費廣成

(鹽城市消防技術(shù)服務(wù)事務(wù)所，江蘇 鹽城 224001)

噴頭是自動噴水滅火系統(tǒng)的關(guān)鍵組件之一，噴頭的布置情況直接關(guān)系著噴水滅火系統(tǒng)能否正常發(fā)揮功用，能否減少火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失等。［1］因此，對自動噴水滅火系統(tǒng)中噴頭的布置進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實意義。在噴頭的布置中，噴頭間距是一個重要設(shè)計參數(shù)。本文在分析自動噴水滅火系統(tǒng)噴頭布置基本原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)GB 50084—2001《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)的設(shè)計要求，計算了理想狀況下噴頭的布置間距范圍，并分析了噴頭布置間距的各種影響因素。

1 系統(tǒng)噴頭布置的基本原則

按照GB 50084—2001《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，自動噴水滅火系統(tǒng)噴頭布置的基本原則包括以下幾方面:①噴頭應(yīng)布置在吊頂下易于接觸到火災(zāi)熱氣流的部位，以使其熱敏元件在最短時間內(nèi)及時受熱并產(chǎn)生動作。②噴水應(yīng)具有一定的噴水強(qiáng)度，使保護(hù)區(qū)內(nèi)任何部位都受到噴頭的有效保護(hù)。③噴頭的灑水點應(yīng)均勻分布，所有的空白處應(yīng)有效并不重復(fù)覆蓋。④噴頭能噴濕墻根和指定范圍內(nèi)的墻面。⑤滅火系統(tǒng)的噴頭間距合適且互不干擾。⑥如果場所內(nèi)有障礙物的遮擋，應(yīng)當(dāng)按照規(guī)范規(guī)定的要求增設(shè)噴頭或調(diào)整合適的距離。

2 理想狀況下系統(tǒng)噴頭布置

2.1 關(guān)于噴頭布置間距的規(guī)定

GB 50084—2001《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第5.0.1條規(guī)定噴頭的最小工作壓力為0.05 MPa。而其第7.1.2條又規(guī)定，下垂型、直立型噴頭的布置(包括同一根配水支管上噴頭的間距及相鄰配水支管的間距)，應(yīng)根據(jù)該系統(tǒng)的噴水強(qiáng)度、噴頭的工作壓力和流量系數(shù)共同確定，取值應(yīng)小于表1中的規(guī)定值且不宜小于2.4 m。在特定工作壓力下，《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于噴頭布置間距的規(guī)定見表1。

表1 《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于噴頭布置間距的規(guī)定

噴頭的最小間距設(shè)定為2.4 m是為了保證噴頭能適時開放且互不影響，如果噴頭間距小于2.4 m，一只噴頭出的水可能濺到其他噴頭上，使其周圍的溫度降低，從而不能及時開放，達(dá)不到噴水強(qiáng)度。［2-3］

噴頭的最大限制間距主要是為了控制起火點與噴頭間的距離并保證噴頭能夠及時開放。如果僅僅參考噴水強(qiáng)度來限定所有自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計有失偏頗，《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中的條文說明規(guī)范中的數(shù)據(jù)是在工作壓力取0.1 MPa且噴頭流量系數(shù)K=80得出的，但在具體的工程實踐中，這2個參數(shù)有可能不同，噴頭布置間距的限值在不同噴頭流量系數(shù)和不同工作壓力下也是各不相同的。經(jīng)過計算得知，根據(jù)最大間距計算出的標(biāo)準(zhǔn)噴頭的工作壓力并不正好是0.1 MPa，筆者認(rèn)為應(yīng)將《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中容易產(chǎn)生疑問、歧義的地方在條文中給出詳細(xì)說明。

2.2 理想狀況下噴頭布置間距的計算

噴頭一般布置成三種形式:正方形、矩形及菱形，理想狀況下作用面積內(nèi)的噴頭不受任何障礙物的影響。如圖1所示，以正方形的布置方式為例，具體計算公式如下:

其中，q為噴頭流量(L/min);K為噴頭流量系數(shù);P為噴頭工作壓力(MPa);F為噴頭的保護(hù)面積(m2);q0為噴水強(qiáng)度(L/min·m2)。

當(dāng)噴頭的布置形式為矩形或平行四邊形時，噴頭布置間距可由式(3)推算:

其中，A為同一配水支管上噴頭的間距(m);B為相鄰配水支管的間距(m);R為噴頭有效保護(hù)半徑(m)。當(dāng)噴頭布置形式為正方形時。

如圖1所示，為保證噴頭的灑水能均勻噴濕墻根地面并不留空白點，端墻與噴頭的距離應(yīng)大于相鄰噴頭間距的一半(即A/2和B/2)。

《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第9.1.4條規(guī)定:最不利點處作用面積內(nèi)任意4只噴頭圍合范圍內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度，中、輕危險級不應(yīng)低于《規(guī)范》中表5.0.1規(guī)定值的85%;嚴(yán)重危險級和倉庫危險級不應(yīng)低于《規(guī)范》中表5.0.1和表5.0.5的規(guī)定值。因此在理想狀況下，對中、輕危險級場所噴頭應(yīng)均勻布置，計算噴頭保護(hù)面積時，可以將噴水強(qiáng)度乘以85%，式(2)變?yōu)镕=q/(q0×0.85)，這樣噴頭保護(hù)面積可以有效增大，作用面積內(nèi)的噴頭數(shù)減少，從而降低工程造價。［4-5］

