自動噴水滅火系統噴頭布置和末端試水裝置探討

陳勇攀

(福建建龍工程咨詢有限公司　福建廈門　361012)

?

自動噴水滅火系統噴頭布置和末端試水裝置探討

陳勇攀

(福建建龍工程咨詢有限公司福建廈門361012)

詳細分析了自動噴水滅火系統噴頭布置和末端試水裝置結構及其性能，并根據工程實踐得失和理論計算，指出其弊端，提出改進設想。

自噴；噴頭布置；末端試水裝置

0　引言

自動噴水滅火系統，是當今世界上公認的最為有效的自救滅火設施，是應用最廣泛、用量最大的自動滅火系統。本文從《自動噴水滅火系統設計規范》(GB 50084—2001)出發，結合對自噴滅火系統的學習和認識，對噴頭布置、末端試水裝置進行了分析和探討。

1　噴頭布置

《自動噴水滅火系統設計規范》[1](以下簡稱“噴規”)中對噴頭布置主要從噴頭間距、噴頭設置場所及噴頭與障礙物間距等作了明確規定。噴頭的布置，應滿足噴頭的水力特性和布水特性要求，應不超出最大保護面積。噴頭應設在頂板或吊頂下易于接觸到火災熱氣流的位置，有利于均勻灑水和滿足設計噴水強度要求。

(1)正方形布置如圖1，噴頭間距按AB=2R·cos45°計算(R為計算噴水半徑)。

(4)同一跟配水支管上噴頭的間距及相鄰配水支管的間距可根據噴水強度、噴頭的流量系數和工作壓力按上述方法確定，并不應大于下表規定，且不宜小于2.4m。

表1　同一跟配水支管上噴頭的間距及相鄰配水支管的間距

(5)走廊噴頭布置如圖2，此時噴頭間距AB=2AC，通過AC2=R2-CD2計算出AC，保證走廊不留空白。

(6)部分設計圖紙的噴淋布置可能帶有更多的主觀性，布置時更多的可能只是考慮間距是否符合規范的要求，并沒有按照上述方法通過計算來布置，這樣可能導致噴頭數量增加。筆者以為可以根據發生火災部位不同，各部位噴頭開啟時的壓力也將不同而靈活調整噴頭間距，力求在保證一致的噴水強度下做到節約噴頭數量。

(7)噴頭的布置往往因人而異，雖然布置都符合規范[1]要求，如圖3、圖4,但圖3的布置，較之圖4美觀且灑水更加均勻。

圖3與圖4的布置，不同之處在于支管與橫干管的連接方式。很顯然，圖3所示的2、3支管的水力條件是相同的，1、4支管的水力條件也是相同的。相比較而言，圖4的各支管水利條件均不一樣，布水均勻性顯然不如圖3。

其次，以作用面積法和特性系數法來計算圖3與圖4的流量和水損，詳見表2～表5。

圖3噴淋布置一

表3　圖4作用面積法

表4　圖3(特性系數法)

表5　圖4(特性系數法)

從表2～表5中可以看出，兩種布置方式采用作用面積法來計算時，流量顯然是相同的，但圖3布置方式的水損略小于圖4水損，若取160m2作用面積，該差值將變大。若采用特性系數法進行計算，圖3布置方式的流量和水損均小于圖4布置方式。

可見，圖3的布置方式不僅灑水均勻性好于圖4的布置方式，而且流量和水損也較圖4的小，這對選擇噴淋泵是有利的。

需要說明的是，如果綜合考慮各種因素，以上比較是具有一定局限性的，因為管路長度已不再一樣，表6為兩種布置方式從管路、管徑進行比較。

表6　管路比較

從表6可見，雖然圖3布置方式在噴淋系統的角度來考慮優于圖4，但從經濟的角度考慮，卻是圖4的布置方式更節省投資。

2　末端試水裝置

《噴規》[1]對末端試水裝置作了明確的規定：每個報警閥組控制的最不利點噴頭處，應設末端試水裝置；末端試水裝置應由試水閥、壓力表以及試水接頭組成。試水接頭出水口的流量系數，應等同于同樓層或防火分區內的最小流量系數噴頭。末端試水裝置的出水，應采取孔口出流的方式排入排水管道。

《噴規》[1]條文說明了末端試水裝置的作用：為了檢驗系統的可靠性，測試系統能否在開放一只噴頭的最不利條件下可靠報警并正常啟動，要求在每個報警閥的供水最不利點處設置末端試水裝置。末端試水裝置測試的內容，包括水流指示器、報警閥、壓力開關、水力警鈴的動作是否正常，配水管道是否暢通，以及最不利點處的噴頭工作壓力等,并給出了示意圖(見圖5)。

筆者覺得試水實驗僅在驗收，檢查系統是否能正常工作的情況下才進行，圖5的截止閥處于常閉狀態。如果改成圖6所示，表后閥門常閉，但表前閥門常開，如果再安裝上帶電的接點控制開關的壓力表，則不僅可以將最不利噴頭處壓力P顯示在消控中心，而且還可以起到監測報警的作用(見圖7)。

