顧少甫

（東洋工程（上海）有限公司，上海 200122）

FHC水力計(jì)算軟件在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中的應(yīng)用

顧少甫

（東洋工程（上海）有限公司，上海 200122）

隨著越來越多的外資和合資工程項(xiàng)目的出現(xiàn)，業(yè)主對(duì)于工程設(shè)計(jì)的要求也越來越高，很多項(xiàng)目不僅要求滿足國(guó)內(nèi)規(guī)范，還需參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的要求。FHC水力計(jì)算軟件符合NFPA，F(xiàn)M，BS9251等12個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且可以建立復(fù)雜的自動(dòng)噴水系統(tǒng)的水力計(jì)算管網(wǎng)模型，因此，F(xiàn)HC軟件在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也越來越多。

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)；FHC；水力計(jì)算；水噴霧系統(tǒng)

眾所周知，由于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的水力計(jì)算工作量較大，有時(shí)為了調(diào)整一個(gè)數(shù)據(jù)就要整個(gè)管網(wǎng)都重新計(jì)算，如是人工手算，簡(jiǎn)直無(wú)法想象。在電腦輔助設(shè)計(jì)日新月異的今天，各種自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)水力計(jì)算軟件應(yīng)運(yùn)而生，而在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，為了滿足客戶和市場(chǎng)占有率，軟件會(huì)不斷更新和升級(jí)，正可謂“八仙過海，各顯神通”。但事情往往有特殊性，比如在一些外方獨(dú)資和合資的工程項(xiàng)目中，業(yè)主往往會(huì)有一些特殊的設(shè)計(jì)要求，其中需要采用外方認(rèn)可的軟件便是其中之一。對(duì)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)而言，F(xiàn)HC水力計(jì)算軟件就是這么一款符合NFPA(美國(guó)國(guó)家防火協(xié)會(huì))的相關(guān)要求而成為外方指定的自動(dòng)噴淋計(jì)算軟件。

1 FHC水力計(jì)算軟件的介紹

FHC是由英國(guó)CANUTE公司開發(fā)的一款水力計(jì)算分析軟件，此軟件可以成功地使用在消防水噴淋系統(tǒng)、中速和高速水噴霧系統(tǒng)、細(xì)水霧系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、泡沫系統(tǒng)和消防水炮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，并符合NFPA，F(xiàn)M，BS9251，LPC等12個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求。它的用戶據(jù)介紹覆蓋全世界30多個(gè)國(guó)家。

用戶可以通過CANUTE公司編寫的用戶手冊(cè)來了解FHC水力計(jì)算軟件[1]，并使用軟件中的設(shè)計(jì)工具來建立一個(gè)復(fù)雜的水力計(jì)算管網(wǎng)模型（一個(gè)模型里最多可以輸入9 999個(gè)節(jié)點(diǎn)號(hào)），輸入的模型可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的枝形管網(wǎng)，也可以是復(fù)雜的環(huán)狀管網(wǎng)。而且數(shù)秒內(nèi)就可獲取計(jì)算結(jié)果，用戶馬上能在屏幕上看到計(jì)算報(bào)告書，便于用戶有更多的時(shí)間來優(yōu)化系統(tǒng)和完善設(shè)計(jì)。FHC的計(jì)算報(bào)告可以直接轉(zhuǎn)換成PDF格式，輸入的模型也可以和所有計(jì)算出的信息和節(jié)點(diǎn)號(hào)同時(shí)轉(zhuǎn)換成AutoCAD DFX 文件。圖1為一個(gè)典型的FHC水力計(jì)算管網(wǎng)模型示意。圖中顯示的是節(jié)點(diǎn)號(hào)，也可以顯示管徑，流量，流速，長(zhǎng)度，壓力等16種屬性信息。

在FHC建立模型前，用戶需要完成“項(xiàng)目信息”的填寫。在“項(xiàng)目信息”中，用戶填寫如項(xiàng)目名稱，項(xiàng)目號(hào)，參考的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，選用的水力計(jì)算公式（FHC中有海曾-威廉公式和達(dá)爾韋史巴赫公式兩個(gè)公式供選擇）、選用的管道數(shù)據(jù)文件等相關(guān)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，詳見圖2。其中，選用相應(yīng)的管道數(shù)據(jù)文件比較麻煩，但非常重要，這對(duì)于計(jì)算結(jié)果有著直接的影響。FHC的管道數(shù)據(jù)庫(kù)PIPEDATA內(nèi)含有很多種默認(rèn)的管道數(shù)據(jù)文件，這些文件均為txt文本文件。用戶可以從中選取符合項(xiàng)目要求的管道數(shù)據(jù)文件，然后在模型輸入過程中選取相應(yīng)的管道種類，如果沒有符合要求的管道數(shù)據(jù)文件，用戶也可以自己添加需要的管道數(shù)據(jù)文件。添加時(shí)，需要輸入的主要信息是管道管材、管材的粗糙系數(shù)、不同管徑對(duì)應(yīng)的管道內(nèi)徑長(zhǎng)度和管件閥門相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度當(dāng)量。