根據(jù)上述分析得出噴頭的布置間距不僅僅由噴水強(qiáng)度決定，而是由噴水強(qiáng)度、工作壓力、流量系數(shù)等參數(shù)共同作用的結(jié)果，另外噴頭的不同布置形式(即A和B的值)決定了噴頭與端墻的距離。由公式可以方便地計算出理想狀況下特定工作壓力下噴頭的有效保護(hù)面積和噴頭布置間距，也可以由布置好的噴頭間距計算出最不利點噴頭所需要的工作壓力。

圖1 噴頭矩形布置示意圖

2.3 計算結(jié)果分析

以中危險Ⅱ級場所噴頭布置成正方形為例，此時設(shè)計噴水強(qiáng)度為8 L/min·m2時，采用流量系數(shù)K=80的標(biāo)準(zhǔn)噴頭，最不利點處噴頭工作壓力P取最小值0.05 MPa，具體計算結(jié)果如下:

由上述計算分析得出噴頭工作壓力取最小值0.05 MPa，噴頭布置成2.88 m×2.88 m時，已滿足規(guī)定噴水要求。如果工作壓力高于0.05 MPa，間距小于2.88 m，相當(dāng)于增大了噴水強(qiáng)度及流量，這樣布置浪費了噴頭;當(dāng)間距大于2.88 m時，可以通過提高噴頭工作壓力來滿足要求。因此將中危險Ⅱ級場所噴頭的最小間距定為2.88 m。

反之，通過查表1得出正方形布置時噴頭最大間距為3.4 m，根據(jù)式(2)推出噴頭的流量q=0.85q0·F=0.85 ×8 ×3.42=78.6(L/min)，由式(1)推出噴頭的工作壓力，由式(4)得出噴頭有效保護(hù)半徑。

從上述分析可以得出正方形布置時噴頭間距應(yīng)在2.88～3.4 m間選取較為合理，同理可以推算出其他危險等級場所噴頭的布置間距，具體數(shù)據(jù)詳見表2，表2中上排數(shù)據(jù)為噴頭最小間距2.4 m或工作壓力為0.05 MPa時的數(shù)據(jù)，下排為噴頭按最大間距布置時的數(shù)據(jù)，具體設(shè)計時噴頭間距取該范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)較為合理。

對于中、輕危險場所，噴水強(qiáng)度是否取規(guī)定值的85%這一折減系數(shù)要視具體工程情況來定。假如整個建筑物都設(shè)置了噴頭并滿足作用面積的要求，則可以考慮這一折減系數(shù);如果場所內(nèi)的噴頭無法形成4支圍合，或達(dá)不到規(guī)定的作用面積時，可以不用考慮折減系數(shù)。［6］

3 噴頭布置間距工程實例分析

某商貿(mào)大廈系一座集商場、辦公寫字樓、地下停車場于一體的綜合性大廈，負(fù)1層為地下停車場，層高3.2 m;1～3層為商場，層高4.6 m;4～20層為辦公寫字樓，層高3 m，建筑總高度為65 m。在進(jìn)行噴頭布置時，噴頭采用正方形布置模式，設(shè)定場所為中危險級Ⅰ級，噴水強(qiáng)度6 L/min·m2，最不利點處噴頭工作壓力取最小值0.05 MPa，為保證保護(hù)區(qū)內(nèi)不出現(xiàn)空白點，查表2得出噴頭的最小間距為3.3 m，如果取規(guī)定值，查表1得到噴頭間距為3.6 m。

根據(jù)場所的實際情況，如果采用3.3～3.6 m距離布置噴頭，則將出現(xiàn)噴頭貼梁、貼柱安裝，噴頭與燈具、探測器發(fā)生沖突等現(xiàn)象，并且噴頭數(shù)量多也給裝修設(shè)計帶來麻煩?，F(xiàn)將噴頭的噴水壓力提升至0.13 MPa時，根據(jù)公式計算得出噴頭間距為3.9 m，如圖2所示，柱網(wǎng)內(nèi)僅設(shè)4個噴頭，這種布局方式增大了每個柱網(wǎng)正中央的面積，可方便布置探測器、燈具等，同時在被保護(hù)范圍內(nèi)也消滅了空白點，滿足了噴頭布置原則，因此采用這種布置方案非常適用于工程實際。

4 結(jié)語

圖2 柱網(wǎng)內(nèi)噴頭正方形布置圖

合理布置噴頭是自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計的一項重要內(nèi)容，自動噴水滅火系統(tǒng)的噴水強(qiáng)度是制訂噴頭水平間距的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時應(yīng)綜合考慮噴水強(qiáng)度、工作壓力、流量系數(shù)等參數(shù)對噴頭間距的影響，即噴頭間距不是定值。實際工程中，由于噴頭的布置受建筑物面積、進(jìn)深、形狀、布置、風(fēng)管走向等眾多因素的影響，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)具體需求靈活配置，在滿足噴頭設(shè)置原則的前題下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理。

［1］姜文源.建筑滅火設(shè)計手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［2］王增長，曾雪華.建筑給水排水工程［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.

［3］中華人民共和國建設(shè)部.GB 50084—2001自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2005.

［4］潘振欽.自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)探討［J］.中國給水排水，1999，15(5):25-27.

［5］唐楚丁，楊曉芳.自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計探討［J］.工程建設(shè)與設(shè)計，2005(7):41-42.

［6］姚飛駿.關(guān)于自動噴水滅火系統(tǒng)噴頭布置的探討［J］.給水排水，2007，33(1):118-120.