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1、地下车库喷淋系统优化与计算摘要结合工程实例按大阻力配水系统原理调整部分配水管道管径,用条理清晣、操作简便的快捷方法, 对系统进行水力计算 , 克服了用软件计算流量偏大的缺点 , 使设计达到既安全可靠又经济适用的目的。关键词三通直向流三通侧向流当量长度取值部位大阻力配水系统OptimizationandCalculation of Automatic Sprinkler System inUnderground garageAbstract: Diameters of water distribution pipelines are adjusted in accordance with the
2、 principle of large resistance underdrain system in case studies. Hydraulic calculation of water distribution system is completed using a simple method to overcome software defect and make the design safe, reliable and economic.Keywords: Three straight flow, tee lateral flow, the value of equivalent
3、 length, large resistance underdrain system自动喷水灭火系统是目前最可靠应用最广泛的一种自动灭火系统。但是在实际工程设计中，很多设计人员并没有完全掌握自动喷水灭火系统的设计计算，有时只是借助软件草草计算，没有对于自喷系统进行相应的优化和调整。喷淋泵参数的选择，也是参照2005 年版自动喷水灭火系统设计规范 ( 以下简称喷规 ) 表，根据不同的危险等级、作用面积和喷水强度以及安全系数相乘得出的数据作为系统流量，系统压力則是以1喷规条“轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于 0.40MPa”为准则，倒算系统所需压力， 各配水管道直径也是根据
4、喷规表由喷头数量来定，整个设计过程完全不进行水力计算。为了让大家更直观的理解喷淋系统水力计算过程，下面笔者在自动喷水灭火统水力计算探讨( 给水排水2013，39（10）：9093)一文的基础上，以我们最近所做的某小区二期地下车库为例, 对配水管道进行水力计算 , 同时对三通管件当量长度应当如何取值, 要不要计算短立管等问题做进一步的剖析 , 供青年工程师们参考。1 喷淋系统水力计算要点1.1 管道水力坡度计算公式現有规范版本计算管道水力坡度的海曾 - 威廉公式有好几种 , 在新版喷规出来以前 , 本文按 2009 年版建筑给水排水设计规范式 i = 105C-1.85dj-4.87q1.85
5、进行水力计算；镀锌钢管的海曾 - 威廉系数统一按 C = 120；为方便计算 , 该计算式可写成 i = Sq1.85, 式中 i mH2O/m；S管道的水力坡度系数； q计算管段流量， L/s。各种管径的水力坡度系数S 值见表 1。表 1 水力坡度系数计算表2参数DN32DN40DN50DN70DN80DN10DN1500计算内径34.7540526779.5105155dj / mm水力坡度 0.0530.0277.55 × 2.20 × 9.55 ×12.46 ×1370×1系数 S7110-310-30-40-40-52.2 配水管道水
6、力计算要点图 1 所示为某一配水支管三通管件展示图 ,配水管道水力计算要点主要是指直线管段上三通管件的当量长度应按直向流计算, 而不应按侧向流计算 , 0.4-0.5-0.6 就是三通管件直向流数据 , 是从 2009 年版建筑给水排水设计规范第 128 页附录 D“三通直向流”得来的 , 附录 D 中“标准三通90o 转角流”数值只是在计算短立管与配水支管连接处和支管与配水管连接处的三通侧向出流时才使用 , 如图 1 中 DN50 的 3.0 以及表 2 中计算 4-7 管段和表 3 中 6-7 管段 ( DN40) 时的 2.1。由于現行喷规附录C 中还沒有列入三通直向流数据, 所列“三通
7、或四通”当量长度是用于侧向流计算用的, 这一点容易造成直线管段上三通管件的当量长度本应按直向流计算的却被误解成用侧向流数据计算了,因此在这里特别予以说明。由于侧向流数据比直向流大很多, 是导致设计流量偏大的主要原因 , 若干喷淋计算软件在編制时并沒有注意到这一点。3图 1 配水支管三通管件直向流当量长度计算简图还有一点就是三通管件当量长度的取值部位, 如图 1 所示应在三通出水端 ( 支管上 ), 而不是在三通进水端( 总管上 ) ，这一点在编制软件时也沒有注意到。图 1 配水支管各节点三通管件直向流当量长度就是在三通左下标注的 0.4-0.5-0.6。由于短立管计算与否对设计流量影响有限,
8、在工程设计中认为可以忽略不计 , 设计中不计算短立管的做法已经得到广泛认同, 因此本文水力计算也不再计算短立管。2 某小区二期地下车库作用面积内管道水力计算2.1 工程概况某小区二期地下车库，地下一层，沒有立体机械车位, 建筑面积10056m2, 如图所示作用面积内框架梁间布置22 个标准喷头 , 配水支管管径一律 DN40, 配水管一律 DN100,。已知从作用面积配水管起点至小区二期地下车库喷淋配水干管入口的管道长度为155 m。4图 2 作用面积形状图2.2 作用面积内管道水力计算程由于小区二期地下车库结构梁布置的特点,顶板下喷头的布置也不规律,我们确定按大阻力配水系统原理放大部分配水管
