列伯努力方程有：

(1)

P′为发生火灾喷头开启但喷淋泵未启动前压力表读数。此时P′

如果采用图6方式安装末端试水装置，且压力值P显示于消控中心，那么可以很方便地知道最不利喷头的压力情况，平时显示为P，如果P逐渐下降，那么意味着可能发生了火灾。当喷淋泵启动后，P应迅速升高至最不利喷头设计压力或更高。

如果P1略大于P2报警阀就被冲开，虽然能及时报警，但也容易引起误报；如果P1与P2差值较大时仍未开启，那么发生火灾时候就不能及时报警。基此，笔者以为，应该确定一个标准报警流量，以避免误报。(其实，据有关市场信息，部分厂家已开始研制新一代水力控制双级湿式报警阀产品，以彻底解决误报警问题。)

末端试水装置的试水接头是一个标准的放水口，它的流量系数应与报警阀控制的楼层或防火分区分内的最小流量系数喷头的参数相同，末端试水装置的出水量与压力的关系也应和喷头一致。

从表7和表8中可以看出，在采用K=80 的标准喷头时，工作压力为0.05MPa时，水流指示器报警，但报警阀可能报警也可能不报警。只有当工作压力≥56.25KPa时，出流量≥1L/s，才一定能连续报警。如果采用0.05MPa压力，虽然可以通过调整喷头间距减少喷头保护面积来达到规范要求的喷水强度，但不能保证最利喷头打开后能及时报警和启动喷淋泵。所以在未发生火灾时，压力表的读数应至少≥56.25kPa+hf+v2/2g。

hf-最不利喷头开启下，喷淋泵或消防水箱到最不利喷头的水头损(取大值)；

v-最不利喷头开启下，该处管径的流速(m/s)。

也就是说，为了保证火灾发生、最不利喷头开启后仍有保持它能连续报警的最低压力为56.25kPa。

表7　报警阀性能与流量的关系

表8　喷头工作压力和流量

设计是按作用面积内喷头全部开启来选择喷淋泵流量的，那么当用末端试水装置来检验水流指器、报警阀、压力开关、水力警铃能否正常工作时，相当于只开启一个喷头，此时压力肯定大于设计压力，此时发生报警并不能检验报警阀等部件的灵敏程度，这时可按图6所示来调节表前阀门，使压力分别显示为0.056MPa和0.10MPa，前者用于检验报警阀在最小应当报警流量下能否正常报警，后者用于检验实际喷头开启后的流量。另外，调节阀门使压力表读数为0.022MPa时，检验水流指示器是否能正常报警。

如果只设表前阀门，在准工作状态时，处于常闭状态，压力表显示0，不能随时反映最不利喷头处的压力。如果增加表后阀门，准工作状态时为常闭，表前阀门常开，压力表便可随时显示压力值。也就是表前阀门起调节作用，表后阀门作启闭阀。如果采用点接点压力表将压力值显示在消控中心，并设定0.056MPa为报警压力，则使末端试水装置不仅可用于检验部件能否正常工作，还可用于监测报警。

3　结论

(1)喷头布置，在符合《喷规》前提下，可以通过科学安排，使之布置美观且洒水更均匀，减少水损。

(2)基于水流指示器能否正常报警是关键，如果采用点按点压力表，设定相应的压力值并显示于消控中心，则可使末端试水装置既能检测部件工作，又可及时预测报警。

[1]GB 50084—2001 自动喷水灭火系统设计规范[S].

陈勇攀(1979.5-)，男，工程师，主要从事建筑给排水方向的设计。

To inverstigate the system arrangement of nozzle device and terminal water sprinkler

CHENYongpan

(Fujian Jianlong Engineering Consulting Co.,Ltd, Xiamen 361012)

The sprinkler system, as the world's most effective self-help fire extinguishing facilities, is the most widely used and the largest amount in all automatic fire extinguishing systems. From the Code of Design for Sprinkler System(GB50084-2001), combined with learning and understanding this system, theoretical analysis and discussion is made in this paper to sprinkler disposal and end water testing device.

Sprinkler system；Sprinkler disposal；End water testing device

陈勇攀(1979.05-)，男，工程师。

E-mail:21451676@qq.com

2015-01-21

TU998.1

A

1004-6135(2016)02-0113-04