簡(jiǎn)化減壓孔板的計(jì)算

劉貴國(guó) 肖睿書(shū)

簡(jiǎn)化減壓孔板的計(jì)算

劉貴國(guó) 肖睿書(shū)

《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50084-2001》 （2005年版）之9.3.3和附錄D列有減壓孔板水頭損失局部阻力系數(shù)ξ的公式，其演算十分繁瑣麻煩，很不方便書(shū)寫(xiě)使用。筆者推導(dǎo)出簡(jiǎn)化公式并詳細(xì)列出水力參數(shù)表可供設(shè)計(jì)人員查閱參考。

一、問(wèn)題的提出

《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50084-2001》 （2005年版） （以下簡(jiǎn)稱(chēng) “噴規(guī)”）于2005年10月1日起實(shí)施。四川消防機(jī)械總廠 （以下簡(jiǎn)稱(chēng) “川消廠”）依據(jù) “噴規(guī)”成功地開(kāi)發(fā)了額定壓力PN=1.6MPa適用于高層建筑的報(bào)警閥新產(chǎn)品，為貫徹 “噴規(guī)”4.2.9之2款第2句 “控制管道動(dòng)壓的區(qū)段宜設(shè)減壓孔板或節(jié)流管”的精神提供了可靠市場(chǎng)保證。對(duì)于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)加壓泵 （以下簡(jiǎn)稱(chēng) “自噴泵”）揚(yáng)程達(dá)到1.2～1.6MPa的高層建筑運(yùn)行工況下，按 “噴規(guī)”9.3.5要求，必需在低區(qū)報(bào)警閥組入口前設(shè)減壓閥，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集 （以下簡(jiǎn)稱(chēng) “圖集”） 《01SS105常用小型儀表及特種閥門(mén)選用安裝》48頁(yè) “減壓閥自動(dòng)噴水滅火供水方式”，不可避免地將報(bào)警閥頂托至離地≥2.4m的位置上，遵照 《高層建筑給水減壓閥的應(yīng)用》 （以下簡(jiǎn)稱(chēng) “應(yīng)用”）5.1.12規(guī)定，減壓閥出口端連接的管道，其管徑不應(yīng)縮小，且管道直線長(zhǎng)度不應(yīng)小于5倍公稱(chēng)直徑。以常用DN150為例，5DN=750mm，查 “圖集”76頁(yè)，減壓閥長(zhǎng)度取450mm，僅此兩項(xiàng)相加就達(dá)到1200mm，故報(bào)警閥下端不宜設(shè)減壓閥。解決此矛盾的上策是建議取消 “噴規(guī)”9.3.5，并呼吁更多的廠家生產(chǎn)PN=1.6MPa的報(bào)警閥投放市場(chǎng)。

二、公式的簡(jiǎn)化

查 “噴規(guī)”9.3.3，減壓孔板的水頭損失，應(yīng)按下式計(jì)算：

式中Hk——減壓孔板的水頭損失 （10kPa）；

Vk——減壓孔板后管道內(nèi)水的平均流速（m/s）；

ξ——減壓孔板的局部阻力系數(shù)，取值應(yīng)按附錄D確定；

g——重力加速度9.806(m/s2)取近似值 10（m/s2）。

再查附錄D，則

式中d——給水管的計(jì)算內(nèi)徑 （mm）；

dk——孔板的孔徑 （mm）。

式中用希臘字母υ代替 (9.3.3)大寫(xiě)Vk——管道流速 （m/s）。

三、列k與G參數(shù)表

為達(dá)到資源共享和確?？装逶O(shè)計(jì)質(zhì)量之目的，k從0.06至0.65共60個(gè)G參數(shù)列于表1。

本文表1與附錄D表D的比較詳見(jiàn)表2。

從表2可看出，將G值換算成ξ1的結(jié)果與表D的ξ值基本相等，說(shuō)明簡(jiǎn)化式推導(dǎo)準(zhǔn)確。

四、減壓孔板規(guī)格

減壓孔板主要應(yīng)用在高層建筑自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，它們與濕式報(bào)警閥規(guī)格關(guān)系密切。查 《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)濕式報(bào)警閥的性能要求和試驗(yàn)方法GB 797-89》，報(bào)警閥有DN50～250mm八種規(guī)格，考慮DN50、65和250三種規(guī)格使用機(jī)會(huì)較少，應(yīng)重點(diǎn)研制開(kāi)發(fā) DN80～200五種熱鍍鋅鋼（hot galvanized steel簡(jiǎn)稱(chēng)HGS）管在不同公稱(chēng)流量條件下產(chǎn)生公稱(chēng)HkN=5～80(10kPa)的匹配孔板系列產(chǎn)品，滿(mǎn)足高層建筑設(shè)計(jì)市場(chǎng)需求。

DN80～200HGS管和加厚HGS管計(jì)算內(nèi)徑d與流速系數(shù)Kc值詳見(jiàn)表3，不同規(guī)格減壓孔板參數(shù)詳見(jiàn)表4。安裝示意詳見(jiàn)圖1。

