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非仓库类场所自喷喷头相关参数之间的关系

文章来源:海西给排水 发布时间:2011-09-12 08:40:31 阅读次数:9079 次 [关闭]

          刘 德 明 (福州大学土木工程学院,福建  福州  350002)

摘  要:自动喷水灭火系统喷头喷水流量、保护面积、工作压力和流量系数是相互关联的。本文以常见喷头流量系数K为80和115、喷头最低工作压力P为0.05MPa和0.1MPa为例,根据不同设计参数的组合,对湿式系统最不利处喷头设计参数进行分析计算,给出可供设计参考的数据。

关键词:喷头;喷水流量;保护面积;工作压力;流量系数

 

自动喷水灭火系统喷头喷水流量、保护面积、工作压力和流量系数是相互关联的。确定系统作用面积内最不利点处一只喷头喷水流量、最大保护面积、最小工作压力和所需流量系数对系统正常运行至关重要。

1 设计计算的基本条件

1.1 喷头的流量计算

喷头的流量计算公式:  

式中: ——喷头流量(L/min);

——喷头流量系数;

——喷头工作压力(MPa)。

1.2 系统设计参数

表1.2.1 民用建筑和工业厂房的系统设计参数

火灾危险等级

净空高度/m

喷水强度/L/min·m2

作用面积/m2

轻危险级

 

 

≤8

4

 

160

中危险级

Ⅰ级

6

Ⅱ级

8

严重危险级

Ⅰ级

12

260

Ⅱ级

16

注:系统最不利点喷头的工作压力不应低于0.05MPa。

 

表1.2.2 非仓库类高大净空场所的系统设计基本参数

 

适用场所

净空

高度

/m

喷水

强度/L/min·m2

作用

面积

/m2

喷头选型

喷头最大间距/m

中庭、影剧院、音乐厅、单一功能体育馆等

 

8~12

 

6

 

160

 

K=80

 

 

 

 

3

会展中心、多功能体育馆等

 

 

8~12

 

12

 

 

260

 

 

K=115

自选商场

最大储物

高度≤3.5m

最大储物

高度>3.5m

16

表1.2.1为民用建筑和工业厂房的系统设计参数,表1.2.2为非仓库类高大净空场所的系统设计基本参数。

1.3 喷头布置基本参数

表1.3为喷头布置基本参数。非仓库类高大净空场所喷头布置基本参数应根据表1.2.2的要求。

表1.3 喷头布置基本参数

喷水强度

L/min·m2

正方形布置的边长/m

矩形或平行四边形布置的长边边长/m

一只喷头的最大保护面积/m2

喷头与端墙的最大距离/m

4

4.4

4.5

20.0

2.2

6

3.6

4.0

12.5

1.8

8

3.4

3.6

11.5

1.7

≥12

3.0

3.6

9.0

1.5


2 系统最不利处喷头布置基本要求

2.1 不同K值所需喷头最小工作压力

表2.1.1 不同K值喷头所需最小工作压力

火灾危险等级

喷水

强度L/min·m2

一只喷头保护的最大面积/m2

对应最大保护面积所需的最小工作压力/MPa

K=80

K=115

轻危险级

4

20.0

0.10

0.05

危险级

Ⅰ级

6

12.5

0.09

0.05*

Ⅱ级

8

11.5

0.13

0.06

严重

危险级

Ⅰ级

12

9.0

0.18

0.09

Ⅱ级

16

9.0

0.32

0.16

注:“*”表示对应规范值。

表2.1.2 非仓库类高大净空场所喷头所需最小工作压力

适用

场所

喷水

强度L/min·m2

一只喷头保护的最大面积/m2

对应最大保护面积所需的最小工作压力/MPa

K=80

K=115

中庭、影剧院、音乐厅、单一功能体育馆等

 

6

 

 

 

9**

 

0.05*

 

 

会展中心、多功能体育馆等

 

12

 

 

 

