自动喷水系统设计中的几个问题

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自动喷水系统设计中的几个问题

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1条指出：“增压水泵的出水量，对消火栓给水系统不应大于5L/S。对于自动喷水灭火系统不应大于1L/S。2条又指出：“气压水罐的调节水容量宜为450L。”设置增压设施的目的及对气压罐容量的要求，其相应的条文说明中作出如下解释：设置增压设施的目的主要是在火灾初期时，消防水泵启动前，满足消火栓和自动喷水灭火系统的水压...

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一、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95）（以下简称《高规》）第7.4.8.1条指出：“增压水泵的出水量，对消火栓给水系统不应大于5L/S；对于自动喷水灭火系统不应大于1L/S。”第7.4.8.2条又指出：“气压水罐的调节水容量宜为450L。”设置增压设施的目的及对气压罐容量的要求，其相应的条文说明中作出如下解释：设置增压设施的目的主要是在火灾初期时，消防水泵启动前，满足消火栓和自动喷水灭火系统的水压要求。对增压水泵，其出水量应满足一个消火栓用水量或一个自动喷水灭火系统喷头的用水量。对气压水罐其调节水容量为二只水枪和5只喷头30S的用水量，即2×5×30＋5×1×30＝450Ｌ。

笔者认为，《高规》第7.4.8.1条正文与其相应的条文说明有矛盾之处。本文拟就这一问题做一些探讨。

二、火灾初期增压（稳压）设施的作用及流量和压力要求

有关资料说明，临时高压消防给水系统在火灾初期，当消防水泵尚未启动时，其消防用水全部由消防水箱供给。此时消火栓给水系统一般是1~2只水枪出水，自动喷水灭火系统则是1~5只喷头出水。消防水箱供水由于其设置高度的限制，往往很难满足室内最不利点灭火设施的水压及水量要求，因此需增设增压（稳压）设施。在消防水泵启动之前，增压（稳压）设施必须满足消火栓和自动喷水灭火系统最不利点处的流量及水压要求。

为了达到火灾初期室内最不利点灭火设施的水压及水量要求,就必须根据不同的建筑物及其消防水箱的设置高度分别进行计算，以便选用合适的增压（稳压）设施。

下面就消火栓给水系统及自动喷水灭火系统分别在满足一个消火栓和一只喷头的水量下所需的水压计算如下：

1.消火栓给水系统

《高规》中规定，对于建筑物高度不超过100m的高层建筑，消火栓水枪的充实水柱不应小于10m，且每只水枪的最小流量为5L／S。现查《建筑给水排水设计手册》中图2.1-10，Ｓk－Ｈq－Ｑxh计算图，可得出当采用φ19水枪，保证水枪最小流量为5L/S时所需的充实水柱为11.8m，能满足《高规》要求。对于建筑物高度超过100m的高层建筑，《高规》则规定水枪的充实水柱不应小13m。同样按上述方法计算，可得出当水枪的充实水柱为13m时，水枪流量为5.42L/S，大于5L/S，同样能满足《高规》要求。

２．自动喷水灭火系统

根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）表5.0.1的规定，民用建筑和工业厂房中喷头的工作压力不应低于0.10ＭＰa。对于标准喷头，其流量为Ｑ＝1.33L/S。

三、消防增压（稳压）系统的选用

增(稳)压泵流量的确定

增(稳)压泵的作用是定期为气压罐补水,以保证气压罐中存有扑救初期火灾所需的用水,同时又必须保证一只水枪工作或一个喷头开放时能立即起动消防水泵,所以其流量不应大于一只水枪的最小流量或一只喷头的流量,即分别不大于5L/S和1.33L/S。

气压罐调节容积

气压罐的作用一是使增(稳)压泵不必频繁启动;二是提供在消防水泵启动过程中所需的消防用水。所以其调节水量按二只水枪和5个喷头30S的用水量来计算是合理的,而不应明确规定为450L。据此可以计算出:对于消火栓消防给水系统当建筑物高度不大于100m时,其气压罐调节容积为5L/S×2×30S=300L;当建筑物高度大于100m时, 其气压罐调节容积为5.42L/S×2×30S=325L;对于自动喷水灭火系统其气压罐调节容积为1.33L/S×5×30S≈200L。

