肇慶某斜屋面新型代替普通噴頭系統(tǒng)

文/趙宇 肖睿書 梁佩宇

1.前言

現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50084-2001（2005 年版）[1]（以下簡(jiǎn)稱噴規(guī)）多功能建筑屬中危險(xiǎn)級(jí)Ⅰ級(jí)，應(yīng)同時(shí)遵守噴規(guī)表5.0.1 和表5.0.1A采用K=80 普通噴頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，即噴頭最大間距3m，作用面積M=160m2開放普通噴頭數(shù)≥17.8 取18，最低工作壓力PR ≥0.1MPa 等予以控制，還應(yīng)按噴規(guī)7.2.3增設(shè)許多加集熱板下垂普通噴頭，其設(shè)計(jì)、安裝、統(tǒng)計(jì)和系統(tǒng)流量難于在結(jié)構(gòu)、空調(diào)、電氣和水專業(yè)生活給排水管道及消火栓系統(tǒng)完成施工圖之前一氣呵成，鑒于這部分下垂噴頭與匹配支管等確定十分耗工費(fèi)時(shí)，采取轉(zhuǎn)嫁矛盾由施工單位酌情處理暫時(shí)躲避審圖機(jī)構(gòu)核查的妥協(xié)方法，往往逃脫不了消防部門的雪亮眼睛，被責(zé)令補(bǔ)圖追加投資預(yù)算的工程事例不勝枚舉。

廣東肇慶市碧桂園家居有限公司位于該市高新開發(fā)區(qū)臨江工業(yè)園內(nèi)，總建筑面積36 萬(wàn)m2，共20 棟單雙層斜屋面建筑，詳見圖1。該建筑層高4m，RC 柱間距SC=12m，采用K=80 直立普通噴頭，濺水盤離頂板100mm，間距為3×3m，查噴規(guī)5.0.1 和1A，噴水強(qiáng)度I 取6L/min·m2，在M=160m2內(nèi)布置有18 只，按不均勻系數(shù)KL=1.1 核對(duì)不包括額外下垂噴頭在內(nèi)的系統(tǒng)流 量QNU=1.1×18×80=1584L/min=26.4L/s 取27L/s 留有余地。若含增補(bǔ)下垂型在內(nèi)的全部系統(tǒng)流量QNS=QNU+QND=27+27/3=36（L/s），持續(xù)噴水時(shí)間參考噴規(guī)表5.0.5-1 至6 取1.5h。查自噴主泵一用一備，單泵流量30L/s 偏小，揚(yáng)程55m，配套電動(dòng)機(jī)PW=30kW/臺(tái)，消防水池自噴儲(chǔ)備水量?jī)H為108m3有194-108=86（m3）的缺口，原設(shè)計(jì)功率偏小，需修改為37kW。直立普通噴頭數(shù)40000 只，布置DN150 報(bào)警閥51 組；考慮下垂噴頭數(shù)10000只在內(nèi)，報(bào)警閥遺漏13 組。

圖1 肇慶市臨江工業(yè)園外景

在配水支管統(tǒng)計(jì)方面：按每只直立噴頭增加豎立管DN25 高0.25m 和每只下垂噴頭連接支管DN25 長(zhǎng)1m，兩項(xiàng)小計(jì)為40000×0.25+10000×1=20000（m）被忽略了。考慮為業(yè)主降低投資，提高噴頭滅火效果，決定改用下垂旋轉(zhuǎn)噴頭DN20 和K=142 代替普通小K 值，并請(qǐng)求廣西華藍(lán)予以優(yōu)化。

值得一提的是文獻(xiàn)[2]從多次驗(yàn)證實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)推導(dǎo)DN20 噴頭冪指數(shù)n 由規(guī)程[3]的0.46 修訂為0.45 和保護(hù)面積A ≤36m2擴(kuò)大為≤42m2，為優(yōu)化斜屋面建筑自噴系統(tǒng)設(shè)計(jì)夯實(shí)了基礎(chǔ)。

具體工程建筑千變?nèi)f化，但萬(wàn)變不離其宗；以下圍繞柱距SC=12m 頂板斜屋面α=9 度布置的建筑下垂RS 系統(tǒng)配水管和M=160m2展開討論。

2.水頭損失計(jì)算公式

每m 管道的水頭損失應(yīng)按下式計(jì)算：

式中i——每m 管道的水頭損失（10Pa/m）；

v——管道內(nèi)水的平均流速（m/s）；

d——管道的計(jì)算內(nèi)徑（m），取實(shí)際內(nèi)徑減1mm。

熱鍍鋅鋼（HGS）管DN、d、KC和A0詳見表1。

3.符號(hào)

N——配水管安裝噴頭數(shù)，普通噴頭不宜照搬表8.0.7，但RS 當(dāng)表中的DN=25～65時(shí)放大一級(jí)至32～80，而DN=80～100 不論普通或RS 都一樣保持不變；

No——開放噴頭數(shù)，普通≥18 不封頂，RS 為5～9 封頂；

I——噴規(guī)噴水強(qiáng)度（L/min·m2）；

表1 HGS 管DN、d、KC和A0

Io——下垂或擴(kuò)展RS 吹熄淋滅火舌效率高，當(dāng)I ≤6 可乘以85%予以調(diào)整,普通噴頭滅火效果很低，不能考慮85%系數(shù)；

KL——流量不均勻系數(shù)，普通噴頭和RS 都取下限1.1，便于比較；

P——噴頭最低工作壓力（MPa），普通按0.1，RS 先按10P=（AIo/1.1K）1/n 取值，例如柱距Sc=12m 斜屋面建筑的10P=（36×5.1/1.1×142）1/0.45=1.432（MPa），P=1.432/10=0.1432，160/36=4.44 取5，故1.432×（4.44/5）1/0.45=1.432×0.768=1.0998 取1.1即可。

