防火分隔水幕系統設計計算過程介紹

曹梅花，彭彬

（中冶京誠工程技術有限公司水務工程咨詢設計部，北京 100176）

0 引言

對建筑物來說，防火分隔水幕起到了防火墻的作用，在做防火分隔水幕設計時發現規范點比較多，但計算過程不詳細，此文結合工程實例詳細整理了《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2017和《自動噴水滅火設計手冊》其中關于系統組成、設計計算，噴頭布置等相關規定，規范中沒有詳細的計算噴頭間距的辦法，本文整理了相關論文及手冊上的計算噴頭間距的辦法，并對圖集上噴頭的布置進行了分析。

1 防火分隔水幕系統規范要求介紹

防火分隔水幕系是密集噴灑形成水墻或水簾對防火分區處的孔洞進行封堵，主要用于阻擋火災和煙氣在防火分區孔洞處蔓延[1,2]。規范中對防火分隔水幕用于尺寸、水幕的噴頭布置、采用噴頭形式、供水泵和開啟雨淋閥進行了規定，詳見規范（5.0.14、6.1.5、6.2.1、6.4.1、7.1.16、9.1.8、10.4.1、11.0.3）條。

2 工程實例設計計算過程詳述

某特鋼深加工項目拉絲車間（火災危險等級：中危險Ⅱ級）15m長×3.6m高的洞口需設防火分隔水幕（見圖1）。

2.1 噴頭布置間距計算

噴頭布置間距有以下三種方法：

方法一：依照自噴滅火規范GB50084-2017 5.0.14選定系統的設計基本參數表，噴水強度、噴頭工作壓力：

防火分隔水幕：噴水強度選擇qu=2（L/s·m）噴頭工作壓力選擇：P=0.1（MPa）

持續噴水時間3h（同防火墻時間）。

根據圖集選ZSTKP-15型開式灑水噴頭，流量系數K=80，

其中M表示噴頭布置排數。

方法二：可以查下表1確定

表1 噴頭流量及間距對照計算[3]

從表1看出，在噴頭工作壓力0.1-0.2MPa，噴頭流量系數采用K=80或115，滿足水幕線性噴水強度2（L/s·m）時,噴頭間距在1.33m～2.71m，這與圖集（02S406/35）所要求的噴頭間距不小于2.4m不相符，如果按噴頭間不小于2.4m布置，在噴頭工作壓力小于等于0.15MPa時系統噴水強度不能滿足規范要求。關于“噴頭間距不小于2.4m”這一數據出現在自噴滅火規范7.1.2條：“直立型、下垂型噴頭的布置，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，應根據系統的噴水強度、噴頭的流量系數和工作壓力確定，并不應大于表7.1.2的規定，且不應小于1.8m”[4]。究其原因，自噴滅火規范的這一規定是為避免噴頭噴水范圍影響相鄰的噴頭感熱并動作，而水幕系統為開式系統，噴水出水不受相互噴水范圍的影響，圖集中這一設計標準值得商榷，在實際中應按滿足噴水強度來確定噴頭間距。

方法三：參照《自動噴水滅火系統設計手冊》P244中表防火分隔水幕噴頭的布置間距[2]。

經比較，選擇方法一確定防火分隔水幕噴頭的布置間距，按照實際中滿足噴水強度來確定噴頭間距最貼合實際需要，并畫出開式灑水噴頭的布水曲線圖校核布置間距是否合適。

2.2 防火分隔水幕系統設計流量

因水幕系統啟動時所有噴頭同時噴水：

設計流量

QS=24×1.3L/s=31.92 L/s （4）

用強度計算的設計流量

QS=2(L/s·m)×15m=30 L/s （5）

2.3 管道管徑的確定

管道管徑與噴頭數的要求：系統應符合設計要求但不應超出下表2的規定。

根據表2定管道管徑，在圖紙上布置噴頭。

表2 管徑與控制標準噴頭數對照表[2]

2.4 水泵揚程的計算

依據《自動噴水滅火系統設計規范》9.2.4，水泵的供水壓力應按下式計算：

H=5m（位差）+15m（沿程損失）+10m（噴頭工作壓力）+5m（水泵損失）=35m。

選消防泵：流量=30L/s，揚程35m。

2.5 兩排噴頭間距的確定

根據規范要求：噴頭的布置，為了保證防火隔斷的效果應保證分隔水幕的寬不小于6m。而規范中未說明“水幕的寬度不小于6m”是要求開口部位兩側任意高度上還是最寬處或平均寬度，這給工程設計帶來不確定性[5,6]。設計時，首先畫出開式灑水噴頭的布水曲線圖，可以參見國標圖集《自動噴水與水噴霧設施安裝》（02S406），如下圖2，如要做到整個開口部位數目寬度均達到6m，在相鄰噴頭噴水在洞口平面最低交點D點位于開口部位頂端時，噴頭距洞口中心線的距離B1即可確定。水幕的寬度為D點水平線與開式灑水噴頭的布水曲線交點的水平距離。若滿足不小于6m即可，不滿足則調整噴頭的安裝高度直到滿足。

圖2 開式灑水噴頭的布水曲線圖

在某些特殊情況下，噴頭安裝高度不滿足設計要求時，為保證被保護的開口上部不出現空隙，可以減小噴頭布置間距，或減小噴頭距墻面距離，減小布置間距會增大噴水強度，增加設計流量，而減少噴頭距墻面距離時，洞口上端部分區域水幕寬度將會小于6m，從防火角度來看，如果噴頭布置滿足了水幕系統噴水強度，開式灑水噴頭沿被保護的洞口布置成2排，將整個開口部位均可以置于水幕保護范圍內，起到了防火分隔的作用。

2.6 設置水泵適配器

每個水泵接合器流量按照10-15L/s計算，本工程設計流量30L/s，所以選擇2臺SQB150-A型水泵接合器。

2.7 噴頭的備品數量

本工程選擇開式普通型灑水噴頭（ZSTKP-15 K=80）24個，根據規范要求備用噴頭選擇開式普通型灑水噴頭（ZSTKP-15 K=80）10個數量。

3 結語

在做防火分隔水幕設計時發現規范點比較多，但計算過程不詳細，此文整理了《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2017和《自動噴水滅火設計手冊》的相關規定，設計時可以直接參考此文中的規范進行，規范中沒有詳細的計算噴頭間距的辦法，本文整理了相關論文及手冊上的計算噴頭間距的辦法，并提供了噴頭間距的確定方法，并分析了圖集上噴頭的布置疑問，通過工程實例詳細地分析了過程。