自喷系统水力计算

范围内的喷水强度是
[0.94+(2.02-0.94)+0.94+(2.02-0.94)]×60/46.24＝5.24L/min.m2<6.8 L/min.m2
所以最不利点喷头工作压力 0.05MPa 不能满足规范要求，经多次试算后，最不利点喷头
工作压力取 0.09MPa，计算结果如下表：
前 后 流量 调整 q 管径 流速 坡度 管长
再按最不利点喷头工作压力 0.09MPa 进行计算，结果见下表：
前 后 流量 调整 q 管径 流速 坡度 管长 流量 管件 计算 水损 前压 编 编 (l/s) (l/s) (DN) (m/s) (MPa/m) (m) 系数 当量 管长 (MPa) (MPa)
号号 1 2 1.26 2 3 2.71 3 4 4.28 4 5 6.09
1、最不利点喷头工作压力的确定
规范要求不得小于 0.05MPa，且需经水力计算确定。本例先取 0.05MPa，用水力计算软
件计算结果见下表：
前 后 流量 调整 q 管径 流速 坡度 管长 流量 管件 计算 水损
前压
后压
编 编 (l/s) (l/s) (DN) (m/s) (MPa/m) (m) 系数 当量 管长 (MPa) (MPa) (MPa)
(m) (m) 25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 40 2.16 0.00327 3.40 80 2.70 6.10 0.0200 0.1179 40 3.40 0.00814 3.40 80 2.40 5.80 0.0472 0.1379 50 2.87 0.00411 3.40 80 3.40 6.80 0.0280 0.1851
编 编 (l/s) (l/s) (DN) (m/s) (MPa/m) (m)
号号
1 2 1.26
25 2.38 0.00698 3.40
2 3 2.71
32 2.86 0.00690 3.40ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 4 4.37
40 3.48 0.00851 3.40
4 5 6.29
40 5.01 0.01762 3.40
5 6 8.04 6 7 8.04 7 8 16.18 8 9 24.45
50 3.79 0.00716 1.70 80 3.10 4.80 0.0344 0.2131 80 1.62 0.00075 3.40 80 5.35 8.75 0.0066 0.2475 100 1.87 0.00070 3.40 80 6.90 10.30 0.0072 0.2541 100 2.82 0.00160 3.40 80 6.10 9.50 0.0152 0.2613
号号
(m) (m)
1 2 0.94
25 1.78 0.00388 3.40 80 0.60 4.00 0.0155 0.0500 0.0655
2 3 2.02
32 2.13 0.00383 3.40 80 2.00 5.40 0.0207 0.0655 0.0862
3 4 3.26
40 2.59 0.00473 3.40 80 2.70 6.10 0.0288 0.0862 0.1151
5 6 8.64
50 4.07 0.00826 1.70
6 7 8.64
65 2.45 0.00216 3.40
7 8 17.47
80 3.52 0.00357 3.40
8 9 26.67
80 5.37 0.00831 3.40
流量 系数
80 80 80 80 80 80 80 80
管件 当量 (m) 0.60 2.00 2.70 2.40 3.40 4.20 5.20 4.60
B1 B2 B2 B3 B3 B4 B4 B5
1.26 2.71 4.37 6.29
25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 0.1179 32 2.86 0.00690 3.40 80 2.00 5.40 0.0373 0.1179 0.1552 40 3.48 0.00851 3.40 80 2.70 6.10 0.0519 0.1552 0.2071 40 5.01 0.01762 3.40 80 2.40 5.80 0.1022 0.2071 0.3093
自喷系统水力计算应注意的几个问题
蓝为平
摘要：对自动喷水灭火系统水力计算过程中最不利点喷头工作压力、管径等几个问题进行探 讨，并提出一些建议，以便确定合理的计算结果。 关键词：自动喷水灭火系统 水力计算 工作压力
在自动喷水灭火系统工程设计中，设计人员对火灾危险级别选定、喷头布置、报警阀控 制喷头数量等很重视，但往往忽视了水力计算，主要有以下几个问题：一是没有根据规范的 流量公式计算，而是以旧规范的作用面积乘以喷水强度来估算系统设计流量；二是系统压力 仅根据建筑高度加上估计的水头损失，而不是根据喷头进行逐点计算；三是认为最不利点喷 头压力应为 0.05MPa（规范要求的最小压力）；四是一味强调配水支管压力不能超过 0.4MPa。 但笔者在工作中发现，根据现行规范公式进行计算得出的压力、流量数值与经验估算或老规 范计算方法均相差较大，最不利点喷头压力也不应简单定为 0.05MPa，配水管压力并非不能 超过 0.4MPa。
现以中危险级Ⅱ级为例，其设计参数为：喷水强度 8L/(min.m2)，计算作用面积 160 m2， 最不利点喷头工作压力不小于 0.05MPa，正方形布置喷头间距不大于 3.4m。先按标准间距布 置喷头，且以规范建议的喷头数采用管径，喷头布置如下图（配水管两边喷头对称布置，实 际作用面积为 173m2）：
A3 A4 4.37
40 3.48 0.00851 3.40 80 2.70 6.10 0.0519 0.1552 0.2071
A4 A5 6.29
40 5.01 0.01762 3.40 80 2.40 5.80 0.1022 0.2071 0.3093
A5 7 8.64 8.84 50 4.07 0.00826 1.70 80 3.40 5.10 0.0421 0.3093 0.3515
