自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的探討

李瑾麗

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司重慶分院，重慶 401147)

現(xiàn)階段很多工程設(shè)計(jì)中涉及到自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)流量的計(jì)算，通常估算。如危險(xiǎn)等級(jí)為中危Ⅱ級(jí)的場所，按照自噴規(guī)范5.0.1，噴水強(qiáng)度8 L/(min·m2)，作用面積160 m2，那么流量通常采用160×8×1.3÷60≈28 L/s。但根據(jù)自噴規(guī)范9.1.3條文，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量應(yīng)按最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)的噴頭同時(shí)噴水的總流量來確定，所以單根據(jù)作用面積、噴水強(qiáng)度計(jì)算出來的流量值只能作為一個(gè)估算值?，F(xiàn)就采用9.1.3方法對中危Ⅱ級(jí)場所噴頭布置間距不同，分別計(jì)算系統(tǒng)流量值，同時(shí)關(guān)注系統(tǒng)入口壓力的變化。

假定某場所屬于中危Ⅱ級(jí)，采用K=80標(biāo)準(zhǔn)噴頭。

1)噴頭布置形式為正方形，噴頭間距為3.4 m，見圖1。

圖1 正方形最大間距布置

單個(gè)噴頭的保護(hù)面積為11.5 m2，參照自噴規(guī)范9.1.4最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)任意4只噴頭圍合范圍內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度為8×85%=6.8 L/(min·m2)，則最不利點(diǎn)單個(gè)噴頭流量q1=11.5×6.8=78.2 L/min，P1=(78.2/80)2/10=0.096 MPa。據(jù)自噴規(guī)范5.0.1系統(tǒng)最不利點(diǎn)處噴頭的工作壓力不應(yīng)低于 0.05 MPa，0.096 MPa ＞0.05 MPa。作用面積長邊為1.2 ×(160)0.5=15.18 m，與作用面積長邊平行支管上的噴頭數(shù)為15.18/3.4≈5個(gè)。則作用面積實(shí)際長邊取3.4×5=17 m。作用面積的短邊為160/17=9.4 m。作用面積內(nèi)的支管數(shù)量為9.4/3.4≈3排。故最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)15個(gè)噴頭的面積為15×11.5=172.5 m2。

水力計(jì)算過程(為簡化計(jì)算，水力計(jì)算時(shí)異徑接頭及支管上的局部損失忽略不計(jì)，不考慮噴頭短立管的高差和水頭損失產(chǎn)生的影響):

a.管段流量 q1-2=q1=78.2 L/min，管徑取 25 mm 時(shí)，查鋼管水力計(jì)算表 1 000i=738，v=2.45 m/s。則 h1-2=(738/1 000)×3.4 ×9.8 ×10－3=0.024 6 MPa。

b.P2=P1+h1-2=0.096+0.024 6=0.120 6 MPa，q2=k(10P2)0.5=80 × (10 ×0.120 6)0.5=87.85 L/min。q2-3=q1+q2=78.2+87.85=166.05 L/min。管徑取 32 mm 時(shí)，應(yīng)用內(nèi)插值法得1 000i=720.4，v=2.92 m/s。則 h2-3=(720.4/1 000)×3.4 ×9.8 ×10－3=0.024 0 MPa。

c.采用相同的方法沿管路計(jì)算，得 P6=0.214 MPa，q6－7=476.39 L/min。將6支管看做一個(gè)復(fù)合噴頭，流量折算系數(shù)Kz=q5-6/(10P6)0.5=476.39/(10 × 0.214)0.5=325.65。q7支管=Kz·(10P7)0.5=325.65 × (10 × 0.221)0.5=484.11 L/min，q8支管=497.72 L/min，q8-9=1 458.22 L/min，P8=0.233 6 MPa。

經(jīng)計(jì)算，噴頭按照圖1布置時(shí)，系統(tǒng)的流量為1 458.22 L/min=24.3 L/s，系統(tǒng)起點(diǎn)壓力約為0.24 MPa。最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度為 1 458.22 L/min/172.5 m2=8.45 L/(min·m2)＞8 L/(min·m2)(見表 1)。

