自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計分析

摘 要：文章提出了噴頭布置、水力計算、消防水箱與增壓穩(wěn)壓設(shè)備、影響系統(tǒng)噴水不均勻性的因素等四個方面的問題。結(jié)合工作實踐，對上述幾個方面進行分析。

關(guān)鍵詞：設(shè)計流量；噴水強度；噴水半徑；消防水箱；增壓穩(wěn)壓設(shè)備

中圖分類號：TU998.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）6-0013-02

自動噴水滅火系統(tǒng)在消防滅火工程的實際應(yīng)用中起到了很大的作用，收到了很好的滅火效果，特別是對于抑制初期火災(zāi)更是發(fā)揮了重要作用。本文設(shè)計分析了自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計中需注意的四個問題。

1 噴頭的布置

在對自動滅火系統(tǒng)進行安全性與經(jīng)濟性的設(shè)計時，要對其噴頭進行合理布置。在布置噴頭的有關(guān)規(guī)定中，要求其噴水均勻性以及強度必須符合標準，其噴頭也必須適時地進行開放。一般來說，影響噴頭中的噴水半徑的因素有3個，即為噴頭布置的位置、所處位置的水壓、企業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)參數(shù)。

1.1 噴頭布置的相關(guān)原則和要求

在對噴頭進行布置時，一般有幾個原則和要求。噴頭要達到其作用面積內(nèi)噴水的相關(guān)強度、均勻性要求，還要對噴頭適時進行開放。在噴水的半徑范圍內(nèi)，噴頭的布置必須要靈活，避免有些部分沒有被覆蓋。當有一些覆蓋面積出現(xiàn)重復(fù)時，要避免這種現(xiàn)象太多。

在噴頭進行噴水的時候，其墻根必須要被噴濕。而且，墻面的噴濕也要達到一定范圍內(nèi)。還要注意的是，噴頭與噴頭之間不能有影響。在對遮擋噴頭的障礙物進行處理時，要根據(jù)相關(guān)規(guī)范和實際要求來進行，并且要積極做好與相關(guān)專業(yè)相協(xié)調(diào)的工作。在噴頭布置中，還要滿足其他的相關(guān)規(guī)范要求。另外，還要考慮一下其他可能對噴頭動作造成影響的因素，比如火災(zāi)。

1.2 根據(jù)噴水半徑布置噴頭

在對噴頭進行布置時，要根據(jù)噴水的半徑來進行。噴頭噴水時，會將工作區(qū)域進行覆蓋。當噴頭的設(shè)置符合噴水半徑時，可以避免存在沒有被覆蓋住的地方，也避免存在過多重復(fù)覆蓋的地方。噴頭進行工作時有三個影響因素，即為噴頭自身特性、噴水強度以及工作壓力。在工程設(shè)計中，根據(jù)噴水半徑范圍，可以采用矩形、平行四邊形或者正方形等形狀作為噴頭布置的視建筑平面圖形。

2 水力計算

水力作用面積一般適宜采取矩形狀，在計算水力時，可以采取矩形面積逐點法。

2.1 確定管網(wǎng)中最不利的作用面積位置

首先要將作用面積內(nèi)噴頭的噴水量計算出來，然后將對計算極為不利的路線選擇出來，再將其作用面積內(nèi)各個噴頭的出流量以及壓力值采取節(jié)點流量法計算出來。這個時候要確定自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計流量，即為已經(jīng)采用流量修正了的作用面積內(nèi)所有的噴頭之和。要將其計算一直持續(xù)到管網(wǎng)起點。如果有火災(zāi)出現(xiàn)，失火區(qū)域上方的噴頭就會自動開啟進行噴水滅火。

2.2 確定矩形面積

矩形的長邊與配水支管互相平行，其長度等于或大于作用面積平方根1.2倍。如果噴頭的數(shù)量有小數(shù)，則應(yīng)該將其進位，取整數(shù)。當邊長計算值比配水支管的實際長度要大時，就要將作用面積進行擴展，一直到達與配水管相鄰的支管噴頭處。