四、结论

对于消火栓消防给水系统, 当消防水箱高度不能满足消防规范要求时,需设置增压水泵和气压罐, 增压水泵的流量和扬程应通过计算求得。当建筑物高度不大于100m时, 增压水泵的流量不应大于5L/S,气压罐的调节容积不应小于300L;当建筑物高度大于100m时, 增压水泵的流量不应大于5L/S,气压罐的调节容积不应小于325L。 对于自动喷水灭火系统,其稳压泵的流量不应大于1.33L/S,气压罐的容积不应小于200L。 对于消火栓给水系统和自动喷水灭火系统合用的气压罐，当建筑物高度不大于100m时其调节容积为500L；当建筑物高度大于100m时为525L。

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无标题文档一、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）（从下简称“新喷规”）实施后，不难发现，“新喷规”与原来相比有了很大的改革。如原来轻、中危险级系统的设计流量是以喷水强度与作用面积相乘，而后再乘以1。而“新喷规”则规定系统设计流量应以下式计算而得：Qs=..

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一、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）（从下简称“新喷规”）实施后，不难发现，“新喷规”与原来相比有了很大的改革。如原来轻、中危险级系统的设计流量是以喷水强度与作用面积相乘，而后再乘以1.15～1.3系数而得。而“新喷规”则规定系统设计流量应以下式计算而得：

Qs=

式中各参数含义见“新喷规”式（9.1.3）

因此系统的设计流量是以作用面积内的各个节点流量qI之和而得。

笔者以工程实例为例，说明“新喷规”的系统流量与原规范相比有较大的出入。尤其是对不吊顶的场所，其系统的设计流量比原规范比而大得多。同时与它配套的消防水池等容量（多与其它消防系统共用消防水池），喷洒泵的参数以及消防水泵接合器的数量等都有很大变化。这给自动喷水设计带来一定的难度。特别是扩初阶段的设计，自动喷水的设计流量就不一定是26l/s或30l/s，而是要根据具体工程正确设计。下面通过二个工程实例来说明“新喷规”的变化。

二、工程实例：

实例1、（不吊顶型）某商贸城，二层建筑，总建筑面积2万多平方米，每层面积1万多平方米。甲方要求，不吊顶。根据建筑设计防水规范GBJ16-87第8.7.1条规定：每层面积超过3000m2或建筑面积超过9000m2的百货商场，展览大厅应设置自动喷水灭火系统。又根据“新喷范”，此场所火灾危险等级为中Ⅱ级。

其计算简图见图1，其系统的设计流量，应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量之和确定。

对自动喷水灭火系统的水力计算法通常有逐点计算法和作用面积法。逐点计算法亦即“新喷规”推荐的方法，其系统流量为作用面积内各个节点流量逐步相加而得；作用面积法，即根据建筑物喷头的实际布置情况划定作用面积内的实际喷头数，仅在作用面积内的喷头才计算其喷水量，作用面积内的管道流量不再增加，仅计算管道的水头损失。计算时可假定作用面积内的喷头数N再乘以1.33l/s。最后乘上流量不均匀系统（1.15～1.30）

表1：某商贸城自动喷水计算表

节点号 管段号 流量系数K流量校正系数β 节点压力Pi（mh2O） 流量/L/s 管径DN（mm） 比阻A 节点间距（m） 管件当量长度（m） 计算管长L（m） 水头损失H=ALQ2 节点qi 管道Q Q2 （s2/L2） （Mh2O） 1 K=80 10 1.33 1月2日 1.33 1.77 25 0.437 2.4 0.6 3 2.32 2 K=80 12.32 1.48 2月3日 2.81 7.9 32 0.094 1.6 2 3.6 2.67 3 K=80 14.99 1.63 3月4日 4.44 19.21 40 0.045 2.4 2.7 6.1 5.41 4 K=80 20.4 1.9 4月5日 6.34 40.2 50 0.011 1.6 3.4 5 2.211 5 K=80 22.61 2 5月6日 8.34 69.56 50 0.011 2.4 3.1 5.5 4.21 6 — 26.82 — 6月7日 8.34 69.56 50 0.011 0.8 3.1 3.9 2.98 7 — 29.8 — 7月8日 8.34 69.56 80 0.0012 2.4 4.3 6.7 0.56 8 β=1.01 30.36 8.42 8月9日 16.76 280.9 100 0.000267 1.5 8.5 10 0.75 9 β=1.012 31.11 8.52 9月10日 25.28 639.08 150 0.000034 2.4 11.15 13.55 0.29 10 β=1.005 31.4 8.56 10月11日 33.84 1145.15 150 0.000034 1.5 9.2 10.7 0.42 11 β=1.007 31.82 8.62 11月12日 42.46 1802.85 150 0.000034 2.4 9.2 11.6 0.71 12 β=1.011 32.33 8.71 12月13日 51.17 2618.37 150 0.000034 1.5 9.2 10.7 0.95 13 β=1.014 33.48 8.83 13-14 60 3600 150 0.000034 2.4 9.2 11.6 1.42 14 β=1.021 34.9 9.02 14-15 69.02 4763.76 150 0.000034 0.75 9.2 9.95 1.61 15 36.51