B5 8 6.44 6.86 50 3.03 0.00459 1.70 80 3.40 5.10 0.0234 0.1718 0.1953
根据规范，中危险级Ⅱ级最不利作用面积内任意 4 个喷头围合范围内平均喷水强度不小
于 85％的设计强度，即 6.8 L/min.m2。本处计算 4 个喷头，编号为 1、2、A1、A2，它们围合
B5 8 8.64 9.20 50 4.07 0.00826 1.70 80 3.40 5.10 0.0421 0.3093 0.3515
最不利 4 个喷头喷水强度为： [1.26+(2.71-1.26)+1.26+(2.71-1.26)]×60/46.24＝7.03L/min.m2>6.8 L/min.m2，满足规范要 求。 所以中危险级Ⅱ级的最不利点喷头工作压力不应直接取 0.05MPa，而应多次试算。按标 准间距布置的喷头，最不利点喷头工作压力为 0.09MPa，与旧规范 0.1 MPa 的数值相差不大。 笔者理解，规范定 0.05MPa 是考虑到火灾初期系统由高位水箱供水，因客观原因，水箱无法 满足规定压力而确定的数值。 2、管径的确定 前面经试算确定最不利点喷头工作压力为 0.09MPa 后，计算得系统设计流量为 26.67L/S， 作用面积起端（节点 8）工作压力为 0.3985MPa。系统流量与大家经验值差不多，但工作压力 明显偏大。问题出在哪呢？仔细观察计算表发现，局部管道水头损失太大，如节点 4、5 间损 失居然达到 0.1MPa，很明显是管径偏小造成的。这说明按规范推荐的管径并不合理，为了节 约管材而造成水头损失增大，并进而造成水泵扬程增大、功率增大，不经济也不科学。笔者 对部分管径进行了调整，见下图。
A3 A4 4.28
40 3.40 0.00814 3.40 80 2.40 5.80 0.0472 0.1379 0.1851
A4 A5 6.09
50 2.87 0.00411 3.40 80 3.40 6.80 0.0280 0.1851 0.2131
A5 7 8.04 8.15 50 3.79 0.00716 1.70 80 3.10 4.80 0.0344 0.2131 0.2475
现对自喷系统水力计算进行举例说明，因出现分歧的地方主要是作用面积内的计算结果， 所以本文仅比较作用面积内的计算过程。首先按理论间距布置喷头，再根据计算结果对管径、 喷头压力进行比较、调整，最后以实际工程进行核算，以期找出合理的管径、压力。根据不 同建筑类型，自喷系统分为 6 个危险级别，民用建筑设计中经常遇到的有轻危险级、中危险 级Ⅰ级、Ⅱ级。
后压 (MPa)
0.1179 0.1379 0.1851 0.2131 0.2475 0.2541 0.2613 0.2764
A1 A2 1.26
25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 0.1179
A2 A3 2.71
40 2.16 0.00327 3.40 80 2.70 6.10 0.0200 0.1179 0.1379
4 5 4.69
40 3.73 0.00979 3.40 80 2.40 5.80 0.0568 0.1151 0.1718
5 6 6.44
50 3.03 0.00459 1.70 80 3.40 5.10 0.0234 0.1718 0.1953
6 7 6.44 7 8 13.02 8 9 19.88
65 1.83 0.00120 3.40 80 4.20 7.60 0.0091 0.1953 0.2044 80 2.62 0.00198 3.40 80 5.20 8.60 0.0170 0.2044 0.2214 80 4.00 0.00461 3.40 80 4.60 8.00 0.0369 0.2214 0.2583
后压 (MPa)
0.1179 0.1552 0.2071 0.3093 0.3515 0.3678 0.3985 0.4650
A1 A2 1.26
25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 0.1179
A2 A3 2.71
32 2.86 0.00690 3.40 80 2.00 5.40 0.0373 0.1179 0.1552
A4 A5 4.69
40 3.73 0.00979 3.40 80 2.40 5.80 0.0568 0.1151 0.1718
A5 7 6.44 6.59 50 3.03 0.00459 1.70 80 3.40 5.10 0.0234 0.1718 0.1953
B1 B2 0.94
25 1.78 0.00388 3.40 80 0.60 4.00 0.0155 0.0500 0.0655
B2 B3 2.02
32 2.13 0.00383 3.40 80 2.00 5.40 0.0207 0.0655 0.0862
B3 B4 3.26
40 2.59 0.00473 3.40 80 2.70 6.10 0.0288 0.0862 0.1151
B4 B5 4.69
40 3.73 0.00979 3.40 80 2.40 5.80 0.0568 0.1151 0.1718
A1 A2 0.94
25 1.78 0.00388 3.40 80 0.60 4.00 0.0155 0.0500 0.0655
A2 A3 2.02
32 2.13 0.00383 3.40 80 2.00 5.40 0.0207 0.0655 0.0862
A3 A4 3.26
40 2.59 0.00473 3.40 80 2.70 6.10 0.0288 0.0862 0.1151
计算 管长 (m) 4.00 5.40 6.10 5.80 5.10 7.60 8.60 8.00
水损 (MPa)
0.0279 0.0373 0.0519 0.1022 0.0421 0.0164 0.0307 0.0664
前压 (MPa)
0.0900 0.1179 0.1552 0.2071 0.3093 0.3515 0.3678 0.3985