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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.