顯然，圖7的末端試水裝置是采用圖6的安裝方式。由于濕式報警閥前后壓力P1=P2，其中P1=H-H1，P2=P1=H2+P(P為壓力表讀數)

可見，準工作狀態時P=H3，若設有穩壓力裝置時，P=H3+H′(H′為穩壓泵揚程)；發生火災時，報警閥被沖開，最不利噴頭和水箱斷面列伯努力方程有：

(1)

P′為發生火災噴頭開啟但噴淋泵未啟動前壓力表讀數。此時P′

如果采用圖6方式安裝末端試水裝置，且壓力值P顯示于消控中心，那么可以很方便地知道最不利噴頭的壓力情況，平時顯示為P，如果P逐漸下降，那么意味著可能發生了火災。當噴淋泵啟動后，P應迅速升高至最不利噴頭設計壓力或更高。

如果P1略大于P2報警閥就被沖開，雖然能及時報警，但也容易引起誤報；如果P1與P2差值較大時仍未開啟，那么發生火災時候就不能及時報警。基此，筆者以為，應該確定一個標準報警流量，以避免誤報。(其實，據有關市場信息，部分廠家已開始研制新一代水力控制雙級濕式報警閥產品，以徹底解決誤報警問題。)

末端試水裝置的試水接頭是一個標準的放水口，它的流量系數應與報警閥控制的樓層或防火分區分內的最小流量系數噴頭的參數相同，末端試水裝置的出水量與壓力的關系也應和噴頭一致。

從表7和表8中可以看出，在采用K=80 的標準噴頭時，工作壓力為0.05MPa時，水流指示器報警，但報警閥可能報警也可能不報警。只有當工作壓力≥56.25KPa時，出流量≥1L/s，才一定能連續報警。如果采用0.05MPa壓力，雖然可以通過調整噴頭間距減少噴頭保護面積來達到規范要求的噴水強度，但不能保證最利噴頭打開后能及時報警和啟動噴淋泵。所以在未發生火災時，壓力表的讀數應至少≥56.25kPa+hf+v2/2g。

hf-最不利噴頭開啟下，噴淋泵或消防水箱到最不利噴頭的水頭損(取大值)；

v-最不利噴頭開啟下，該處管徑的流速(m/s)。

也就是說，為了保證火災發生、最不利噴頭開啟后仍有保持它能連續報警的最低壓力為56.25kPa。

表7　報警閥性能與流量的關系

表8　噴頭工作壓力和流量

設計是按作用面積內噴頭全部開啟來選擇噴淋泵流量的，那么當用末端試水裝置來檢驗水流指器、報警閥、壓力開關、水力警鈴能否正常工作時，相當于只開啟一個噴頭，此時壓力肯定大于設計壓力，此時發生報警并不能檢驗報警閥等部件的靈敏程度，這時可按圖6所示來調節表前閥門，使壓力分別顯示為0.056MPa和0.10MPa，前者用于檢驗報警閥在最小應當報警流量下能否正常報警，后者用于檢驗實際噴頭開啟后的流量。另外，調節閥門使壓力表讀數為0.022MPa時，檢驗水流指示器是否能正常報警。

如果只設表前閥門，在準工作狀態時，處于常閉狀態，壓力表顯示0，不能隨時反映最不利噴頭處的壓力。如果增加表后閥門，準工作狀態時為常閉，表前閥門常開，壓力表便可隨時顯示壓力值。也就是表前閥門起調節作用，表后閥門作啟閉閥。如果采用點接點壓力表將壓力值顯示在消控中心，并設定0.056MPa為報警壓力，則使末端試水裝置不僅可用于檢驗部件能否正常工作，還可用于監測報警。

3　結論

(1)噴頭布置，在符合《噴規》前提下，可以通過科學安排，使之布置美觀且灑水更均勻，減少水損。

(2)基于水流指示器能否正常報警是關鍵，如果采用點按點壓力表，設定相應的壓力值并顯示于消控中心，則可使末端試水裝置既能檢測部件工作，又可及時預測報警。

[1]GB 50084—2001 自動噴水滅火系統設計規范[S].

陳勇攀(1979.5-)，男，工程師，主要從事建筑給排水方向的設計。

To inverstigate the system arrangement of nozzle device and terminal water sprinkler

CHENYongpan

(Fujian Jianlong Engineering Consulting Co.,Ltd, Xiamen 361012)

The sprinkler system, as the world's most effective self-help fire extinguishing facilities, is the most widely used and the largest amount in all automatic fire extinguishing systems. From the Code of Design for Sprinkler System(GB50084-2001), combined with learning and understanding this system, theoretical analysis and discussion is made in this paper to sprinkler disposal and end water testing device.

Sprinkler system；Sprinkler disposal；End water testing device

陳勇攀(1979.05-)，男，工程師。

E-mail:21451676@qq.com

2015-01-21

TU998.1

A

1004-6135(2016)02-0113-04