2.3 經(jīng)濟流速

與一直都持續(xù)運行的生活、生產(chǎn)給水管道不一樣，自噴給水管道卻只在火災(zāi)發(fā)生時短時間內(nèi)運行。因此，要將基建投資降低，就要減小管徑以及提高流速。噴頭在作用面積內(nèi)進行動作時，由于壓力的不同而使得噴頭上下游流量有所差異。而且，自噴給水管道的管徑比較小，管網(wǎng)水頭損失比較大，噴頭噴水時很不均勻，消防水泵揚程比較高，導(dǎo)致管道出水量太大，很快就將消防貯水用完。所以，應(yīng)該采取比較低值的管道流速和管徑。

2.4 系統(tǒng)設(shè)計流量的計算和流量的修正

2.4.1 系統(tǒng)設(shè)計流量的計算

計算系統(tǒng)設(shè)計流量時，要根據(jù)最不利作用面積內(nèi)的噴頭在進行同時噴水時的總流量來確定。在噴淋管網(wǎng)不一樣的情況下，由于管網(wǎng)規(guī)模、管道布置和噴頭間距之間的不同，噴水的不均勻性和噴淋系統(tǒng)總用水量之間可能會存在比較明顯的差異。噴淋泵型號一定要合適，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠和經(jīng)濟合理，因此需要通過水力計算來確定噴淋系統(tǒng)總用水量。

2.4.2 流量的修正

當兩個管段交點的地方計算出來的水壓不一樣時，應(yīng)該將此處低水壓一側(cè)的管段總流量進行相關(guān)修正。

2.5 管道局部水頭損失的計算

對管道局部的水頭損失進行計算時，應(yīng)該采用當量長度法，即為水流經(jīng)過丁字管、彎管時的局部壓力損耗與一定長度相似的直管。在進行實際計算時，一般會采用管道流速系數(shù)和比阻的相關(guān)概念，將該局部當量加入其相應(yīng)管段的長度來對支管和系統(tǒng)進行計算。

2.6 配水管入口壓力的減壓對策

根據(jù)噴頭設(shè)置的相關(guān)規(guī)定，在對配水管道進行布置時，其入口壓力應(yīng)該要均衡。場所危險級數(shù)比較輕或者中等時，其配水管入口壓力都不應(yīng)該超過0.4 MPa。而在滅火系統(tǒng)的不同管道系統(tǒng)中，出現(xiàn)水壓并不平衡的現(xiàn)象。即使管道系統(tǒng)同為一層，若是在保護面積比較大、設(shè)計按照最不利工作面積進行計算的情況下，其有利的工作面積范圍內(nèi)的噴頭也會有多出來的水壓。因此，減壓的對象一般都會是與有利面積相連接的配水管或者配水干管。減壓的方法包括設(shè)置減壓孔板、節(jié)流管和減壓閥；將有利工作面積的配水支管管徑縮小等等。

3 消防水箱和增壓穩(wěn)壓設(shè)備

3.1 消防水箱

自動噴水滅火系統(tǒng)一般只能在火災(zāi)發(fā)生前一小段時間運行。當火勢快速向周邊蔓延時，在噴頭動作進行滅火的時間里，如果噴頭噴水的強度沒有達到相關(guān)要求進行連續(xù)噴水，則會導(dǎo)致自動噴水滅火系統(tǒng)整個效能的水平降低。因此，在噴頭開放之后，為了保證它能夠持續(xù)噴水與及時撲救其他不利的火災(zāi)區(qū)域，都應(yīng)該使得系統(tǒng)最不利處噴頭的噴水強度達到相關(guān)要求，工作壓力要最低，消防水箱的供水要充足。一些建筑并沒有設(shè)置高位消防水箱，那么就應(yīng)該在自動噴水滅火系統(tǒng)里設(shè)置氣壓供水設(shè)備，其有效水容積應(yīng)該由系統(tǒng)最不利處的四個噴頭在最低工作壓力情況下的10 min用水量來確定。

