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福陆(中国)工程建设有限公司 201103
摘要:自动喷水灭火系统设计是否合理,直接影响了建筑工程后期使用过程中的安全性,其中喷头作为系统中的重要组件,为确保火灾控制的有效性,必须要结合实际需求来对其布置位置与方式进行控制,使其能够充分发挥所具有的功能。在对自动喷水灭火系统喷头布置方式设计时,应确定设计原则,做好各项设计参数的计算,提高方案设计的合理性。本文对自动喷水灭火系统喷头装置的布置施工措施进行了分析。
关键词:自动喷水灭火系统;喷头;流量系数
很多建筑工程在消防系统设计、审计以及验收等环节中,忽视了对喷头布置效果的核查,导致最终设计方案不符合实际需求,影响系统后期功能性的发挥。为提高自动喷水灭火系统喷头装置设计施工效果,需要结合以往设计经验,在遵循装置布置设计原则的基础上,做好各项参数的计算,包括喷头间距、有效保护半径、喷水强度、工作压力以及流量系数等。
一、系统喷头装置设计原则分析
在对自动喷水系统喷头安装位置以及方式进行设计时,需要结合以往设计经验,并遵循相关设计原则来进行,争取提高布置方案的合理性。第一,安装位置应在吊顶下部,便于接触火灾热气流的位置,可以在火灾发生后的短时间内通过热敏元件感知到火灾热气流,进而将信号传输到控制系统,最后产生相应的动作。第二,要保证喷头洒水点设置的均匀性,计算好喷水有效范围,避免空白区域洒水面积的重复,以及相邻喷头间距要合理,不可以相互干扰。第三,选择强度适中的喷头设施,安装后能够具有较大面积与作用效果,确定作用范围内所有部位均能够被有效保护,尤其是能够喷湿墙根部位,以及制定范围内的墙面。第四,对于保护范围内有障碍物的区域,为避免障碍物对喷水效果的削弱,应适当增设喷头数量,或者是调整安装位置,能够充分作用于保护范围。
二、系统喷头间距布置方案设计分析
1.设计要求
一般情况下压力较大位置喷头应选择用较疏的方式布置,压力小位置则应选择较密方式布置,实际设计时应根据需求来确定各项参数,控制好喷头设置间距,提高喷头洒水的均匀性,使得流量设计以及扬程更为合理。另外,还需要做好对安装高度的分析,对应安装高度与压力不同,最终安装间距不同。专业规范要求喷头最小间距为2.4m,可以避免相邻喷头洒水效果的相互影响,如果水喷溅到相邻喷头,会降低周围温度,影响喷头热敏元件感知能力,最终使得喷水强度达不到要求[1]。另外,最大间距应保证能够有效控制起火点装置及时开放。
2.计算方式
喷头布置方式主要包括矩形、菱形以及方形,要保证相邻喷头间不会相互影响。对于矩形与平行四边形布置方式的间距计算公式为:
F=A·B
R=cos45°-=0.707
其中,A表示同一配水支管上相连喷头间距,单位为m;B表示相邻配水支管间距,单位为m;R表示喷头有效保护半径,单位为m;
对于正方形布置方式间距计算公式为:
Q=
F=q/q0
其中,q表示喷头流量,单位为L/min;K表示喷头流量系数;P表示喷头工作压力,单位为MPa;F表示喷头保护面积,单位为㎡;q0表示为喷水强度,单位为L/min·㎡。其中,A=B=。
另外,为保证喷头设计位置洒水能够均匀喷湿墙根地面并不留空白,端墙与喷头距离不应超过相邻喷头间距的一半。其中,对于中、轻危险级场所喷头保护面积计算时,可以将喷水强度乘以85%,即F=q/(q0×85%),既可以达到增大保护面积的效果,同时还可以降低工程造价[2]。
图1 喷头矩形布置示意图
3.计算结果
以中危险II级场所正方形布置为例,流量系数K=80,喷水强度为8L/min,工作压力p取值0.05MPa,则计算结果为:
