给排水消防设计中几个需要防微杜渐的问题

给排水消防设计中几个需要防微杜渐的问题

郭娟

宁夏路达施工图审查有限公司 宁夏 银川 750001

摘要：本文通过计算，讲述了如何确定自喷系统最不利点喷头的工作压力，以及如何确定室内消火栓按消防水带行走直线距离计算、且保证同一平面2支消防水枪的2股充实水柱同时到达任何部位的前提下的布置间距。

关键词：自喷系统；最不利点喷头工作压力；室内消火栓；布置间距

1 自喷系统最不利点喷头工作压力的确定

自动喷水灭火系统做为灭火效率最高的灭火系统之一，越来越多的被应用到工业和民用建筑中，其设计的安全性、可靠性、经济性都是设计人员应该重视的课题。在平时的工作中，系统水力计算大多通过软件计算，且不说软件跟新能否跟上新规范的发展速度，如果边界条件设定有误的话，计算结果必然是错误的，不符合工程实际的，这就会造成系统压力和流量过大或过小的问题。自喷系统最不利点喷头工作压力是一个非常重要的设计参数，关系到系统压力、流量的计算，影响着消防泵的选用、管道压力等级的选取等，现就自喷系统最不利点喷头工作压力水力计算给出一个比较合理、经济的算法。

《自动喷水灭火系统设计规范》5.0.1条注规定：系统最不利点处洒水喷头的工作压力不应低于0.05MPa；9.1.5条规定：系统设计流量的计算，应保证任意作用面积内的平均喷水强度不低于本规范表5.0.1、表5.0.2和表5.0.4-1~表5.0.4-5的规定值。最不利点处作用面积内任意4只喷头围和范围内的平均喷水强度，轻危险、中危险级不应低于本规范表5.0.1规定值的85%；严重危险级和仓库危险级不应低于本规范表5.0.1和表5.0.4-1~表5.0.4-5的规定值。

软件进行水力计算的第一步就是输入最不利点喷头的工作压力，所以最不利点喷头工作压力是自喷系统水力计算的基础数据，其值过大，则最终计算的系统压力和流量偏大，从而造成所选水泵流量、扬程过大，采用管材压力等级提高，消防水池容积增加等，使得工程造价增大，造成不必要的经济、能量浪费。从系统的安全性讲，最不利点喷头工作压力过大甚至会造成减压孔板计算错误，从而导致底层喷头流量增大，流速增大，管道震动增强，使得管道损坏，消防水池储水量不足一小时用量。

所以说，最不利点喷头工作压力的计算很关键，下面通过具体实例举例说明最不利点喷头工作压力的两种计算方法。

现先给出两个计算公式：

（1）q=η.SIR.A喷头

式中：q ——最不利点喷头流量（L/min）；

η ——修正系数，轻危险、中危险级取85%，严重危险级和仓库危险级取1；

SIR ——喷水强度（L/min.m²）;

A喷头——最不利点喷头的保护面积（m²）。

（2）q=K√10P

式中：q ——喷头流量（L/min）；

P ——喷头工作压力（MPa）；

K ——喷头流量系数。

以某地下车库为例，湿式系统，中危险II级，喷水强度8 L/min.m²，作用面积160 m²，喷头流量系数80，喷头布置间距为b=3.3m，c=2.8m，计算最不利点喷头工作压力。

方法一：

1）根据平面布置，确定最不利点喷头的实际保护面积A喷头=3.3m*2.8m=9.24 m²；

2）带入公式q=η.SIR.A喷头，求得最不利点喷头流量q初算=0.85*8*9.24=62.832 L/min；

3）将最不利点喷头流量q初算带入公式q=K√10P，求得最不利点喷头初算压力P初算=0.062MPa；

4）此时P初算=0.062 MPa ＞0.05 MPa,则最不利点喷头工作压力P=P初算=0.062 MPa。

若P初算≤0.05 MPa,则最不利点喷头工作压力P=0.05 MPa。

方法二：

也可先按《自动喷水灭火系统设计规范》9.1.5条校验：

1）将P=0.05 MPa带入公式（喷头流量公式），计算出最不利点喷头流量q=56.57 L/min；

2）将q=56.57 L/min代入公式q=η.SIR.A喷头，计算出最不利点喷头保护面积A喷头=8.31 m²；

3）此时，喷头的实际保护面积A=9.24 m²＞8.31 m²，应先计算喷头的实际保护面积

4）然后将喷头的实际保护面积A喷头带入公式q=η.SIR.A喷头，求得最不利点喷头流量q，从而求得最不利点喷头压力P，后续计算同方法一3、4步。

方法一计算比较直接，计算量较少，适用于先布后算的情况；方法二计算较繁复，计算量大，适用于先算后布的情况，实际工程中可根据需要选用。

下表给出自喷湿式系统中危险II级不同布置间距时的最不利点喷头工作压力计算结果:

