自动喷水灭火系统的水力计算研究.docx

自动喷水灭火系统的水力计算研究

摘要：根据国外自动喷水灭火系统水力计算的发展，国内普遍采用“矩形面积-逐点法”进行水力计算。但是，在大量的实际工程项目中，最不利作用面积内的喷头布置呈不规则形状。针对此，笔者采用“精确计算法”，研究最不利作用面积呈不规则形状时，以验证“矩形面积-逐点法”进行水力计算能否满足设计要求。
关键词：自动喷水灭火系统水力计算不规则形状

Thehydrauliccalculationofthesprinklersystem
WangZong-wei
(Jiangsuprovincearchitecturaldesignandresearchinstituteco.,LTD,Nanjing,210019)
Abstract:Accordingtothedevelopmentoftheautomaticsprinklersystemhydrauliccalculationabroad,domesticwidelyusedthe"rectangulararea-pointbypoint"forhydrauliccalculation.But,thenozzlearrangementofthemostunfavorableeffectareahadshowedirregularshapeinalotofpracticalengineeringproject.Forthis,theauthorstudiestheirregularshapeofthemostunfavorableeffectareaby"precisecalculationmethod",toverifythatthe"rectangulararea-pointbypoint"inthehydrauliccalculationcanmeetthedesignrequirements.
Keywords:automaticsprinklersystem；hydrauliccalculation；irregularshape
《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001中8.0.5条规定：管道的管径应经水力计算确定。水力计算是自动喷水灭火系统设计的核心部分，正确、合理的水力计算对保证系统正常运行、确保系统具有最佳的经济性和适用性有着重要作用[1]。
1国内外水力计算现状
1.1国外的水力计算方法
英国《自动喷水灭火系统安装规则》BS5306-Part2-1990[2]规定：应由水力计算确定系统最不利点处作用面积的位置，且配水管计算应保证最不利点处作用面积内的最小喷水强度符合规定；美国《自动喷水灭火系统安装标准》NFPA13[3]规定：对于所有按水力计算要求确定的设计面积应是矩形面积，且要求作用面积内每只喷头在工作压力下的流量，应能保证不小于最小喷水强度与1个喷头保护面积的乘积；德国《喷水装置规范》（1980年版）规定：首先确定作用面积的位置，然后求出作用面积内的喷头数，且要求各单独喷头的保护面积与作用面积所有喷头的平均保护面积的误差不超过20%[4]。
1.2国内的水力计算方法
目前，国内的自动喷水灭火系统管道的水力计算法有作用面积法和特性系数法两种计算方法。作用面积法考虑到实际火灾发生时一般只是开启少数几个喷头，此时系统的出水量远远小于设计流量，系统水头损失较小，喷头处实际水压和流量满足要求。而特性系数法进行水力计算时，系统中除最不利点外的任意一个喷头的喷水量或任意相邻四个喷头处平均出水量，均超过设计流量。
2水力计算分析与研究
2.1水力计算分析
蓝为平等[5]通过对自喷系统水力计算实例进行分析，比较特性系数法和作用面积法计算得到的系统设计流量，认为自喷系统水力计算应该采用特性系数法。然而，中国电力安全管理网中的《中危险级自喷系统的管网设计计算》曾提到：实际发生火灾时，一般都是火源点成辐射状向四周蔓延，只有失火区上方的喷头才会动作，而特性系数法是按喷头逐个动作计算，不符合火灾发生的规律。因此，我国现行规范GB50084-2001(2005版)要求采用“矩形面积-逐点法”进行水力计算。此方法科学严谨，符合火灾实际情形，也是欧美等国家的通行算法，更加合理和安全。
但是，若在自动喷水灭火系统设计时，最不利作用面不呈矩形，作用面积内的喷头布置呈树状分布，直接套用“矩形面积-逐点法”进行水力计算是否会引起较大误差。针对此，笔者采用樊建军等[6]提出的喷头呈不规则布置自动喷水灭火系统水力计算方法，即“精确计算法”进行严密计算，研究最不利作用面积内喷头不规则布置时，若采用“矩形面积-逐点法”对自动喷水灭火系统水力计算结果的影响。笔者选取青岛“东海路9号”行政商务酒店塔楼最不利作用面积内的喷头作为研究对象，因其内的喷头完全呈不规则布置，很具有代表性。