喷头最小流量:q==56.57(L/min)
喷头保护面积:F=q/0.85qo=56.57/(0.85×8)=8.32(㎡)
喷头与间距:A=B==2.88(m)
在喷头工作压力选择最小值0.05MPa时,正方形布置成2.88×2.88m,即可以满足系统喷水要求。如果在实际设计中,最终工作压力大于0.05MPa,或者是间距小于2.88m时,就会导致喷水强度或者流量增大,最终会造成喷头设置成为浪费。而当间距超过2.88m时,想要满足系统喷水需求,可以对喷头工作压力进行适当的调整即可,因此此种设计方案中,喷头最小间距为2.88m。另外,对于前文提到的喷水强度取值85%折减系数,需要结合工程建设的实际情况来确定,如果工程设置了喷头并能够满足保护面积需求,则可以采取折减系数设计,而如果设计后喷头无法形成4支围合,以及不能满足保护面积需求时,则不采取折减系数进行设计[3]。
三、各因素对系统喷头设置影响分析
1.工作压力
在工程实际建设中,喷头实际工作压力差异性较大,应根据实际情况来对安装间距进行设计。对于系统来说,随着工作压力的增大,喷头流量也会加大,为保证喷头功能的正常发挥,需要适当增大安装间距。假设喷头流量系数K=80,工作压力为0.05MPa,喷头流量q=58.57L/min,每个喷头保护面积As=58.57/6≈9.76㎡,喷头正方形布置最大间距S=≈3.12m。这样在采用正方形布置方式设计喷头间距时,距离一旦超过3.12m,则会存在地面漏喷问题的发生,影响系统运行的安全性。
2.流量系数
以中危险I 级场所为例,假设选定喷头喷水强度为6L/(min·㎡),在工作壓力为0.1MPa时,选择用K=80的标准喷头,则喷头流量q=80L/min,每只喷头有效保护面积则为As=80/6≈13.33㎡,喷头正方形布置最大间距S=≈3.65m[4]。为保证系统设计合理性与有效性,在采用正方形布置方式时,可以将间距控制在3.6m,最终每只喷头最大保护面积为12.5㎡。
对上述例子中喷头的流量系数进行调整,则K=115大口径喷头,喷头流量为q=115L/min,每只喷头有效保护面积则为As=115/6≈19.17㎡,喷头正方形布置最大间距S=≈4.38m。在保证系统运行安全性符合建设要求的基础上,可以选择用大流量系数的喷头装置,这样在对间距进行设计时,只需要在相同喷水强度环境下,适当增大间距即可。
3.布置形式
布置形式不同也会影响最终应用效果,还是以中危险I 级场所为例,假设选定喷头喷水强度为6L/(min·㎡),在工作压力为0.1MPa时,选择用K=80的标准喷头,并确定矩形布置边长为S=4.0,L=3。如图1所示,设计安装后确保喷头能够将洒水围合在所有墙根地面,则应将喷头与端墙间距控制在S/2与L/2以下,而沿配水支管方向喷头与端墙距离最大可以设计到1.8m,垂直配水支管方向喷头与端墙距离最大控制到1.5m。
结束语
在对自动喷水系统喷头进行设计时,应从实际需求出发,并做好各项影响因素的综合分析,确定合适的设计方式。在设计过程中,要严格遵循设计原则,以专业规范为依据,做好各项参数的计算,避免相邻喷头之间的影响,争取不断提高系统建设效果。
参考文献:
[1] 费广成.自动喷水灭火系统喷头布置设计的探讨[J].常州工学院学报,2013,01:19-22.
[2] 姚飞骏.关于自动喷水灭火系统喷头布置的探讨[J].给水排水,2007,01:118-120.
[3] 鹿佰荣,赵永生.建筑自动喷水灭火系统喷头可靠性分析[J].聊城大学学报(自然科学版),2014,02:103-107.
[4] 王开文.民用建筑地下室自动喷水灭火系统喷头布置常见问题探讨[J].给水排水,2012,11:83-85.
