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1、解剖喷淋系统流量计算中的一个常见病解剖喷淋系统流量计算中的一个常见病2010-12-24 10：17解剖喷淋系统流量计算中的一个常见病摘要：目前一般的计算方法，将系统压力的最不利点和流量的最不利点混为一谈，按此方法选出的水泵，喷淋系统的大部分区域不可能满足3个设计参数-喷水强度、作用面积、喷头工作压力。关键词：最不利点流量喷水强度作用面积喷头工作压力。自动喷水灭火系统设计规范(GB50084-2001，以下简称规范)使喷淋系统的设计更加规范、合理，但有一个问题没有澄清：什么是喷淋系统的最不利点?随后2002年中国建筑工业出版社出版的自动喷水灭火系统设计手册也没有给出正确的解答。结果使得设计人员
2、将系统压力的最不利点和作用面积的最不利点混为一谈，造成选择水泵的错误，并且至今仍然在按错误的方式进行计算、设计。规范表5.0.1规定了喷淋设计基本参数(见表一)，很明确地告诉我们：喷淋系统的任何一处必须满足3个设计参数-喷水强度、作用面积、喷头工作压力。这是国家的强制性条款。但是按目前各设计手册的方法，往往只满足2个设计参数。表一火灾危险等级喷水强度(L/min.m2)作用面积(m2)喷头工作压力(MPa)轻危险级4 160 0.10中危险级级6级8严重危险级级12 260级16注：系统最不利点处工作压力，不应低于0.05MPa。按现在一般的设计方法，将系统的末端作为最不利点，在此选择喷淋的作
3、用面积，按规定的喷头压力确定该作用面积内的全部喷头流量，作为选择喷淋水泵的依据。其实，系统的末端区域一般是压力的最不利点(最小点)，但却也是流量的最小点。显然，按此选择的水泵肯定是不能在系统其它区域同时满足喷水强度、作用面积的。那么究竟应该选择水泵呢?笔者认为应该分二步走：第一步，将系统的末端作为压力最不利点，在此按规范表5.0.1选择喷淋的作用面积，按该表中规定的喷头压力确定该作用面积内的全部喷头流量，以此流量为基准确定管路水头损失，按规范9.2.4公式计算水泵的扬程。第二步，在系统的起端(或某一喷头密集处)，按规范表5.0.1选择喷淋的作用面积，作为作用面积最不利点；初选水泵，根据实际水泵
4、扬程、流量，来计算该作用面积最不利点实际作用面积的大小；如果面积较规范超过太多或不足，需重新选泵，直到合理为止。实际选择可以将其作为水泵高效区的上端，来进行选泵。按此方法选出的水泵，在整个系统的任何一处均可满足5.0.1规定的3个设计参数-喷水强度、作用面积、喷头工作压力。反观目前一般的计算方法，在系统的起端，喷头压力较高，出水量较大，在流量一定的情况下造成作用面积的减小。一般而言，一个系统跨越的高度越大，起端作用面积的减小越多；某层喷淋系统平面面积越大，该层系统起端作用面积的减小越多；某些部位喷头越密集，该区域作用面积的减小越多。在高层建筑设计时，一般是分区采用水力报警阀，但合用一组喷淋水泵
5、，这样最低区的系统起端与最高区的系统末端之间的喷头压力相差非常大。下面举一个例子。最高区的系统末端的最不利喷头的压力取0.05MPa，则喷头流量q=K10P=8010X0.05=56.6L/min=0.94L/S。如果最低区的系统起端的喷头压力为1MPa时，则喷头流量q=K10P=8010X1=253.0L/min=4.22L/S。即系统最低区的系统起端与最高区的系统末端之间的喷头压力相差4.5倍；也就是说，按现在一般计算方法，最低区系统起端的作用面积比规范要求竟减小了约4.5倍之多！其实，规范8.0.3条规定：配水管道的布置，应使得配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的
6、压力均不宜大于0.40MPa。这条规定仅仅有利于缓解一般计算方法造成的作用面积减小的恶果。但是这条规定不是强制性条款，语气也够不明确。即使配水管入口的喷头压力为0.40MPa，则起端喷头流量q=K10P=8010X0.4=56.6L/min=2.7L/S，同理也是明显不能满足作用面积要求的。笔者在上海工作，上海方面2001年颁布了民用建筑水灭火系统设计规程(DGJ08-94-2001)。该规程的表6.2.5是在国家规范表5.0.1的基础上补充了作用面积内的用水量、系统设计流量一栏，见表二，规定轻危险等级按14L/S计，中危险等级级按21L/S计，中危险等级级按27L/S计，严重危险等级要计算确
7、定。这样的规定大大方便了设计者，但是该表仍然把国家规范表5.0.1规定的3个设计参数-喷水强度、作用面积、喷头工作压力全部照抄收入，这就自相矛盾了。因为按此流量设计，系统的大部分区域不可能同时满足国家规范这3个设计参数。表二：项目设置场所的危险等级喷水强度(L/min.m2)作用面积(m2)喷头工作压力(MPa)作用面积内的用水量(L/S)系统设计流量轻危险级4 160 0.1 11 14中危险级级6 160 0.1 16 21级8 160 0.1 21 27严重危险级级12 260 0.1 52计算确定级16 260 0.1 70计算确定在以上3个设计参数中，规范只允许对喷水强度、喷头工作压
8、力有条件地放宽。喷头压力的基本参数为0.10MPa,但系统最不利点处工作压力，放宽到不应低于0.05MPa。最不利点处作用面积内的任意4只喷头围合范围的平均喷水强度，轻、中危险级均可为规定值的85%，严重危险级不允许减少。但唯独作用面积没有放宽的条文。这里作用面积是有特定含义的，按规范术语和符号2.1.6的定义是：一次火灾中系统按喷水强度保护的最大面积。很明显，作用面积是控制火灾的重要设计参数，是不可以随意减少的。也许有人认为，系统始端如果发生火灾，对最常用的闭式湿式喷淋系统，火灾蔓延后喷头会受热而动作，流量会自动地分布到受火面积上，因此不计算作用面积问题不大。其实这是一种误解。因为当火灾蔓延到超过计算的作用面积后，动作的喷头越来越多，过多的喷头同时作用，使得分配到每只喷头的水量不断减少，压力逐渐降低，就不能保证喷头的正常喷水。喷淋的主要功能是扑灭初期的火灾，这就要求在规定作用面积内的喷头的流量、压力都有保障。如果火灾失控而超过作用面积，喷淋系统就只能靠喷头流出的水来缓解火灾，无法依靠它来有效灭火。以上问题涉及强制性条文，希望在规范修订时引起重视。原载消防技术与产品信息