自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量算式的探討(精)

1、. 筑龍網(wǎng) w w .z h u l o n g .c o m 自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量算式的探討愛明 程建華 經(jīng)賢提 要: 分析認(rèn)為“自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)“(GBJ84 - 85 和(GB50084 - 2001 中系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量算式存在著不夠完善或比擬繁瑣,且難實(shí)際操作的問題。提出以(GB50084 - 2001 第9.1.4 條規(guī)定的噴水強(qiáng)度為基點(diǎn),計(jì)算出系統(tǒng)最大和最小設(shè)計(jì)流量,再根據(jù)實(shí)際作用面積安裝的噴頭數(shù)確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的算法。關(guān)鍵詞:自動噴水滅火系統(tǒng) 設(shè)計(jì)流量 算式1 自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的計(jì)算“自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)“(GBJ84 - 85 (以下簡稱“原自規(guī) 第7.1.1

2、條:“自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)秒流量,宜按下式計(jì)算。其算式為: Qs = 1.15 1.30Q1 (1式中Qs 系統(tǒng)設(shè)計(jì)秒流量,L/ s ;Ql 噴水強(qiáng)度與作用面積的乘積,L/ s 。由式(1 可見,系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量是以作用面積全部噴頭的噴水量至少應(yīng)等于規(guī)規(guī)定的噴水強(qiáng)度為基點(diǎn),再考慮水力計(jì)算,是從作用面積最不利點(diǎn)處算起,其它有利點(diǎn)處噴頭工作壓力較最不利點(diǎn)處大,因此用 1.151.30 的系數(shù)作流量修正系數(shù)。這種算式只能算是一種估算,因?yàn)樗鼪]有考慮作用面積安裝的噴頭數(shù)量和實(shí)際的噴水不均勻性?！白詣訃娝疁缁鹣到y(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)“( GB50084 -2001 (以下簡稱“新自規(guī)9.1.3 條:“系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量,應(yīng)按

3、最不利點(diǎn)處作用面積噴頭同時噴水的總流量確定。其表達(dá)式為(2 式中Qs 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量,L/ s ;筑龍網(wǎng) w w .z h u l o n g .c o m qi 最不利點(diǎn)處作用面積各噴頭節(jié)點(diǎn)的流量,L/ min ;n 最不利點(diǎn)處作用面積的噴頭數(shù)。算式(2 看來比擬完善,但實(shí)際如何操作,條文沒有說明。我們認(rèn)為首先必須搞清楚,一“最不利點(diǎn)處作用面積如何界定“ 二作用面積噴頭節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算時,起始點(diǎn)噴頭工作壓力如何設(shè)定“最不利點(diǎn)處作用面積,易誤解為:離噴淋水泵供水最高、最遠(yuǎn)處的作用面積。我們認(rèn)為:算式所指的“最不利點(diǎn)處的作用面積顯然不是以噴淋水泵供水有利、不利考慮。因?yàn)橐源丝紤],當(dāng)最高、最遠(yuǎn)處僅在走道

4、處設(shè)置單排噴頭的閉式系統(tǒng),按“新自規(guī)5.0.2 條及其條文說明,其作用面積應(yīng)按最大疏散距離所對應(yīng)的走道面積確定。對中危險級I 級采用標(biāo)準(zhǔn)噴頭,噴頭工作壓力為0.05 MPa 時,為到達(dá)6L/ (min m2 平均噴水強(qiáng)度,噴頭間距為3.16 m ,則噴頭覆蓋全部走道面積時最多開放的噴頭數(shù)不會超過9 只;如疏散距離短,則開放噴頭數(shù)更少。因此其噴水的總流量就小,不能滿足其它部位作用面積發(fā)生火災(zāi)時所需的噴水強(qiáng)度要求。“原自規(guī)7.1.1 算式與噴淋泵供水有利、不利也沒有關(guān)聯(lián)。因此可以認(rèn)定算式的“最不利點(diǎn)處作用面積是指系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量最大的作用面積。實(shí)際水力計(jì)算時,各噴頭節(jié)點(diǎn)工作壓力大小還取決于計(jì)算時起始點(diǎn)