摘要:自动喷水灭火系统设计是否合理,直接影响了建筑工程后期使用过程中的安全性,其中喷头作为系统中的重要组件,为确保火灾控制的有效性,必须要结合实际需求来对其布置位置与方式进行控制,使其能够充分发挥所具有的功能。在对自动喷水灭火系统喷头布置方式设计时,应确定设计原则,做好各项设计参数的计算,提高方案设计的合理性。本文对自动喷水灭火系统喷头装置的布置施工措施进行了分析。
关键词:自动喷水灭火系统;喷头;流量系数
很多建筑工程在消防系统设计、审计以及验收等环节中,忽视了对喷头布置效果的核查,导致最终设计方案不符合实际需求,影响系统后期功能性的发挥。为提高自动喷水灭火系统喷头装置设计施工效果,需要结合以往设计经验,在遵循装置布置设计原则的基础上,做好各项参数的计算,包括喷头间距、有效保护半径、喷水强度、工作压力以及流量系数等。
一、系统喷头装置设计原则分析
在对自动喷水系统喷头安装位置以及方式进行设计时,需要结合以往设计经验,并遵循相关设计原则来进行,争取提高布置方案的合理性。第一,安装位置应在吊顶下部,便于接触火灾热气流的位置,可以在火灾发生后的短时间内通过热敏元件感知到火灾热气流,进而将信号传输到控制系统,最后产生相应的动作。第二,要保证喷头洒水点设置的均匀性,计算好喷水有效范围,避免空白区域洒水面积的重复,以及相邻喷头间距要合理,不可以相互干扰。第三,选择强度适中的喷头设施,安装后能够具有较大面积与作用效果,确定作用范围内所有部位均能够被有效保护,尤其是能够喷湿墙根部位,以及制定范围内的墙面。第四,对于保护范围内有障碍物的区域,为避免障碍物对喷水效果的削弱,应适当增设喷头数量,或者是调整安装位置,能够充分作用于保护范围。
二、系统喷头间距布置方案设计分析
1.设计要求
一般情况下压力较大位置喷头应选择用较疏的方式布置,压力小位置则应选择较密方式布置,实际设计时应根据需求来确定各项参数,控制好喷头设置间距,提高喷头洒水的均匀性,使得流量设计以及扬程更为合理。另外,还需要做好对安装高度的分析,对应安装高度与压力不同,最终安装间距不同。专业规范要求喷头最小间距为2.4m,可以避免相邻喷头洒水效果的相互影响,如果水喷溅到相邻喷头,会降低周围温度,影响喷头热敏元件感知能力,最终使得喷水强度达不到要求[1]。另外,最大间距应保证能够有效控制起火点装置及时开放。
2.计算方式
喷头布置方式主要包括矩形、菱形以及方形,要保证相邻喷头间不会相互影响。对于矩形与平行四边形布置方式的间距计算公式为:
F=A·B
R=cos45°-=0.707
其中,A表示同一配水支管上相连喷头间距,单位为m;B表示相邻配水支管间距,单位为m;R表示喷头有效保护半径,单位为m;
对于正方形布置方式间距计算公式为:
Q=
F=q/q0
其中,q表示喷头流量,单位为L/min;K表示喷头流量系数;P表示喷头工作压力,单位为MPa;F表示喷头保护面积,单位为㎡;q0表示为喷水强度,单位为L/min·㎡。其中,A=B=。
另外,为保证喷头设计位置洒水能够均匀喷湿墙根地面并不留空白,端墙与喷头距离不应超过相邻喷头间距的一半。其中,对于中、轻危险级场所喷头保护面积计算时,可以将喷水强度乘以85%,即F=q/(q0×85%),既可以达到增大保护面积的效果,同时还可以降低工程造价[2]。
图1 喷头矩形布置示意图
3.计算结果
以中危险II级场所正方形布置为例,流量系数K=80,喷水强度为8L/min,工作压力p取值0.05MPa,则计算结果为:
喷头最小流量:q==56.57(L/min)
喷头保护面积:F=q/0.85qo=56.57/(0.85×8)=8.32(㎡)