表1 噴頭按正方形最大間距布置水力計(jì)算表

2)噴頭布置形式為長方形，噴頭間距長為3.6 m，寬為3.1 m，見圖2。

圖2 長方形最大間距布置

單個(gè)噴頭的保護(hù)面積為11.16 m2，最不利點(diǎn)單個(gè)噴頭流量q1=11.16 ×6.8=75.89 L/min，P1=(75.89/80)2/10=0.090 MPa ＞0.05 MPa。作用面積長寬邊計(jì)算按照圖1方法。得出最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)含15個(gè)噴頭，面積為15×11.16=167.4 m2。水力計(jì)算方法同上。

經(jīng)計(jì)算，噴頭按照圖2布置時(shí)，系統(tǒng)的流量為1 425.60 L/min=23.76 L/s，系統(tǒng)起點(diǎn)壓力為0.23 MPa。最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度1 425.60 L/min/167.4 m2=8.52 L/(min·m2)＞8 L/(min·m2)(見表2)。

表2 噴頭按長方形最大間距布置水力計(jì)算表

3)噴頭的布置形式為正方形，其正方形邊長為3.0 m，如圖3所示。

圖3 隨意正方形布置

單個(gè)噴頭的保護(hù)面積為9 m2，在最不利點(diǎn)處單個(gè)噴頭的流量為 q1=9 ×6.8=61.2 L/min，P1=(61.2/80)2/10=0.059 MPa ＞0.05 MPa。作用面積長寬邊計(jì)算按照圖1方法。得出最不利點(diǎn)處的作用面積內(nèi)含18個(gè)噴頭，面積為18×9=162 m2。其水力計(jì)算方法同上。

經(jīng)計(jì)算，噴頭按照圖3布置時(shí)，系統(tǒng)的流量為1 397.37 L/min=23.29 L/s，系統(tǒng)起點(diǎn)壓力為0.15 MPa。最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度為1 397.37 L/min/162 m2=8.63 L/(min·m2)＞8 L/(min·m2)(見表3)。

表3 噴頭按正方形任意布置水力計(jì)算表

4)噴頭布置形式為長方形，噴頭間距長為3.4 m，寬為2.4 m，見圖4。

圖4 隨意長方形布置

單個(gè)噴頭保護(hù)面積為8.16 m2，最不利點(diǎn)單個(gè)噴頭流量q1=8.16 ×6.8=55.49 L/min，P1=(55.49/80)2/10=0.048 MPa ＜0.05 MPa，P1=0.050 MPa。作用面積長寬邊計(jì)算按照圖1中進(jìn)行。得出最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)含20個(gè)噴頭，面積為20×8.16=163.2 m2。水力計(jì)算方法同上。

經(jīng)計(jì)算，噴頭按照圖4布置時(shí)，系統(tǒng)的流量為1 405.30 L/min=23.42 L/s，系統(tǒng)起點(diǎn)壓力為0.12 MPa。最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度為 1 405.30 L/min/163.2 m2=8.61 L/(min·m2)＞8 L/(min·m2)(見表 4)。

表4 噴頭按長方形任意布置水力計(jì)算表

通過計(jì)算可以看出中危Ⅱ級(jí)時(shí)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量根據(jù)噴頭的布置間距不同也略有差距，但約在24 L/s左右，160×8=21.3 L/s＜24 L/s＜28 L/s。在最不利點(diǎn)處噴頭的工作壓力差別比較大，系統(tǒng)起點(diǎn)所需要的壓力也不相同。因此可以考慮設(shè)計(jì)初期采用簡算系統(tǒng)流量值來進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)壓力則需要根據(jù)噴頭的實(shí)際布置，計(jì)算在最不利點(diǎn)處噴頭的工作壓力，來具體計(jì)算系統(tǒng)的入口壓力。

［1］岳秀萍.建筑給水排水工程［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［2］王兆才.常用材料［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］GB 50084-2001，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(2005年版)［S］.