圖1 FHC水力計(jì)算管網(wǎng)模型示意

圖2 項(xiàng)目信息的輸入界面

完成項(xiàng)目信息的填寫后，就可以開始模型的輸入。FHC中提供了兩種輸入方式，一種是直接在編輯對(duì)話框中輸入內(nèi)容，詳見圖3，此種輸入方法類似于編程，優(yōu)點(diǎn)是輸入快，缺點(diǎn)是不夠直觀，容易輸錯(cuò)；另一種輸入方式是通過界面中操作命令，然后在彈出的對(duì)話框中選取相應(yīng)的參數(shù)，詳見圖4，此種輸入方法優(yōu)點(diǎn)是直觀，不易出錯(cuò)，缺點(diǎn)是輸入慢。操作命令有‘添加’、‘?dāng)嚅_’、‘刪除’、‘移動(dòng)’、‘復(fù)制’和‘取消’等。

圖3 模型輸入方法一

圖4 模型輸入方法二

在完成模型后，就可以使用計(jì)算命令進(jìn)行水力計(jì)算，然后再生成計(jì)算報(bào)告書，如圖5，除了計(jì)算報(bào)告書，F(xiàn)HC還提供詳細(xì)的噴頭和管道的報(bào)告書，其中會(huì)有每個(gè)噴頭和每段管道的詳細(xì)信息，包括節(jié)點(diǎn)號(hào)、管徑、流量、噴頭K系數(shù)、壓力等。

圖5 計(jì)算報(bào)告書

2 工程實(shí)例

下面是一個(gè)某大型石油化工項(xiàng)目中工藝裝置區(qū)的水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程實(shí)例。

水噴霧系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象為工藝裝置區(qū)中的立式容器A和臥式容器B，容器A的直徑為2.1 m，高5.9 m，表面積約為48 m2；容器B的直徑為3.3 m，長(zhǎng)度為6.8 m，表面積約為94.8 m2。

根據(jù)NFPA 15《消防固定水噴霧系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》的要求[2]，對(duì)于容器外露表面的噴水強(qiáng)度不應(yīng)小于10.2 L/min·m2，而且保護(hù)噴頭的垂直間距不應(yīng)大于3.7 m，水平距離應(yīng)滿足噴頭的噴射范圍相交或重疊。同時(shí)按照《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求[3]，確認(rèn)噴水強(qiáng)度和噴頭出水壓力。

2.1 項(xiàng)目數(shù)據(jù)的填寫

依次填寫“項(xiàng)目信息”，本項(xiàng)目水噴霧管道采用熱鍍鋅鋼管，需選用相應(yīng)的管道數(shù)據(jù)文件。

2.2 容器A的計(jì)算和輸入

按照NFPA和國(guó)家規(guī)范的要求，對(duì)于容器A共設(shè)計(jì)3層噴頭保護(hù)，其中第一、二層噴頭流量系數(shù)K=33.1，噴頭最低工作壓力為0.21MPa；第三層噴頭流量系統(tǒng)K=25.9，噴頭最低工作壓力為0.21MPa；按業(yè)主要求，在容器的人孔下方增加一個(gè)噴頭保護(hù)，故容器A共設(shè)置水噴霧噴頭13個(gè)。圖6為在FHC軟件中輸入數(shù)據(jù)后的管網(wǎng)模型，計(jì)算結(jié)果詳見表1。

圖6 容器A的水噴霧管網(wǎng)模型

表1 容器A的管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果

2.3 容器B的計(jì)算和輸入

按照NFPA和國(guó)家規(guī)范的要求，對(duì)于容器B共設(shè)計(jì)2層噴頭保護(hù)，噴頭流量系數(shù)K=17.3，噴頭最低工作壓力為0.24MPa，容器B共設(shè)置水噴霧噴頭36個(gè)。圖7為在FHC軟件中輸入數(shù)據(jù)后的管網(wǎng)模型，計(jì)算結(jié)果詳見表2。

圖7 容器B的水噴霧管網(wǎng)模型

表2 容器B的管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果

2.4 裝置水噴霧系統(tǒng)的計(jì)算及輸入

有了容器A和容器B的計(jì)算結(jié)果，就可以對(duì)整個(gè)裝置水噴霧系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)，用戶可以將兩個(gè)容器的管網(wǎng)模型合并后進(jìn)行計(jì)算，但是考慮到管網(wǎng)合并后，模型里的管線和噴頭數(shù)量會(huì)很多，不利于檢查和修改，筆者推薦將每個(gè)容器的管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果作為一個(gè)噴頭，將其壓力和流量輸入到模型中，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果再調(diào)節(jié)管徑進(jìn)行水量平衡，最終的模型詳見圖8，噴頭節(jié)點(diǎn)7為容器B的計(jì)算結(jié)果，噴頭節(jié)點(diǎn)13為容器A的計(jì)算結(jié)果，最終的水噴霧系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果詳見表3。