喷头与间距:A=B==2.88(m)
在喷头工作压力选择最小值0.05MPa时,正方形布置成2.88×2.88m,即可以满足系统喷水要求。如果在实际设计中,最终工作压力大于0.05MPa,或者是间距小于2.88m时,就会导致喷水强度或者流量增大,最终会造成喷头设置成为浪费。而当间距超过2.88m时,想要满足系统喷水需求,可以对喷头工作压力进行适当的调整即可,因此此种设计方案中,喷头最小间距为2.88m。另外,对于前文提到的喷水强度取值85%折减系数,需要结合工程建设的实际情况来确定,如果工程设置了喷头并能够满足保护面积需求,则可以采取折减系数设计,而如果设计后喷头无法形成4支围合,以及不能满足保护面积需求时,则不采取折减系数进行设计[3]。
三、各因素对系统喷头设置影响分析
1.工作压力
在工程实际建设中,喷头实际工作压力差异性较大,应根据实际情况来对安装间距进行设计。对于系统来说,随着工作压力的增大,喷头流量也会加大,为保证喷头功能的正常发挥,需要适当增大安装间距。假设喷头流量系数K=80,工作压力为0.05MPa,喷头流量q=58.57L/min,每个喷头保护面积As=58.57/6≈9.76㎡,喷头正方形布置最大间距S=≈3.12m。这样在采用正方形布置方式设计喷头间距时,距离一旦超过3.12m,则会存在地面漏喷问题的发生,影响系统运行的安全性。
2.流量系数
以中危险I 级场所为例,假设选定喷头喷水强度为6L/(min·㎡),在工作壓力为0.1MPa时,选择用K=80的标准喷头,则喷头流量q=80L/min,每只喷头有效保护面积则为As=80/6≈13.33㎡,喷头正方形布置最大间距S=≈3.65m[4]。为保证系统设计合理性与有效性,在采用正方形布置方式时,可以将间距控制在3.6m,最终每只喷头最大保护面积为12.5㎡。
对上述例子中喷头的流量系数进行调整,则K=115大口径喷头,喷头流量为q=115L/min,每只喷头有效保护面积则为As=115/6≈19.17㎡,喷头正方形布置最大间距S=≈4.38m。在保证系统运行安全性符合建设要求的基础上,可以选择用大流量系数的喷头装置,这样在对间距进行设计时,只需要在相同喷水强度环境下,适当增大间距即可。
3.布置形式
布置形式不同也会影响最终应用效果,还是以中危险I 级场所为例,假设选定喷头喷水强度为6L/(min·㎡),在工作压力为0.1MPa时,选择用K=80的标准喷头,并确定矩形布置边长为S=4.0,L=3。如图1所示,设计安装后确保喷头能够将洒水围合在所有墙根地面,则应将喷头与端墙间距控制在S/2与L/2以下,而沿配水支管方向喷头与端墙距离最大可以设计到1.8m,垂直配水支管方向喷头与端墙距离最大控制到1.5m。
结束语
在对自动喷水系统喷头进行设计时,应从实际需求出发,并做好各项影响因素的综合分析,确定合适的设计方式。在设计过程中,要严格遵循设计原则,以专业规范为依据,做好各项参数的计算,避免相邻喷头之间的影响,争取不断提高系统建设效果。
参考文献:
[1] 费广成.自动喷水灭火系统喷头布置设计的探讨[J].常州工学院学报,2013,01:19-22.
[2] 姚飞骏.关于自动喷水灭火系统喷头布置的探讨[J].给水排水,2007,01:118-120.
[3] 鹿佰荣,赵永生.建筑自动喷水灭火系统喷头可靠性分析[J].聊城大学学报(自然科学版),2014,02:103-107.
[4] 王开文.民用建筑地下室自动喷水灭火系统喷头布置常见问题探讨[J].给水排水,2012,11:83-85.