5、噴頭設(shè)定的工作壓力值和配水支管、配水管管徑及其長度。起始點(diǎn)噴頭設(shè)定的工作壓力值,規(guī)規(guī)定不應(yīng)低于0.05MPa ,一般設(shè)計(jì)常用0.05 MPa 。實(shí)際上,此壓力值的選取要受“新自規(guī)9.1.4 條的制約?！靶伦砸?guī)9.1.4條提到:“最不利點(diǎn)處作用面積任意 4 只噴頭圍合圍的平均噴水強(qiáng)度,輕危險級、中危險級不應(yīng)低于本規(guī)表5.0.1 規(guī)定值的85 % .。與“新自規(guī)9.1.3 條條文說明中提到的美國標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定:“作用面積每只噴頭在工作壓力下的流量應(yīng)能保證不小于最小噴水強(qiáng)度與一個噴頭保護(hù)面積的乘積是一致的。因此,可以推導(dǎo)出,噴頭的設(shè)定工作壓力值要符合下式:式中q 起始點(diǎn)噴頭在設(shè)定的工作壓力下的出流 量,

6、L/ min ;S 最小噴水強(qiáng)度,中危險級級為6 85 %= 5.1 L/ (min m2 , 級:8 85 % = 6.8L/ (min m2 ;筑龍網(wǎng) w w .z h u l o n g .c o m F 一個噴頭的保護(hù)面積,m2 ;K 噴頭流量系數(shù),標(biāo)準(zhǔn)噴頭K = 80 ;P0 起始點(diǎn)噴頭設(shè)定的工作壓力值,MPa 。因此設(shè)計(jì)計(jì)算時,作用面積起始點(diǎn)噴頭設(shè)定的工作壓力值,既要看噴頭設(shè)置場所火災(zāi)的危險等級,又要看噴頭布置間距和一個噴頭保護(hù)的面積大小。不能簡單地用“系統(tǒng)最不利點(diǎn)處噴頭工作壓力,不應(yīng)低于0.05 MPa 這一條取值0.05 MPa 。綜上所述,在明確“新自規(guī)9.1.3 條“最不利

7、點(diǎn)處作用面積含義及影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算諸因素,就可以用“新自規(guī)9.1.3 條算式計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量。但算式比擬繁瑣,如一般較大的工程工程都是兩階段設(shè)計(jì),后一階段設(shè)計(jì)對前階段設(shè)計(jì)的系統(tǒng)管道總會有些修改,系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量是否因此要進(jìn)展二次計(jì)算“ 再如施工過程中,由于種種原因配水管、配水支管位置,甚至噴頭位置、數(shù)量調(diào)整也是經(jīng)常發(fā)生的,系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量要不要修改“ 在實(shí)際自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,不但存在著上、下層管道系統(tǒng)中水壓的不平衡。即使在同一層中,當(dāng)保護(hù)面積較大時,由于設(shè)計(jì)是按最不利作用面積的噴頭計(jì)算,則在系統(tǒng)中的有利作用面積的噴頭壓力就大,出流量也大,是否還要計(jì)算“ 那將不勝其煩,也難實(shí)際操作。 為此提

8、出以“新自規(guī)9.1.4 條規(guī)定的噴水強(qiáng)度為根底,簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算的思路。為了便于說明問題,擬用算例及其分析方法加以闡述。2 算例2.1 算例的設(shè)定按“新自規(guī)7.1.2 條及表7.1.2 規(guī)定,設(shè)定最大、最小兩種噴頭布置間距。以中危險級I 級為例:最大以矩形布置 4 m 3.12 m ,最小以正方形布置2.4 m 2.4 m 。以中危險級級為例:最大以矩形布置3.6 m 3.19 m ,最小以正方形布置2.4 m 2.4m 。按“新自規(guī)8.0.7 條及表8.0.7 規(guī)定,確定配水支管、配水管控制的標(biāo)準(zhǔn)噴頭數(shù)。選定的最不利點(diǎn)處的作用面積其形狀盡可能呈矩形,符合“新自規(guī)9.1.2 條規(guī)定。算例圖