9、道管径 , 配水支管一律用 DN40, 配水管一律用 DN100,水力计算中三通管件当量长度按建筑给水排水设计规范表 D“三通直向流”和“标准三通 90o 转角流”取值 ,三通均为异径三通。配水支管 1 各节点出流量计算 : 各节点出流量按“喷规”式计算。第一个喷头出流量 q1 =1 L/s,则 p1=(1 ×60/80)2/10=0.0563MPa=5.63mH2O;节点 2 压力 p2 =5.71mH2O,出流量 q2 =(80/60) (5×.71/10)1/2 = 1.01L/s ; .得支管51 右侧流量 q 支 1 右 = 4.14 L/s, 支管 1 左侧流量
10、 q 支 1 左 = 2.37 L/s 计算见表 3,配水管段 7-8 的流量 q7-8=4.14+2.37=6.51 L/s。配 水 管 段8-9的 流 量 计 算 :配 水 支 管2的 流 量q支2=6.51(8.31/8.28)1/1.85=6.52L/s,管段 8-9 流量 q8-9=6.52+6.51=13.03L/s; 支管 3的 流 量q支3=6.51(8.43/8.28)1/1.85=6.57L/s, 管 段9-10流 量q9-10=6.57+13.03=19.60 L/s;支管 4 右侧流量计算如下q 支 4 右 = 4.14(8.68/8.28)1/1.85= 4.25L/
11、s ,管段 10-11 流量 q10-11= 4.25+19.60 = 23.85 L/s。表 2 作用面积内管道水力计算表节点1-22-33-44-76-77-88-99-1010-1111公 称起点喷头管段流速水力管道管件水头压力流量流量坡度长度当量损失管 径（ m/（m（L/s（L/s(mH2(m)长 度 (mH2(mm)H2O）s）O/m)(m)O)405.631.001.000.0272.60.50.081405.711.012.010.0982.80.50.33406.041.043.050.2133.00.50.70406.741.094.143.300.3752.02.11.5
12、4402.371008.28支管6.510.0082.61.20.03流量1008.316.5213.030.0282.91.20.121008.436.5719.600.0603.01.20.251008.684.2523.852.760.0872.900.258.9323.85表 3 配水支管 5-7 水力计算表节点5-66-7起点喷头管段水力公 称压力流速流量流量坡度管 径（m（m/(mm)H2O（L/s（L/ss）(mH240）O/m)7.001.121.120.033407.101.122.240.1207.472.24管 道管件水头当量损失长 度长 度 （ mH（m）（m）2O2.
13、50.50.101.02.10.37左侧支管流量 q 支 1 左 = 2.24(8.28 /7.47)1/1.85 = 2.37 L/s。3 小区二期车库喷淋系统入口处所需工作压力计算6已知车库喷淋平面图中,从小区二期入口处至作用面积内配水管起点的配水管道长度为155m, 设计采用 DN100 管道 ,管道局部水头损失按沿程水头损失计的 30%计,水流指示器水头损失2mH2O,则入口处所需工作压力P 入口 = 9 +1.3 155××0.087 + 2 = 29 mH2O。4 结语(1) 按喷规要求进行计算 , 163m2 作用面积内 22 只标准喷头。 本文水力计算克服了
14、用喷淋软件计算带来的不利因素 , 使设计流量和工作压力的计算结果都趋于合理 , 不仅安全可靠 , 而且经济适用。(2) 地下车库水喷淋采用大阻力配水系统原理进行设计 ,前后喷头出流量均匀度提高 ,设计流量大为降低 ,平面中可采用不大于 DN100 管道 ,管径只有 DN40 和 DN100 两种 ,配管简单 ,安装方便。(3) 设计需要优化也需要简化配水管道管径的配置 ,支管不宜采用DN25 这一档管径。如果配水支管将通常采用的 DN25-32-40-50-50-50 改为 DN32-32-40-50-50-50 或 DN40-40-40-50-50-50,甚至配水支管一律 DN50,配水管一
15、律 DN100,则设计流量不会超过 25L/s,按海曾 -威廉公式进行水力计算,所需喷淋泵功率也大为降低， 系统的综合造价变化也很小。 这样做于设计、施工都比较简单，也比较美观，如果青年工程师们都认同这一作法,那将是我们所愿意看到的。(4) 本文水力计算在自动喷水灭火统水力计算探讨 ( 给水排水2013 年 10 期 ) 一文的基础上进行了简化, 青年工程师们可以参照这些作法,克服用软件计算的不足 ,拼弃以往根据喷规条要求配水管入口0.40MPa 为由来倒算系统所需压力, 根据喷规表所示由喷头数量7确定管径 , 整个设计过程完全不进行水力计算的做法, 将自动喷水灭火系统设计做得更好。参考文献1 GB50084-2001 自动喷水灭火系统设计规范， 2005 年版2 GB50015-2003 建筑给水排水设计规范， 2009 年版3 GB50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范， 2014 年8