圖8 裝置的水噴霧管網(wǎng)模型

表3 裝置水噴霧系統(tǒng)的管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果

2.5 計(jì)算報(bào)告書的生成

在完成了模型的輸入和計(jì)算之后就可以生成相應(yīng)的計(jì)算報(bào)告書。

3 小結(jié)

以下是筆者使用FHC水力計(jì)算軟件后的一些體會(huì)：

（1）FHC水力計(jì)算軟件在計(jì)算自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，輸入的管網(wǎng)模型非常形象直觀，計(jì)算結(jié)果也很精確，非常適用于一些復(fù)雜的自動(dòng)噴水管網(wǎng)的水力計(jì)算。筆者之前也使用過一些國(guó)內(nèi)的計(jì)算軟件，一些軟件只能根據(jù)AUTOCAD的管道圖紙通過轉(zhuǎn)換，計(jì)算平面的管網(wǎng)，無(wú)法識(shí)別高程上的差別，所以，一般只能靠用戶手動(dòng)添加一些高程的差值，這樣就影響了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）FHC水力計(jì)算軟件可以符合NFPA、FM、BS9251等12個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，這一點(diǎn)是使用這款軟件的重要因素。目前，國(guó)內(nèi)很多外資和合資項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求都很高，很多項(xiàng)目都需要參考NFPA的要求，還有很多工程項(xiàng)目需要投保國(guó)外的大型保險(xiǎn)公司，也需要滿足相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

（3）在使用過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)一些FHC軟件的不足。比如，在輸入管網(wǎng)模型時(shí)，如果需要做些修改，有時(shí)只需修改一段管道，但可能就需要?jiǎng)h除大部分的管網(wǎng)，這就需要重新輸入，浪費(fèi)很多人工時(shí)。因?yàn)樵贔HC軟件中，所有的節(jié)點(diǎn)排序都有先后順序，無(wú)法插入之前沒有定義過的節(jié)點(diǎn)。舉個(gè)例子，用戶輸入管網(wǎng)A→B→C→D→A，假設(shè)B點(diǎn)為最不利點(diǎn)，考慮到管道A→D→C→B比A→B長(zhǎng)，則計(jì)算最不利管段時(shí)需計(jì)算A→D→C→B管段，需要?jiǎng)h除A→B段，但此時(shí)無(wú)法單獨(dú)地刪除A→B管段，因?yàn)橛脩糨斎氲捻樞驗(yàn)锳→B→C→D→A，要?jiǎng)h除A→B管段，只能全部刪除，再重新輸入A→D→C→B管段。反之，如果D點(diǎn)為最不利點(diǎn)，計(jì)算A→B→C→D管段，單獨(dú)刪除D→A管段是可以的。

（4）相對(duì)其他國(guó)內(nèi)的計(jì)算軟件，F(xiàn)HC水力計(jì)算軟件的費(fèi)用較高，全英文操作界面且功能較為單一。而國(guó)內(nèi)的很多計(jì)算軟件不僅可以計(jì)算消防系統(tǒng)，還能用在給排水系統(tǒng)的管網(wǎng)計(jì)算及一些縱剖面圖的轉(zhuǎn)換上，就一般工程來說，國(guó)內(nèi)軟件的應(yīng)用范圍和精度也完全符合工程需要，且全中文界面，易上手，更直觀。

[1] Canute公司. FHC User Manual (FHC 用戶手冊(cè))，2003.

[2] NFPA 15, Standard for fixed water spray system for fire protection 2007.

[3] GB 50219-95 水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Application of FHC Hydraulic Calculation Software in Automatic Sprinkler Fire-fighting System

Gu Shaofu
（Toyo Engineering Corporation (Shanghai) Shanghai, 200122）

With the increase of foreign and joint venture engineering projects, the requirements of engineering design from owners are stricter. In many projects, not only the requirements from Chinese codes shall be met, but also shall that from foreign codes be referenced.FHC hydraulic calculation software can reach the requirements from 12 international standards, such as NFPA, FM and BS9251, and by using it hydraulic calculation model of pipe hybrid for complicated automatic sprinkler system can be established. Thus, FHC is more and more widely applied in engineering design.

automatic sprinkler system; FHC; hydraulic calculation; water spray system

TU892

A

1008-455X(2012) 03-0011-04

2012-03-06

顧少甫（1979－），男，工程師，主要從事消防/給排水專業(yè)設(shè)計(jì)工作。

Tel：021-61871270-20558 Email：gushaofu@ga.toyo-eng.co.jp