M——噴規(guī)作用面積（m2），本例取160 為宜。

4.本例RS 配管水力參數(shù)詳見表2。

表2 本例Io ≥5.1、DN20 RS、n=0.45 參數(shù)

5.斜屋面噴頭布置

斜屋面噴頭布置詳見圖2 和3。

圖2 直立普通噴頭

圖3 下垂旋轉(zhuǎn)噴頭

簡(jiǎn)要說(shuō)明：

5.1 消防工程施工隊(duì)伍反映了按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50084-2001（2005 年版）的7.1.11 條文和條文說(shuō)明的圖16 屋脊處設(shè)置噴頭示意圖施工時(shí)，難以安裝配水管和噴頭，并且不利于斜屋面板結(jié)構(gòu)安全的狀況；本圖推薦采用下垂旋轉(zhuǎn)噴頭，以保護(hù)斜屋面板結(jié)構(gòu)安全。

5.2 標(biāo)高完全一致的噴頭水平間距不必乘以水平投影系數(shù)。

5.3 本 例α=9 度，cosα=0.988，1/0.988=1.012，每個(gè)RS 保護(hù)面積由規(guī)程≤36m2擴(kuò) 大1.2% 為≤36.43m2，按 水 平投影計(jì)，RS 間距取6m，查規(guī)程表3.1.4，R ≥6m，圖2 的CE=DF=6m。

6.報(bào)警閥和氣壓罐

廣西柳州鋼鐵廠大禮堂給水環(huán)網(wǎng)壓力≥0.4MPa，但是不穩(wěn)定，報(bào)警閥經(jīng)常誤報(bào)，1994 年拆除后，至今系統(tǒng)安然無(wú)恙。本例供水管網(wǎng)動(dòng)壓達(dá)到0.28MPa 以上，當(dāng)單層或兩層非倉(cāng)庫(kù)非商場(chǎng)多功能建筑采用RS 且配水管徑25 至65mm 控制的RS 比噴規(guī)表8.0.7 中危險(xiǎn)級(jí)放大至32 至80mm 時(shí)，在設(shè)有水流指示器或電接點(diǎn)壓力表匹配的電氣聲（電鈴）光信號(hào)和自噴水泵接合器的條件下，決定取消眾多報(bào)警閥組，甚至不設(shè)氣壓供水設(shè)備。

7.結(jié)語(yǔ)

7.1 原設(shè)計(jì)采用普通直立噴頭約40000個(gè)另加大梁、風(fēng)管、電氣排管、給排水和消防干管等障礙物下方有集水擋板的普通下垂噴頭的10000 個(gè)在內(nèi)，需設(shè)置64 組報(bào)警閥，優(yōu)化后改用下垂RS 僅為10000 個(gè)，不必額外附加障礙物RS，全部取消報(bào)警閥。

7.2 原設(shè)計(jì)按噴規(guī)10.3.2 強(qiáng)條布置了有效調(diào)節(jié)容量為3.2m3 的氣壓設(shè)備占用不少建筑用地，改用RS 后擬布置容量較小的氣壓設(shè)備，經(jīng)研究，RS 主要依托規(guī)程，不考慮氣壓設(shè)備。

7.3 通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)提醒了起草人，在修訂規(guī)程時(shí)，注意補(bǔ)充有關(guān)報(bào)警閥或氣壓設(shè)備的內(nèi)容。

7.4 以本工程為例，進(jìn)行簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)對(duì)比，舊方案普通直立4 萬(wàn)加下垂有擋水板噴頭1萬(wàn)共5 萬(wàn)個(gè)，可買到單價(jià)僅為5 元/個(gè)山寨版劣質(zhì)便宜貨僅25 萬(wàn)元，而RS 為144 元/個(gè)較貴，RS 方案1 萬(wàn)個(gè)達(dá)144 萬(wàn)元是仿造品25 萬(wàn)元的5.76 倍，兩者差119 萬(wàn)元。但若估計(jì)被漏算的1 萬(wàn)個(gè)擋水板5 萬(wàn)元，被忽略的DN25 豎支管1 萬(wàn)m 和附加橫支管1 萬(wàn)m 共2 萬(wàn)m 花費(fèi)30 萬(wàn)元，補(bǔ)充64 組報(bào)警閥16 萬(wàn)元，氣壓設(shè)備3 萬(wàn)元，再按報(bào)警閥間占用車位5 部與氣壓設(shè)備間占用1 部共6部，以20 萬(wàn)元/部定額合計(jì)120 萬(wàn)元，以上5+30+16+3+120=174（萬(wàn)元）＞144。考慮連接眾多報(bào)警閥進(jìn)出口主管及噴頭間距3m 密布導(dǎo)致配水干管大幅度增加的因素，不言而喻是RS優(yōu)于普通噴頭。據(jù)施工單位認(rèn)真預(yù)算，RS 系統(tǒng)耗資2016 萬(wàn)元是舊方案2880 萬(wàn)元的70%，從科學(xué)管理角度看，RS 系統(tǒng)的確維修費(fèi)用低廉，省錢省事，比無(wú)熄滅火舌功能形同虛設(shè)的舊方案更優(yōu)；RS 系統(tǒng)免去自噴主泵，解決了水池容量缺口問(wèn)題。

[1]自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范,GB50084-2001(2005 年版)

[2]梁佩宇.旋轉(zhuǎn)噴頭n 和普通噴頭K值淺析,全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)41 屆技術(shù)交流會(huì)論文集，2013 年11 月13～15 日廣州：216-219

[3]旋轉(zhuǎn)型噴頭自動(dòng)滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程,CECS 213-2012

[4]陳耀宗.建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè),中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994 年4 月；958