9、式采用配水管單側(cè)布置配水支管,配水支管上安裝噴頭數(shù)為規(guī)上限值8 只。因?yàn)榕渌軉蝹?cè)布置配水支管較雙側(cè)布置配水支管安筑龍網(wǎng) w w .z h u l o n g .c o m 裝的噴頭數(shù)量少,因此選用的配水管管徑就小,則系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量將隨配水管中水頭損失的增大而變大。同樣配水支管長度會因安裝噴頭數(shù)量的減少而縮短,系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量將隨配水支管中水頭損失的減少而變小。因此,選此圖式對系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算是偏大的。為簡化計(jì)算,算例略計(jì)局部水頭損失。2.2 算法首先選定系統(tǒng)中最不利點(diǎn)處作用面積F ,按式(3 求出起始點(diǎn)噴頭設(shè)定工作壓力值P0 ,當(dāng)P0 進(jìn)展修正,然后將作用面積全部噴頭出流量的總和作為整個噴淋系統(tǒng)的

10、設(shè)計(jì)流量,以后的管段流量不再增加,僅計(jì)算沿程和局部的水頭損失,一直算到配水管入口。如入口壓力大于“新自規(guī)8.0.5 條規(guī)定的0.4 MPa 時,宜調(diào)整配水支管或配水管管徑。2.3 計(jì)算2.3.1 中危險級I 級噴頭最大布置間距4 m 3.12 m,一個噴頭保護(hù)面積為12.48 m2 ,最小噴水強(qiáng)度為5.1L/(min 2 ,起始點(diǎn)噴頭設(shè)定工作壓力為: P0 1/ 10 (5.1 12.48/ 80 2 =0.063 ,取0.063 MPa 。計(jì)算見圖1。噴頭最小布置間距2.4 m 2.4 m ,一個噴頭保護(hù)面積為5.76 m2 , 最小噴水強(qiáng)度為 5.1 L/ (min m2 ,起始點(diǎn)噴頭設(shè)定

11、工作壓力為: P0 1/ 10 (5.1 5.76/ 80 2 = 0.013 ,因“新自規(guī)表5.0.1 規(guī)定系統(tǒng)最不利點(diǎn)處噴頭的工筑龍網(wǎng) w w .z h u l o n g .c o m 作壓力,不應(yīng)低于0.05 MPa ,所以應(yīng)取規(guī)值0.05 MPa 。計(jì)算見圖2。2.3.2 中危險級級噴頭最大布置間距3.6 m 3.19 m,一個噴頭保護(hù)面積為1.148 m2 ,最小噴水強(qiáng)度為 6.8 L/ (min m2 ,起始點(diǎn)噴頭設(shè)定工作壓力為: P0 1/ 10 (6.8 1.148/ 80 2= 0.095 ,取0.095 MPa 。計(jì)算見圖3。噴頭最小布置間距2.4 m 2.4 m,一個噴

12、頭保護(hù)面積為5.76 m2 ,最小噴水強(qiáng)度為6.8 L/ (min m2 ,起始點(diǎn)噴頭設(shè)定工作壓力為: P0 1/ 10 (6.8 5.76/80 2 =0.024 ,因“新自規(guī)表5.0.1 規(guī)定系統(tǒng)最不利點(diǎn)處噴頭的工作壓力,不應(yīng)低于0.05 MPa ,所以應(yīng)取規(guī)值0.05 MPa 。計(jì)算同圖2。2.4 分析(1 由圖1 可見,中危險級級,噴頭最大布置間距計(jì)算結(jié)果,其系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為18.13 L/ s ,因此可以認(rèn)為系統(tǒng)最小設(shè)計(jì)流量值不會小于18.13 L/ s 。同樣由圖 3 可見,中危險級級,噴頭最大布置間距計(jì)算結(jié)果,系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為25.76 L/ s ,因此可以認(rèn)為系統(tǒng)最小設(shè)計(jì)流量不會小