3.1.1 設(shè)置消防水箱的目的

管道內(nèi)的充水要維持一定的壓力，因此可以利用位差為自動噴水滅火系統(tǒng)提供其準工作狀態(tài)要求的水壓。再者，在緊急情況下，如供水泵由于機械故障或者動力問題而不能正常運行，則應(yīng)該設(shè)置消防水箱為系統(tǒng)在開始啟動時提供所需的水壓以及用水量。同時要確保其噴頭在開放之后能夠立即噴水。另外，還可以在第一批開放的噴頭在對火災(zāi)區(qū)進行撲救時提供十分鐘噴水用量，將火災(zāi)初始的火勢控制住，為消防隊伍過來增援爭取時間。

3.1.2 高位水箱的高度

按照相關(guān)規(guī)定，高位水箱應(yīng)該被設(shè)在建筑物最高的地方，其頂層消火栓的靜水壓力要等于或大于0.07 MPa。高位水箱的設(shè)置應(yīng)保證系統(tǒng)最不利點處噴頭的工作壓力不小于0.05 MPa。當增壓穩(wěn)壓裝置不能適用時，應(yīng)該將水箱放得更高。由于高位水箱中的水在到達最不利噴頭之前要先經(jīng)過報警閥和水流指示器，再加上管線比較長，哪怕火災(zāi)剛剛發(fā)生不久，自動噴水滅火系統(tǒng)的用水量還是會很小，導(dǎo)致水頭損失發(fā)生。要詳細確定時，可以對其進行計算。因此，最不利處的噴頭在最低工作壓力的情況下，要將其噴水強度達到相關(guān)要求，可以將噴頭間距縮小，也可以將管徑增大，減少損失等。

3.2 增壓穩(wěn)壓設(shè)備的選擇

增壓穩(wěn)壓設(shè)備的選擇涉及增壓穩(wěn)壓水泵的流量和揚程以及配套使用的氣壓罐的選擇。

3.2.1 增壓穩(wěn)壓泵的揚程

根據(jù)《噴規(guī)》5.0.1條的規(guī)定，系統(tǒng)最不利點處噴頭的工作壓力不應(yīng)低于0.05 MPa。增壓泵的揚程不宜過大，如果增壓泵揚程選的過大，將導(dǎo)致下層管網(wǎng)承壓過高，各層自噴配水干管入口處壓力增大，均需采取減壓措施，由于高位水箱消防水位與頂層噴頭已有一定的位差，規(guī)范要求的壓力值減去這個水位差再加上管道損失就是增壓泵的最小揚程。計算過程中應(yīng)考慮噴淋管網(wǎng)的的水頭損失。

3.2.2 增壓穩(wěn)壓泵的流量

增壓穩(wěn)壓泵用于自動噴淋系統(tǒng)時，考慮最不利點處一個噴頭的水量。根據(jù)《噴規(guī)》9.1.1條的公式，已知最不利點處噴頭的壓力便可以確定增壓穩(wěn)壓泵的流量（按普通噴頭取K=80，P=0.05 MPa）。依據(jù)上述方法得出的流量q=0.94 L/S。實際選用的時候，增壓穩(wěn)壓泵的流量通常取流量q=1 L/S。

4 影響系統(tǒng)噴水不均勻性的因素

4.1 噴淋管網(wǎng)的規(guī)模大小

顯然管網(wǎng)規(guī)模越大，最不利點距離本層管網(wǎng)起點就越遠，噴淋系統(tǒng)的噴水不均勻程度就越高。適當?shù)脑黾訃娏芰⒐艿臄?shù)量可以減小管網(wǎng)的規(guī)模。

4.2 噴淋管網(wǎng)的布置形狀

噴淋管網(wǎng)的形狀是隨建筑物平面而定的。當噴淋管網(wǎng)布置成狹長形，而管網(wǎng)起點又在端頭時，噴水不均勻程度就比較高；對于這種情況，噴淋立管應(yīng)盡量布置在管網(wǎng)的中間部位。

4.3 配水管管徑

管徑越小，其水頭損失越大，管網(wǎng)的噴水不均勻程度就越高，因此應(yīng)該適當?shù)姆糯髧娏芄艿墓軓揭詼p少損失。

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