防火分隔水幕系统设计计算过程介绍

曹梅花，彭彬

（中冶京诚工程技术有限公司水务工程咨询设计部，北京 100176）

0 引言

对建筑物来说，防火分隔水幕起到了防火墙的作用，在做防火分隔水幕设计时发现规范点比较多，但计算过程不详细，此文结合工程实例详细整理了《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017和《自动喷水灭火设计手册》其中关于系统组成、设计计算，喷头布置等相关规定，规范中没有详细的计算喷头间距的办法，本文整理了相关论文及手册上的计算喷头间距的办法，并对图集上喷头的布置进行了分析。

1 防火分隔水幕系统规范要求介绍

防火分隔水幕系是密集喷洒形成水墙或水帘对防火分区处的孔洞进行封堵，主要用于阻挡火灾和烟气在防火分区孔洞处蔓延[1,2]。规范中对防火分隔水幕用于尺寸、水幕的喷头布置、采用喷头形式、供水泵和开启雨淋阀进行了规定，详见规范（5.0.14、6.1.5、6.2.1、6.4.1、7.1.16、9.1.8、10.4.1、11.0.3）条。

2 工程实例设计计算过程详述

某特钢深加工项目拉丝车间（火灾危险等级：中危险Ⅱ级）15m长×3.6m高的洞口需设防火分隔水幕（见图1）。

2.1 喷头布置间距计算

喷头布置间距有以下三种方法：

方法一：依照自喷灭火规范GB50084-2017 5.0.14选定系统的设计基本参数表，喷水强度、喷头工作压力：

防火分隔水幕：喷水强度选择qu=2（L/s·m）喷头工作压力选择：P=0.1（MPa）

持续喷水时间3h（同防火墙时间）。

根据图集选ZSTKP-15型开式洒水喷头，流量系数K=80，

其中M表示喷头布置排数。

方法二：可以查下表1确定

表1 喷头流量及间距对照计算[3]

从表1看出，在喷头工作压力0.1-0.2MPa，喷头流量系数采用K=80或115，满足水幕线性喷水强度2（L/s·m）时,喷头间距在1.33m～2.71m，这与图集（02S406/35）所要求的喷头间距不小于2.4m不相符，如果按喷头间不小于2.4m布置，在喷头工作压力小于等于0.15MPa时系统喷水强度不能满足规范要求。关于“喷头间距不小于2.4m”这一数据出现在自喷灭火规范7.1.2条：“直立型、下垂型喷头的布置，包括同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距，应根据系统的喷水强度、喷头的流量系数和工作压力确定，并不应大于表7.1.2的规定，且不应小于1.8m”[4]。究其原因，自喷灭火规范的这一规定是为避免喷头喷水范围影响相邻的喷头感热并动作，而水幕系统为开式系统，喷水出水不受相互喷水范围的影响，图集中这一设计标准值得商榷，在实际中应按满足喷水强度来确定喷头间距。

方法三：参照《自动喷水灭火系统设计手册》P244中表防火分隔水幕喷头的布置间距[2]。

经比较，选择方法一确定防火分隔水幕喷头的布置间距，按照实际中满足喷水强度来确定喷头间距最贴合实际需要，并画出开式洒水喷头的布水曲线图校核布置间距是否合适。

2.2 防火分隔水幕系统设计流量

因水幕系统启动时所有喷头同时喷水：

设计流量

QS=24×1.3L/s=31.92 L/s （4）

用强度计算的设计流量

QS=2(L/s·m)×15m=30 L/s （5）

2.3 管道管径的确定

管道管径与喷头数的要求：系统应符合设计要求但不应超出下表2的规定。

根据表2定管道管径，在图纸上布置喷头。

表2 管径与控制标准喷头数对照表[2]

2.4 水泵扬程的计算

依据《自动喷水灭火系统设计规范》9.2.4，水泵的供水压力应按下式计算：

H=5m（位差）+15m（沿程损失）+10m（喷头工作压力）+5m（水泵损失）=35m。

选消防泵：流量=30L/s，扬程35m。

2.5 两排喷头间距的确定

根据规范要求：喷头的布置，为了保证防火隔断的效果应保证分隔水幕的宽不小于6m。而规范中未说明“水幕的宽度不小于6m”是要求开口部位两侧任意高度上还是最宽处或平均宽度，这给工程设计带来不确定性[5,6]。设计时，首先画出开式洒水喷头的布水曲线图，可以参见国标图集《自动喷水与水喷雾设施安装》（02S406），如下图2，如要做到整个开口部位数目宽度均达到6m，在相邻喷头喷水在洞口平面最低交点D点位于开口部位顶端时，喷头距洞口中心线的距离B1即可确定。水幕的宽度为D点水平线与开式洒水喷头的布水曲线交点的水平距离。若满足不小于6m即可，不满足则调整喷头的安装高度直到满足。

图2 开式洒水喷头的布水曲线图

在某些特殊情况下，喷头安装高度不满足设计要求时，为保证被保护的开口上部不出现空隙，可以减小喷头布置间距，或减小喷头距墙面距离，减小布置间距会增大喷水强度，增加设计流量，而减少喷头距墙面距离时，洞口上端部分区域水幕宽度将会小于6m，从防火角度来看，如果喷头布置满足了水幕系统喷水强度，开式洒水喷头沿被保护的洞口布置成2排，将整个开口部位均可以置于水幕保护范围内，起到了防火分隔的作用。

2.6 设置水泵适配器

每个水泵接合器流量按照10-15L/s计算，本工程设计流量30L/s，所以选择2台SQB150-A型水泵接合器。

2.7 喷头的备品数量

本工程选择开式普通型洒水喷头（ZSTKP-15 K=80）24个，根据规范要求备用喷头选择开式普通型洒水喷头（ZSTKP-15 K=80）10个数量。

3 结语

在做防火分隔水幕设计时发现规范点比较多，但计算过程不详细，此文整理了《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017和《自动喷水灭火设计手册》的相关规定，设计时可以直接参考此文中的规范进行，规范中没有详细的计算喷头间距的办法，本文整理了相关论文及手册上的计算喷头间距的办法，并提供了喷头间距的确定方法，并分析了图集上喷头的布置疑问，通过工程实例详细地分析了过程。