临时高压喷淋系统中水力计算和高位消防水箱架设高度的探讨.doc

1、临时高压喷淋系统中水力计算和高位消防水箱架设高度的探讨【摘要】：现行规范对临时高压喷淋系统中的水力计算以及高位消防水箱架设高度的要求不明确，实际工程中较难执行，提出建议的设计方法。 【关键词】：临时高压，喷淋系统，消防水箱高度 中图分类号： TU761.1+1 文献标识码： A 文章编号： 一 喷淋系统水力计算问题： 1 相关条文的阐述和说明 在此先将下面要阐述的自动喷水灭火系统设计规范GB 50084-2001 (2005 年版)（以下简称喷规 05中的条文说明： 第 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

2、量系数和工作压力确定，并不应大于表 7.1.2 的规定，且不宜小于 2.4m。 第 9.1.4 条 系统设计流量的计算，应保证任意作用面积内的平均喷水强度不低于本规范表 5.0.1 和表 5.0.5-1表 5.0.5.6 的规定值。最不利点处作用面积内任意四只喷头围合范围内的平均喷水强度，轻危险级、中危险级不应低于本规范表 5.0.1 规定值的 85%；严重危险级和仓库危险级不应低于本规范表 5.0.1 和表 5.0.5-1表 5.0.5.6 的规定值。 2 在实际工程设计中遇到的问题 笔者曾设计过上海地区一单层通用厂房（厂房按中危险级级设计） ，其喷淋系统供水由靠近厂区主入口的的室外泵房内的

3、喷淋泵供给。当时考虑到结构梁、柱的间距，喷头的布置采用间距为 3.2m 的正方形布置，距墙 1.6m。最不利点处喷头（K=80）采用的工作压力为 0.08MPa。经计算最不利点处作用面积内任意四只喷头围合范围内的平均喷水强度达到87%。但有同仁提出了异议，认为在喷头工作压力为 0.08MPa 时按照喷规 05条文说明第 7.1.2 条说明中介绍的间距计算方法得：喷头的出水量，此时最不利点处作用面积内任意四只喷头围合的正方形保护面积；则边长所以认为喷头间距不应大于 2.99m，而该设计违反了规范。但笔者认为此处对于第 7.1.2 条和条文说明的理解有部分偏差，该条文说明主要是介绍了第 7.1.2

4、 条技术数据的来源的基础，指出其间距、喷头工作压力和喷水强度之间的关联性，同时也介绍了其计算方法，但对于在计算最不利点处作用面积内任意四只喷头围合的保护面积 S 时所取的喷水强度数值应该按第 9.1.4 条的规定。在上述工程中，由于该建筑为危险级级，所以在计算最不利点处正方形保护面积时，喷水强度可以取平均喷水强度的 85%，故，由此得出边长。该间距大于笔者所设计的间距3.2m。笔者认为自己设计的喷头间距既满足了梁、柱间距，而工作压力和喷水强度也满足了规范第 9.1.4 条的规定。 3 对于喷淋系统水力计算部分笔者的建议的计算步骤： 笔者经过总结在工作中的喷淋系统计算所遇到的各种问题，认为在实际

5、工程设计中可按以下步骤确定“喷头间距” 、 “喷头工作压力” 、 “喷水强度”： （1）喷头布置应在第 7.1.2 条中规定的间距范围内按照实际情况（梁、柱、隔墙尺寸等因素）设计，只要间距满足要求，配适合的工作压力其喷水强度肯定可以满足要求。 （2）按照布置间距可以得出“最不利点处作用面积内任意四只喷头的围合面积” ，配合设定的喷头工作压力（不应低于 0.05MPa）求得的喷头流量来计算该“围合面积的平均喷水强度” ，在根据喷规 05中第9.1.4 条之规定所需的最不利点处的平均喷水强度的要求复核并确定最终的系统工作压力及设计流量。 （3）通过水力计算复核任意作用面积内喷水强度不低于喷规 05

