陳和苗?
（寧波市建筑設計研究院， 浙江 寧波 315012）

　　摘 要：闡述了中危險級自動噴水滅火系統管網水力計算的兩種方法，指出長方形作用面積法更符合實際火災情況。
　　關鍵詞： 自噴系統； 設計計算； 沿途計算法； 作用面積法
　　中圖分類號： TU892
　　文獻標識碼： C
　　文章編號： 1000-4602(2000)02-0034-02

1 噴頭的工作壓力、流量、布置間距

　　《自動噴水滅火系統設計規范》(以下簡稱《規范》)第2.0.2條規定噴頭工作壓力不應小于9.8×10⁴Pa，但在注解中又規定最不利噴頭工作壓力不應小于4.9×10⁴Pa。實際上注解中的噴頭最低工作壓力是針對屋頂水箱高度往往難以滿足最不利噴頭壓力值而提出的，在消防泵、增壓設施揚程計算時，不存在這個問題。在工程設計中，最不利噴頭工作壓力值以4.9×10⁴Pa計算，使噴頭出水量減小，為保證一定的噴水強度，需縮小噴頭間距，增加了作用面積內動作噴頭數量，增加了工程投資，而優點僅僅是選水泵時，可以減小約4.9×10⁴ Pa揚程。?
　　《規范》第4.1.1條規定了標準噴頭的保護面積、噴頭間距。筆者認為該數據是噴頭呈正方形布置時的數據，且表內數據有自相矛盾之處。噴頭的流量系數、工作壓力、噴水強度要求是基本數據，每只噴頭最大保護面積、最大水平間距是推導數據。噴頭間距計算如下(如圖1)：每只噴頭的最大保護面積為S＝80/6＝13.3 m²；若為正方形布置，其間距a＝13.31/2＝3.65m；噴頭的計算保護半徑R＝3.65×sin45°＝2.58m；對角線噴頭間距2R＝5.16m。?
　　若把第4.1.1條中噴頭按正方形布置時的數據用于長方形或菱形布置是不科學的。噴頭布置時應考慮三個因素：①每個噴頭的平均保護面積為13.3m²；②不出現噴水空白；③重復覆蓋率小。如果能符合上述幾條，不必限定噴頭間距不大于3.65m，或限定對角線噴頭之距離不超過5.16m。

　　《GB 5135—85自動噴水滅火系統灑水噴頭的性能要求和試驗方法》第4.3.1條規定了噴頭布水的均勻性要求。試驗方法如下：四個噴頭安裝在試驗管網上，0.5m×0.5m的方形集水盒密布在噴頭的保護面積內，集水盒的口平面距吊頂2.7m。DN15mm的噴頭在四個噴頭交互作用時的均勻性符合表1要求。?

表1 四個噴頭交互作用時的均勻性要求 噴頭公稱直徑
（mm） 噴頭間距
（m） 保護面積
（m²） 每個噴頭流量
（L/min） 平均灑水密度
（mm/min） 低于平均灑水密度50%的面積 15 3.5 12.25 61.3 5.0 ＜10% 3 9 135.0 15.0 ＜10%