0.09

自选商场

最大储物

高度≤3.5m

最大储物

高度>3.5m

16

0.16

注:“*”表示对应规范值,“**”表示计算参考值。

以常用喷头流量系数K为80、115为例,表2.1.1为不同K值对应最大保护面积所需的喷头最小工作压力。当K=80(标准喷头)时,仅轻危险级和中危险级Ⅰ级满足对应最大保护面积所需的喷头最小工作压力P≤0.1MPa;当K=115时,仅轻危险级和中危险级Ⅰ级满足对应最大保护面积所需的喷头最小工作压力P≤0.05MPa。表2.1.2为非仓库类高大净空场所喷头所需最小工作压力。喷头流量系数是规范确定的。当K=80(标准喷头)时,对应喷头最小工作压力P为0.05MPa;当K=115时,对应喷头最小工作压力分别0.09MPa和0.16MPa。

2.2 不同P值所需喷头计算流量系数

以喷头最小工作压力P=0.05MPa和0.1MPa为例,表2.2为不同P值对应最大保护面积所需的喷头计算流量系数。当最小工作压力P=0.05MPa时,喷头流量系数K为80(标准喷头)不满足使用要求,喷头流量系数K为115仅满足轻危险级和中危险级Ⅰ级;当最小工作压力P=0.1MPa时,喷头流量系数K为80(标准喷头)仅满足轻危险级和中危险级Ⅰ级的使用要求,喷头流量系数K为115不满足严重危险级Ⅱ级的使用要求。

表2.2  不同P值所需的喷头计算流量系数

 

火灾危险等级

喷水

强度L/min·m2

一只喷头保护的最大面积/m2

对应计算流量系数K

P=0.05MPa

P=0.1MPa

轻危险级

4

20.0

113

80

中危险级

Ⅰ级

6

12.5

106

75

Ⅱ级

8

11.5

130

92

严重危险级

Ⅰ级

12

9.0

153

108

Ⅱ级

16

9.0

204

144

2.3 不同K、P值对喷头布置参数的影响

在喷头K、P值确定的前提下,可以通过调整喷头布置参数(喷头作用面积)来满足设计要求。表2.3为不同K、P值对应的喷头布置参数。


    表2.3  不同K、P值对应的喷头布置参数

 

火灾危险等级

轻危险级

中危险级

严重危险级

P(MPa)

K

喷头布置参数

Ⅰ级

Ⅱ级

Ⅰ级

Ⅱ级

 

 

 

0.05

 

80

作用面积 /m2

14.14

9.43

7.07

4.71

3.54

正方形布置的边长 /m

3.76

3.07

2.66

矩形或平行四边形布置的长边边长 /m

4.5*

3.93**

2.95**

 

115

作用面积 /m2

20.0*

12.5*

10.17

6.78

5.08

正方形布置的边长 /m

4.4*

3.6*

3.19

2.60

矩形或平行四边形布置的长边边长 /m

4.5*

4.0*

3.6*

2.82**

 

 

 

0.1

 

80

作用面积 /m2

20.0*

12.5*

10.00

6.67

5.00

正方形布置的边长 /m

4.4*

3.6*

3.16

2.58

矩形或平行四边形布置的长边边长 /m

4.5*

4.0*

3.6*

2.78**

 

115

作用面积 /m2

20.0*

12.5*

11.5*

9.0*

7.19

正方形布置的边长 /m

4.4*

3.6*

3.4*

3.0*

2.68

矩形或平行四边形布置的长边边长 /m

4.5*

4.0*

3.6*

3.6*

3.00**

注:“*”表示对应规范值;“**”表示对应另一边边长为2.4m。


    3  4×4(m)十字梁喷头布置基本要求

    “喷规”7.1.3条4款规定:“净空高度不超过8m的场所中,间距不超过4×4(m)布置的十字梁,可在梁间布置1只喷头,但喷水强度仍应符合表5.0.1的规定。”表3.1为4×4(m)十字梁喷头所需的K、P值。

    当最小工作压力P=0.05MPa时,仅轻危险级可以使用流量系数K=115的喷头,其它危险级都不适用;当最小工作压力P=0.1MPa时,轻危险级可以使用流量系数K=80的喷头,中危险级Ⅰ级可以使用流量系数K=115的喷头,其它危险级都不适用。