6、表 5.0.1 和表 5.0.5 的规定值。 二 喷淋系统高位消防水箱架设高度的问题： 1 问题的提出 临时高压水灭火系统中的高位消防水箱主要作用是供给建筑火灾初期消防主泵前的消防用水水量。现行的规范对高位水箱提出了一定的要求。对于消火栓系统其高位消防水箱的储水水量及架设高度均比较明确，工程设计中少有争议。而对于喷淋系统喷规 05中第 10.3.1 条，要求高位水箱应能满足最不利点处喷头的最低工作压力和喷水强度。显然“最低工作压力”和“喷水强度”严格意义上讲是要求初期消防用水应满足系统设计动压（在喷头数量、间距确定的情况下，其喷水强度由出水动压决定） 。它包含最不利点的设计工作压力，设计水量下

7、的沿程和局部水头损失等，它们共同决定了喷淋系统初期应供给的水压和水量。而由于设计人员对“设计水量”上对规范的理解不同，造成所计算出来的水箱高度相差很大。 工程设计实践中，一种很常见的做法是高位消防水箱的底部与最不利点处喷头的最小高程差简单地取值 5m，其理由是规范规定的的最低工作压力为 0.05Mpa,而在初期消防用水流量较小的情况下（如 1L/s）,系统的水头损失很小，可忽略不计。而这种做法也常能获得主管部门的认可。而事实上这是不能满足规范要求的。因为即便是初期消防水量取最小值（保证其保护面积下的喷水强度前提下） ，其水头损失也并非小到可以忽略不计。不仅如此，更大的分歧还在于其所采用的较小的

8、初期水量以及 0.05Mpa 的水压是否满足规范的要求。因此，常造成设计人员和审图人员各执一词的局面。 2 各种不确定性导致规范难于很好的执行 系统设计流量越大，则系统安全性越大，然而系统的水力损失也越大，水箱所需架设高度也越高。如：当火灾初期高位防水箱供水水量取1L/s 时，配水支管的水头损失在 0.023Mpa 左右，加上干管水头损失和最不利点处喷头所需最低工作压力，水箱所需架设高度接近 10m；当该流量取 2L/时，配水支管的水头损失在 0.052Mpa 左右， 加上干管水头损失和最不利点处喷头所需工作压力，水箱所需架设高度接近 14m;考虑到实际工程，如选用过高的初期水量，其所要求的水

9、箱高度也就会失去其工程的意义。而在选用较小水量时，相对于整个喷淋的配水管网其流速过小，在大部分干管管路中均处于层流状态。其严格的水力损失计算比较复杂，而且现行相关规范，消防给水系统管道沿程水头损失的计算按照舍维列夫提出的计算沿程阻力系数的经验公式（V1.2M/S）配合达西公式计算的。而当流量为 1L/s 时，喷淋系统的大部分配水管道其流速均比较小，应采用舍维列夫提出的当 V?1.2m/s 时的计算公式进行计算的，而该公式较为烦琐，局部水力损失计算也相当复杂，最终的计算结果因人而异，所以在实际操作中还是较难配合好喷规 05的要求。 3 建议最不利点处喷头的静压值 因此，笔者建议临高压喷淋系统对于

10、高位水箱所应保证的水压可以和消火栓系统完全一样，综合系统安全性和工程可行性两个方面的因素规定一个最不利点处喷头的静压值，从而使给水排水的设计人员有更好的操作性。 首先，对于临时高压喷淋系统中高位水箱初期水量的选择，笔者认为高层民用建筑设计防火规范GB 50045-95（2005 版） （以下简称高规 ）中对喷淋增压泵规定 1L/s 的流量用于此处是适合的。作为消防初期用水，规范比较认可“1 处用水点”的流量，而各类民用建筑最不利点处绝大部分喷淋系统都为中危险级别或更低级别设计，1L/S 的设计流量基本能满足实际工程中最不利处 1 个喷头保护面积内 85?的设计流量。其次，1L/s 对应的普通喷头设计工作压力，以最常用的喷头流量系数 K=80 计算，其所需的工作压力为 0.05625Mpa 以内（其流速大于1.2m/s） 。干管中其流速小于 1.2m/s，水头损失较小，考虑到局部损失，大体上按照 0.015Mpa 的水头损失设计已属保守。 如此水箱与最不利点喷头所需高程差 H=（0.05625+0.025+0.015）/0.0098=9.82m。因此笔者认为高程差设计取值 10m，应该是在符合现行规范要求的前提下的一个合理的静压取值，如果不能满足 10m 静压，则可采用局部稳压系统。 参考文献 【1】黄晓家，姜文源。自动喷水灭火系统设计手册。北京：中国建筑工业出版社，2002