　　而事實上國內不同廠家噴頭布水性能各有千秋。有人實測某噴頭均勻布水的面積為8～12m²，此噴頭難以滿足要求，按3.65m布置時會出現布水空白點。

2 管網水力計算

　　自噴系統常用的水力計算法有兩種：?
　　① 沿途計算法。從系統最不利點噴頭開始，沿程計算各噴頭壓力、流量和管段的累計流量、水頭損失，直到管段累計流量達到設計流量為止。在此后的管段中流量不再增加，僅計算沿程和局部水頭損失。在上述計算中，每個噴頭流量按特性系數法計算，其流量隨噴頭處壓力變化而變化。此計算特點是在系統中除最不利點噴頭以外的任一噴頭的噴水量或任意4個噴頭的平均噴水量均超過《規范》第4.1.1條，系統計算偏于安全。?
　　此計算法按噴頭逐個動作計算，不符合火災發展的規律。實際發生火災時，一般都是由火源點呈輻射狀向四周蔓延，此時只有失火區上方的噴頭才會動作。
　　② 作用面積法。選定最不利作用面積在管網中的位置，該面積為正方形或長方形，當為長方形時其長邊平行于配水支管，其長邊為作用面積值平方根的1.2倍，僅在作用面積內的噴 頭才計算其噴水量。中危險級系統“近似”假定作用面積內各噴頭的噴水量相等，即“近似”按最不利噴頭的噴水量計算，依此計算各管段的流量和阻力損失，直至作用面積內所有噴 頭動作，此后管道流量不再增加，僅計算管道水頭損失。因實際滅火時各噴頭的壓力流 量值是變化的，與假定條件不符，確定修正系數1.15～1.30，以便與實際滅火情況相接近。?
　　由于火災時對流及風的影響，作用面積的形狀以呈長方形更為合理，且長方形面積在管道水力計算時也是最不利的。作用面積法假定每個噴頭出水量均相等，實際火災時，少數噴頭動作，噴頭處壓力與流量超過設計值，有利于滅火。即使火災蔓延，但作用面積內所有噴頭 全部開放時，其平均噴水強度仍符合《規范》要求，因而此計算法是安全合理的。?
　　《規范》編寫時，就中危險級系統計算時僅需滿足作用面積內的平均噴水強度(假定每個噴 頭出水量相等)，參照了英美規范的某些條文。聯邦德國規范要求各單獨噴頭的保護面積與 作 用面積內所有噴頭的平均保護面積的差異不超過20%。《規范》第7.1.1條規定任意四個噴頭 組成的保護面積內的平均噴水強度不應大于也不應小于規定數值的20%，筆者認為其本意是 控制每個噴頭所保護的面積，并非其實際噴水強度。
　　由于自噴系統管內水流速度較高，水頭損失較大，盡管作用面積內噴頭動作時，其平均噴水 強度符合規范，但上下游噴頭因壓力不同而流量有差異，因而管道流速宜采用較低值，管徑小時尤宜采用低值。?
　　因各國規范對火災危險級別的劃分各不相同，噴水強度要求各不相同，甚至假定條件也各不相同，故各國管道估算表差異較大。筆者認為，《規范》附表7.1.5-2所列管道估算表，特定管徑下所允許安裝的噴頭數偏多，流速偏大，不宜簡單套用。如果DN40mm管，若4個噴頭動作，Q＝1.33×4＝5.32L/s，v＝4.24m/s，1000i＝1265。按估算表確定 的管徑，尚須用水力計算進行驗算。?
　　另外，《規范》前后條文不一致，如第4.1.2條限定了噴頭間距，第7.1.1條又允許噴頭保護 面積有一定的自由度，這給設計人員帶來了困惑。筆者認為，第4.1.2條可以理解為噴頭在9 .8×10⁴ Pa工作壓力下噴水強度恰好為規定強度時的特例。?
　　從上述分析可知，中危險級自噴系統可以按作用面積法“近似”計算，而不必“嚴密”計算。筆者見到《給水排水》1998年(24卷)第4期刊登的《自動噴水滅火系統管網水力計算簡化探討》一文，文中提供的算例是按作用面積法“嚴密”計算而得，若作用面積內平均噴水強 度能滿足《規范》第7.1.1條要求，當然能滿足滅火要求，但其推導過程不甚嚴格。A、B、C、D四個噴頭(見圖1)的壓力并不完全相同，流量亦不完全相同，四個噴頭組成的保護面積內 的平均噴水強度應為相鄰四個噴頭流量之和的四分之一除以所保護的面積。《規范》第7.1. 1條限定“任意四個噴頭”應落在“作用面積”之內，應是作用面積內“最不利四個噴頭組 成的保護面積內平均噴水強度”或“最有利四個噴頭組成的保護面積內平均噴水強度”，與《規范》第2.0.2條規定〖JP2〗的設計強度相比較，是控制作用面積內最不利區域與最有利區域的壓差。因此，該文中提出的控制自噴系統最上游噴頭與最下游噴頭的壓差顯然沒有意義，若按該文算法計算，將使系統管徑大為增大，增加了工程建設費用。

參考文獻：
　　［1］姜文源.建筑滅火設計手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1997.

---

電　話： (0574)7114319×2269?
傳　真： (0574)7113619?
收稿日期： 1999-10-23