13、于25.76 L/ s 。由圖2可見,作用面積安裝噴頭數(shù)多,噴水強(qiáng)度大,這種形式的噴頭布置很少見。因此可以認(rèn)為:系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)流量值不會超過37.33 L/ s 。(2 圖 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量 18.13 L/ s ,安裝噴頭數(shù) 13 只,每只噴頭平均出流 量 1.39 L/ s , 作 用 面 積 平 均 噴 水 強(qiáng) 度 :18.13 60/ 162.24 = 6.70 L/ (minm2 ,符合規(guī)要求。 圖 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量 37.33 L/ s ,安裝噴頭數(shù) 28 只,每只噴頭平均出流量 1.33 L/ s ,作用面積平均噴水強(qiáng)度:37.33 60/ 161.28 = 13.89 L/ (m

14、inm2 , 遠(yuǎn)大于規(guī)要求值。 圖 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量 25.76 L/ s ,安裝噴頭數(shù) 14 只,每只噴頭平均出流量 1.84 符合規(guī)要求。 由此可見:按式(3 計(jì)算起始點(diǎn)噴頭設(shè)定的工作壓力值,既滿足最不利點(diǎn)處 作用面積任意 4 只噴頭圍合圍的最小噴水強(qiáng)度,又符合作用面積平均 噴水強(qiáng)度的規(guī)要求。 (3 對圖 1 和圖 3 而言,作用面積噴頭數(shù)量不可能減少,只有增加。增加 意味著噴頭間距減小,作用面積噴水強(qiáng)度增大,對控火滅火有利。如增加的噴 頭在作用面積最不利點(diǎn)起始噴頭附近,則起始點(diǎn)噴頭設(shè)定工作壓力值還可以減 小,有利于系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量減小。如增加的噴頭在作用面積其它部位,系統(tǒng)設(shè)計(jì) 流量將隨噴頭增

15、設(shè)位置不同而異,但其值應(yīng)是在原計(jì)算的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量根底上的 增值。對圖 2 而言,作用面積噴頭數(shù)量不可能增加,而只有減少,減少意味著系 由此可見, 中危險級 I 級系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量應(yīng)在 18.1337.33 L/ s 間,中危險 級級系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量應(yīng)在 25.7637.33 L/ s 間。 3 結(jié)語 由 2.4 節(jié)分析可見:中危險級, 級,最大系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為 37.33L/ s , 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量中危險級 I 級為 18.13 L/ s , 級為 25.76 L/ s ,設(shè)計(jì)時 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量應(yīng)控制在此圍。實(shí)際設(shè)計(jì)時,最不利點(diǎn)處作用面積安裝的噴 頭數(shù)應(yīng)在 1328 只之間。如按“新自規(guī)9.1.3 算式

16、計(jì)算將很麻煩,也無此必 要。因?yàn)樽饔妹娣e的平均噴水強(qiáng)度和單個噴頭保護(hù)面積的最小噴水強(qiáng)度已 符合規(guī)規(guī)定,滿足控火滅火要求。對最大系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量來說,只有減小,對最小 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量來說,只有在原值上的增大,因此計(jì)算可以簡化,建議系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量 筑龍 網(wǎng) 統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的減少,其值也因不同噴頭布置位置而異。 ww. 6 zhu lon g.c om L/ s ,作用面積平均噴水強(qiáng)度:25.76 60/ 160.78 = 9.61 L/ (minm2 , 按式(4 計(jì)算: Qs = Qm + ( n - a q (4 式中 Qs 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量,L/ s ; Qm 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量,中危險級級取 18 L/ s , 級取 25 L/ s ; n 作用面積安裝的噴頭總數(shù),只; a 作用面積最小安裝噴頭數(shù),中危險級級 13 , 級 14 ; q 增加的噴頭出流量,L/ s ,中危險級級 1.0 L/ s , 級 0.9 L/ s。 值以噴頭數(shù)為基點(diǎn),最大系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量時為 28 只,最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量時,中危險 級為 13 只, 級為 14 只。以最大系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為上限,我們可以列下式求增 值q : 中危險級 q1 :37.33 18 + (28 - 13 q1 q1 1.29 L/ s 中危險級 q2 :37.33 25 + (28 - 14 q2 q2 0.