从表1可以看出某商贸城的自动喷水系统用逐点计算法得出其系统的设计流量为69.02l/s，作用面积入口处所需压力为36.51m。

如采用作用面积计算法，其系统设计流量为

1.33×40×（1.10～1.30）=58.52～69.16 l/s

其系统流量远大于26 l/s或30 l/s

实例2（吊顶型）：某人才交流中心、移动公司的综合楼，此场所火灾危险等级为中Ⅰ级，其喷头布置如图 2:

表2：某人才交流中心、移动公司水喷淋水力计算

节点号 管段号 流量系数K流量校正系数β 节点压力Pi（mh2O） 流量/L/s 管径DN（mm） 比阻A 节点间距（m） 管件当量长度（m） 计算管长L（m） 水头损失H=ALQ2 节点qi 管道Q Q2 （s2/L2） （Mh2O） 1 K=80 10 1.33 1月2日 1.33 1.77 25 0.437 3.1 0.6 3.7 2.86 2 K=80 12.86 1.51 2月3日 2.84 8.07 32 0.094 3.1 2 3.3 2.5 3 K=80 15.36 1.65 3月4日 4.49 20.16 40 0.045 1.8 2.7 4.5 4.08 4 K=80 19.44 1.86 4月5日 6.35 40.32 50 0.011 1.5 3.4 4.9 2.17 5 — 21.61 — 5月6日 6.35 40.32 80 0.0012 3.6 5.8 9.4 0.456 6 β=1.01 22.07 6.41 6月7日 12.76 162.82 100 0.00027 3.6 7.7 11.3 0.497 7 β=1.01 22.57 6.47 7月8日 19.23 369.8 100 0.00027 3.6 7.7 11.3 1.13 8 β=1.024 23.7 6.63 8月9日 25.86 668.74 100 0.00027 0.8 7.7 8.5 1.535 9 25.24

从表2可以看出某人才交流中心、移动公司综合办公楼的自动喷洒系统用逐点计算，其系统的设计流量为25.86 l/s，作用面积入口处所需压力为25.24m。

如采用作用面积计算法，其系统设计流量为：

1.33×16×（1.10～1.30）=23.41～27.6（l/s）

三、几点体会

1．对于轻、中危险级的自动喷水系统，采用逐点计算法和作用面积计算法结果比较接近。由于逐点计算法工作量较大，在设计工作周期比较短的情况下可采用作用面积法计算系统的流量。如在扩大初步设计中可根据喷头的布置情况来估算系统的流量及喷洒泵的扬程。

2．对于不吊顶的场所，其自动喷水的系统流量往往远大于26 l/s（或30 l/s）。如实例1中系统设计流量为690 l/s是26 l/s的2.65倍。对于有吊顶的场所还要根据喷头的具体布置情况来计算系统的设计参数。

3．消防水池的容积根据具体工程计算确定，不能一概为94吨或108吨，有时往往差别很大，在实例1中为248吨在扩初设计阶段就要确定，以免施工图设计时难以挽回。

4．自动喷水系统的水泵接合器的数量要根据系统流量确定（按每15 l/s为一只确定）。实例1中为5只, 实例2中为2只。

参考文献：

黄秉政：浅议中、轻危险级喷水灭火系统的水力计算（上）、（下），《给水排水》. V02.28 NO.2.NO.32002。

作者简介： 马志虎 　南京四牌楼2号,东南大学建筑设计研究院,邮政编码：210096