供大家参考：

（注：最不利点喷头保护面积≤8.28m时，最不利点喷头工作压力可直接采用0.05MPa；最不利点喷头保护面积＞8.28m时，最不利点喷头工作压力需要计算；0.097MPa为自喷湿式系统中危险II级最不利点喷头工作压力最大临界值。）

综上所述，影响最不利点喷头工作压力的因素实际上是最不利点喷头的保护面积（或者说是喷头的布置间距），最不利点喷头的保护面积（或喷头的布置间距）越大，最不利点喷头工作压力越大（危险等级越大，最不利点喷头工作压力越大，相关计算读者有兴趣可自行计算）。因此，实际工作中水力计算时，最不利点喷头工作压力不可随意根据规范规定值贸然取值，而是应通过计算确定。

2室内消火栓布置间距

笔者在实际工程中接触过不少关于消防给水的设计图纸，消防给水的设计内容纷繁复杂，虽国家规范对众多内容均有相关规定，但“一千个读者便有一千个哈姆雷特”，许多设计人员在执行规范时，尽管面对同一条款，但仍有不同解读。笔者在此就室内消火栓布置间距的问题进行一些粗浅的分析，旨在对有争议或易误解的条款做进一步的阐述，以期广大设计人员能够达成共识。

关于室内消火栓布置的间距，本文主要讨论《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）（注：以下简称《消规》）第7.4.10条中“室内消火栓按2支消防水枪的2股充实水柱布置的建筑物，消火栓的布置间距不应大于30m”这一规定。本条文所指的消火栓布置间距是在消防水带按行走直线距离计算、且保证同一平面2支消防水枪的2股充实水柱同时到达任何部位的前提下的布置间距，而非两个消火栓直接按照30m间距布置，30m只是一个极限最大值。下面举例说明这个问题：

现先给出两个计算公式：

（1）R=K.L_d+L_s

式中：R ——室内消火栓的保护半径（m）；

K ——水带弯曲折减系数，一般取0.8~0.9；

L_d——水带长度（m）；

L_s——消防水枪充实水柱的水平投影（m），Ls=S_K.cosα。

（2）S=√R²-b²

式中：S ——室内消火栓间距（m）；

b ——消火栓最大保护宽度（m），由图得。

以某高层酒店为例，如图1所示，层高3.3m，两股水柱同时到达，消防水枪充实水柱S_K=13m，由图知，消火栓最大保护宽度b=9.73m。

图1

1）计算室内消火栓保护半径R=K.L_d+L_s=(0.8~0.9) *25+13* cos45⁰=29m~31.7m;

2）消火栓间距S=√R²-b²=√（29~31.7）²-9.73²=27.3m~30.2m。

此计算过程充分说明两个消火栓的布置间距最大为30m，但要同时保证同一平面2支消防水枪的2股充实水柱同时到达任何部位，还应按照消火栓的计算保护半径，及消防水带的直线行走距离来确定消火栓的设置位置。

如图1所示，1#消火栓毫无疑问能够满足对尽端房间最远点的保护，那么第2股充实水柱按照消防水带的直线行走距离及消火栓的计算保护半径确定，则应在图1中的2#消火栓位置，由图中测量得2#消火栓至尽端房间最远点的实际行走距离为31.7m（注：此时2#消火栓是按照计算消火栓保护半径的最大值布置），而此时1#消火栓与2#消火栓的实际间距仅为23.1m。若盲目按照规范规定的最大30m间距布置第2股充实水柱的消火栓位置，如图1中的3#消火栓，则3#消火栓至尽端房间最远点的实际行走距离为38.65m，远远超出了消火栓计算保护半径，3#消火栓根本无法保护到尽端房间最远点，违反规范“同一平面2支消防水枪的2股充实水柱同时到达任何部位”的要求。可见，直接按照30m间距布置消火栓只适用于连廊等类似场所。其他部位消火栓布置方法同上，不再赘述。

消火栓系统是火灾时灭火的重要措施之一，其重要性不言而喻，其布置的合理性直接关乎消防救援的成败，故不可简单粗暴的按照规范规定的极值布置，而是应经计算后再根据工程实际情况合理设计。

结语 自喷系统及消火栓系统是给排水设计的重要内容，消防安全关乎人民生命和财产安全，万不可盲目设计。笔者在平时的工作中发现很多设计人员容易忽视或理解不合理的问题，这些问题能够造成设计浪费、系统不安全的后果，笔者认为只有防微杜渐，才能保证消防设计的安全可靠性，符合国家的消防政策。希望本文能够以点带面，让广大从业者在理解规范时，多一分思考，少一分盲从，做出更多优秀工程。

参考文献：

[1]《自动喷水灭火系统设计规范》 GB 50084-2017，中国计划出版社；

[2]《建筑给水排水设计手册》 （第三版）（上册），中国建筑工业出版社；

[3]《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014，中国计划出版社；

[4]《消防给水及消火栓系统技术规范》图示 15S909

[5]《建筑给水排水工程》，中国建筑工业出版社。