關于影響自動噴水滅火系統噴水強度的均勻性因素的探討

羅衛東

摘 要：為了探究影響灑水噴頭噴水均勻性的因素，筆者就工作壓力、噴頭安裝間距兩方面進行探究。選用三個完全相同的噴頭，進行三組實驗。第一組和第二組保證工作壓力不變，將噴頭之間的距離分別調整為3.0m和3.5m，進行15次噴水實驗；第一組和第三組保證噴頭的間距不變均為3.0m，將工作壓力從0.05MPa逐漸調整為0.20MPa，進行15次實驗。從三組實驗結果來看，噴頭的噴水壓力越大噴水均勻性越差，但是從現有數據來看并沒有呈現出明顯的線性關系；噴頭間距越大噴水均勻性越差。雖然工作壓力和安裝間距對于噴水的均勻性都有影響，但是噴頭集水率均在85%以上，并且集水率隨安裝間距的增加而增加。

關鍵詞：噴水強度；工作壓力；噴頭間距；均勻性

所謂噴水強度即在單位時間內噴頭在單位面積上的噴水量，該參數指標是評判自動滅火噴水系統有效性的重要條件之一。但是只關注噴水強渡往往并不能準確判定一個自動盆里系統的工作效率和滅火能力。在保證噴水強度的基礎上，噴水的均勻性對于滅火效率有著至關重要的決定性作用。在我國現行的《自動噴水滅火系統設計規范》中，雖然規定了噴頭的布置間距以及每個噴頭能夠覆蓋的保護面積，但是對噴頭種類以及工作壓力對噴水強度均勻性的影響并沒有考慮在內。并且在國內外現有的研究中，都沒有關于多只噴頭相互作用對噴水強度以及噴水強度均勻性的影響。因此本文將從工作壓力、噴頭間距以及噴頭種類這三個方面進行探究，旨在能夠在日后的噴淋系統設計中更合理準確的布置噴頭，在火情發生時能夠提升滅火效率。

1 試驗研究

1.1 試驗方案

在噴頭類型的選擇上，只改變噴頭的流量系數。我們分別選擇K80、K115兩種標準噴頭以及K115擴大噴灑面積的EC噴頭。在進行實驗時，需要保證所有噴頭都垂直向下安裝，所有集水盒到天棚頂板的高度相等，均為3米。同時，為了防止噴頭軛臂的位置對灑水分布均勻性產生影響，在安裝噴頭時需要保證所有軛臂都平行于噴頭的配水支管。每次實驗，每個實驗組選擇4個噴頭同時進行實驗，兩個實驗組分別將噴頭的間距設置為3.0m和3.5m，進行實驗。由于實驗結果主要通過集水盒的集水量來體現，因此，需要保證所有的集水盒尺寸相同，這里規定選用500mm*500mm大小的集水盒，并且每個噴頭對應集水盒的安放位置相同。

在探究工作壓力對于噴水強度均勻性的影響時，我們選用K80標準噴頭，將工作壓力分別調整為0.05、0.10、0.15、0.20MPa四個等級。這四個工作強度對應的單位供水量分別225、320、390、455L/min。剩下兩個種類的噴頭也按照這樣的工作強度進行實驗。需要特別注意的是，在試驗過程中，試驗者需要保證實驗室的門窗以及排風系統全部關閉，并且在實驗結束時馬上對集水盒內的水量分布情況進行測量和記錄。前者是防止由于通風而改變水流噴灑方向，后者是為了防止由于蒸發而影響數據測量和記錄。

1.2 試驗結果分析

首先將K115和K115EC兩種噴頭的灑水情況進行對比。從試驗數據中我們不難看出，EC噴頭不光灑水范圍更大，而且布水情況也更加均勻平坦。可以看出EC噴頭相較于標準噴頭來說，對噴水強度均勻性有更好的把控，這一優勢主要歸功于該噴頭濺水盤的特殊設計，同時相較于K115標準噴頭的安裝距離，該噴頭的安裝間距較大。EC噴頭與標準噴頭相比另一個優勢是該噴頭有濕墻功能，防止火勢順著墻體蔓延，能夠更有效的控制火勢的發展和蔓延。在我國現行的《自動噴水滅火系統第12部分擴大覆蓋面積灑水噴頭》中明確要求，EC噴頭需要在火情發生時打濕四周墻壁，并且打濕范圍距離頂棚不能超過1.5米。通過該組對比試驗，我們可以看出，除了安裝間距和工作壓力對噴水強度均勻性能夠產生影響以外，噴頭自身的結構特點和設計特點也不同程度的決定了灑水能力以及使用場所。

上文中筆者提到，布水均勻性和集水率作為衡量噴頭噴水強度的主要指標，對噴水強度的衡量有著重要的指導意義。筆者首先明確了不同類型的噴頭對噴水噴布情況的影響，其次對不同類型的噴頭分別改變噴頭間距以及工作壓力進行探究，對不同工作情況下的數據進行記錄和分析，得出兩者對于噴頭噴水強度均勻性的影響。

工作壓力與水流量成正比，在水流量增加后，我們通過對實驗數據進行計算，得出K115噴頭的方差大約在3-7之間，而K80標準噴頭的方差在10-24之間，很容易看出在工作壓力增大后K115型噴頭的布水均勻性最好，但是從幾組實驗來看，在工作壓力增大時布水均勻性呈現負增長的態勢。以K80標準噴頭為例，當工作壓力為0.10MPa時，噴水壓力均勻性方差為10.5，而當工作壓力增加至0.20MPa時，方差變為24，因此對于K80標準噴頭來說，為了保證一定的噴水強度均勻性，其工作壓力不能超過0.20MPa，最好在0.10MPa至0.15MPa之間。

2 結論及建議

第一，工作壓力以及安裝間距雖然對噴頭的噴水強度均勻性有一定影響，但是不管兩者怎么變化，噴頭的集水率均在85%以上，并且集水率隨著噴頭安裝間距增大而提高，雖然沒有明顯的線性關系，但是可以看到增大的趨勢。一般來說需要擴大覆蓋面積的噴頭往往需要承擔濕墻的功能，因此該類噴頭的布水效果更為均勻平坦，同時灑水的覆蓋范圍也更大。

第二，噴水強度均勻性與工作壓力有著緊密的關系。從總體來看，工作壓力越大，噴水強度均勻性越差。因此在實際布置噴頭時，為了最大限度保證噴頭的噴水強度均勻性，在使用K80標準噴頭時工作壓力盡量保證在0.20MPa以內。

第三，根據不同的實際需求，在選擇噴頭間距的時候要根據噴頭自身的特點來。在同一危險等級下，為了最大限度保證噴水強度的均勻性，設計圖紙的安裝間距為3.0m時，應選擇K80的噴頭，當設計安裝間距為3.0m-3.5m之間是，需要選擇K115標準型或者EC噴頭。

3 結束語

噴頭的噴灑強度均勻性對于噴頭的滅火效率有著至關重要的影響，本文主要從噴頭類型、工作強度以及安裝間距三個方面對其進行了探討和研究，此外，噴頭的安裝高度、安裝方式等方面對于噴水強度均勻性也有這非常直接的影響，筆者會在未來對其他影響因素進行進一步探究，旨在最大限度的完善噴水系統，提高自動噴淋系統在發生火災時的滅火效率，保護人民的生命和財產安全。

參考文獻

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