    对选用流量系数K=80的喷头,除了轻危险级最小工作压力P=0.06MPa外,其它危险级均最小工作压力P>0.1MPa;对选用流量系数K=115的喷头,除了轻危险级最小工作压力可以采用P=0.05MPa、中危险级Ⅰ级最小工作压力P=0.07MPa外,其它危险级最小工作压力P>0.1MPa。常见的地下汽车库属于中危险级Ⅱ级,如选用流量系数K=80的喷头,应保证最小工作压力P≥0.26MPa;如选用流量系数K=115的喷头,应保证最小工作压力P≥0.12MPa。

    表3.1  4×4(m)十字梁喷头所需的K、P值

火灾危险等级

轻危险级

中危险级

严重危险级

Ⅰ级

Ⅱ级

Ⅰ级

Ⅱ级

喷水强度 /L/min·m2

4

6

8

12

16

计算流量系数K

P=0.05MPa

91

136

181

272

362

P=0.1MPa

64

96

128

192

256

最小工作压

力P /MPa

K=80

0.06

0.14

0.26

0.58

1.02

K=115

0.05*

0.07

0.12

0.28

0.50

注:“*”表示对应于规范值。

   

    4 系统其它方面要求

    自动喷水灭火系统——第2部分4.10.2款:“装配好的湿式报警阀,按5.8.2.2的规定进行试验,在进口压力分别为0.14 MPa,0.70MPa,1.20MPa,1.60MPa(适用于额定工作压力≥1.60MPa的湿式报警阀),系统侧相应放水流量为60L/min,80L/min,170L/min,170L/min(适用于额定工作压力≥1.60MPa的湿式报警阀),压力开关和水力警铃均应发出报警信号。……”。可见报警阀准确报警功能的进口压力为0.14 MPa,流量为60L/min。 当喷头工作压力为0.05MPa时,使用喷头K80(标准喷头)喷水流量仅为56.6L/min,系统中的流量和压力无法保证报警阀可靠工作和系统正常启动。

    自动喷水灭火系统——第7部分5.8.1款:“水流指示器应按6.8进行灵敏度试验,试验结果应满足下列要求:a)流量≤15.0L/min时,水流指示器不应报警;b)报警流量应该是在15.0 ~37.5L/min间的任意值,到37.5L/min时,必须报警;c)报警流量不应>37.5L/min” 。5.8.2款:“试验压力范围在0.14~1.2MPa间。”当最不利喷头工作压力为0.05MPa时,K80标准喷头)喷头的流量为56.6L/min,喷头流量满足水流指示器工作流量的要求,此时,应保证工作压力也满足要求。

    自动喷水灭火系统施工及验收规范7.2.5款第1条:“湿式报警阀调试时,在试水装置处放水,当湿式报警阀进口水压大于0.14MPa、放水流量大于1L/s时,报警阀应及时启动;……”。 7.2.7款第1条:“湿式系统的联动试验,启动1只喷头或以0.94~1.5L/s的流量从末端试水装置处放水时,水流指示器、报警阀、压力开关、水力警铃和消防水泵等应及时动作,并发出相应的信号”。可见不论是系统正常运行,还是系统调试,对系统的流量和工作压力都有一定的要求。

   

    5 结论与建议

    (1)在选定喷头流量系数K值的情况下,应根据系统最不利处喷头保护的面积计算确定喷头所需的最小工作压力P值;

    (2)在使用规范规定的喷头最小工作压力时,应根据系统最不利处喷头保护的面积确定喷头所需的流量系数K值;

    (3)在K、P值确定的情况下,应根据喷头实际作用面积和集热效果,调整对应的喷头布置尺寸;

    (4)十字梁喷头布置应根据喷头实际作用面积调整喷头K、P值满足喷水强度的要求;

    (5)确定系统最不利处喷头K、P值,还应考虑报警阀和水流指示器等产品的工作性能要求,保证自动喷水灭火系统能正常工作。

 



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