表1 孔徑與管徑平方比k與G參數(shù)

表2 表1與表D的比較

五、討論

1. “噴規(guī)”9.3.1之2和1

“噴規(guī)”9.3.1不屬?gòu)?qiáng)制性條文，其2款第一句規(guī)定 “孔口直徑不應(yīng)小于設(shè)置管段直徑的30%”值得商榷。

以某高層建筑地下室 “自噴泵”流量和揚(yáng)程達(dá)到30L/s和1.6MPa為例，采用 “川消廠”P(pán)N=1. 6MPa的DN150報(bào)警閥，低區(qū)數(shù)層需減壓0.8MPa左右，應(yīng)如何設(shè)計(jì)減壓孔板。先按9.3.1之1和2款，查表3和表4，DN150②加厚管d=153mm，dk≥0.3×153=45.9≈46(mm)，Hk=38.6≈39(10kPa)，減壓孔板前后管段需有750mm的直線長(zhǎng)度，故為滿(mǎn)足6.2.6關(guān)于 “報(bào)警閥離地宜為1.2m”的要求，需從報(bào)警閥出口向水平方向拐出3. 5m長(zhǎng)管段串聯(lián)兩個(gè)dk=46mm的減壓孔板，并繞彎接到低區(qū)系統(tǒng)立管上，遇到多個(gè)報(bào)警閥都需減壓時(shí)，則空中串聯(lián)減壓孔板管段平行排列困難。若能將2款 “30%”修改為 “25%”，則 dk≥0.25×153=38.3取 39(mm)，再查表4，Hk=78.9(10kPa)，此時(shí)此地，應(yīng)可直接在報(bào)警閥出口設(shè)置一個(gè)dk=39mm的減壓孔板，其向上管段不言而喻可徑直與低區(qū)系統(tǒng)立管連接。

解決了2款修改后，9.3.1之1款建議改為：應(yīng)設(shè)在直徑不小于50mm的水平管段或直徑不小于80mm的豎直管段上，前后管段的長(zhǎng)度均不宜小于該管段直徑的4倍。

2.減壓孔板產(chǎn)品化

為確保減壓孔板設(shè)計(jì)質(zhì)量，筆者呼吁有更多廠家，相繼在 “噴規(guī)”研制孔板產(chǎn)品基礎(chǔ)上，根據(jù)表4成果，積極開(kāi)發(fā)DN80～200共50種新產(chǎn)品，投放市場(chǎng)。

3.提高報(bào)警閥額定壓力

目前，市場(chǎng)上研制開(kāi)發(fā)PN≥1.6MPa的報(bào)警閥產(chǎn)品非常及時(shí)，為高層建筑自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)報(bào)警閥配置設(shè)計(jì)改進(jìn)打下基礎(chǔ)，建議圍繞PN≥1.6MPa產(chǎn)品，調(diào)整有關(guān)規(guī)范條文。

4.簡(jiǎn)化計(jì)算書(shū)

圖1 減壓孔板安裝示意

建筑消防給水系統(tǒng)減壓孔板計(jì)算書(shū)按 “噴規(guī)”進(jìn)行編制，書(shū)寫(xiě)麻煩復(fù)雜，設(shè)計(jì)、校對(duì)、審核和審定四環(huán)節(jié)管理難以控制質(zhì)量。如按本文方法計(jì)算，將可為簡(jiǎn)化計(jì)算書(shū)和加強(qiáng)科學(xué)管理助一臂之力，筆者不勝感激。

表3 ①HGS管和②加厚管d與Kc值

表4 減壓孔板Hk（10kPa）與dk(mm)參數(shù)

5.新型噴頭的應(yīng)用

旋轉(zhuǎn)型噴頭是利用水力學(xué)環(huán)流推動(dòng)和空氣動(dòng)力學(xué)原理，旋轉(zhuǎn)分布大水滴并能形成下壓強(qiáng)風(fēng)，助推竄動(dòng)升高火舌瞬間穿透、收小縮短、打碎切斷而被迅速均勻覆蓋吹熄淋滅的噴頭，它對(duì)高中低水壓的適應(yīng)范圍很寬，在大中小空間場(chǎng)所中都適宜采用旋轉(zhuǎn)型噴頭自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員只需考慮減動(dòng)壓即以減壓孔板代替減壓閥的問(wèn)題。

[1]韓占先，何以申等.GB 50084-2001自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 （2005年版）

[2]黃曉家等.01SS105常用小型儀表及特種閥門(mén)選用安裝國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集

[3]姜文源，潘德琦.高層建筑給水減壓閥的應(yīng)用.海軍出版社，2002

[4]GB 797-89自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)濕式報(bào)警閥的性能要求和試驗(yàn)方法

[5]姜文源，王炯等.CECS 213:2006旋轉(zhuǎn)型噴頭自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程

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