雨淋灭火系统设计探讨

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雨淋灭火系统，一般安装在发生火灾时火势迅猛、蔓延迅速、火灾危险等级较高的场所。平常设计中，最常见的为湿式自动喷水灭火系统，雨淋系统设计数量相对较少。本文将以深圳某文化艺术中心为例，探讨雨淋系统设计过程及方法。

一、工程概况

本工程为深圳某艺术文化中心，地下室为车库及设备用房，地上建筑功能为影剧院、图书馆、艺术综合楼。剧院992座，二层，建筑面积4641.05平方米；艺术综合楼三层，建筑面积4436.55平方米，图书馆藏书量 30万册，四层，建筑面积7921.98平方米。建筑高度为23.85米。

二、雨淋系统设计

本工程中剧院设座位992座，为中、小型剧场，耐火等级二级。《建筑设计防火规范》GB50016-2006 第8.5.3条第4款规定，特等、甲等或超过1500 个座位的其它等级的剧院和超过2000 个座位的会堂或礼堂的舞台葡萄架下部应设雨淋喷水灭火系统，根据规范，本工程舞台葡萄架可不设雨淋系统，但在和消防主管部门的沟通过程中，主管部门建议根据深圳本地经济条件等实际情况，提高消防保护等级，保护人民群众生命财产安全，故本工程增设雨淋自动喷水灭火系统。

自喷规范规定的最低设计参数：本工程舞台葡萄架下确定火灾危险等级属于严重危险级II级，工程设计在舞台葡萄架下方布设喷头，每只喷头最大保护面积为9m2，喷头最大间距3.0m，设计喷水强度为16L/mim.m2，最大作用面积260m2。

火灾发生时，火灾探测器动作向火灾报警控制器报警消防联动控制器启动电磁阀雨淋阀动作压力开关动作向火灾报警控制器报警消防联动控制器启动雨淋泵喷头喷水灭火。由于雨淋阀动作后，阀后所有开式喷头全部参与喷水灭火，对于火灾蔓延迅速、火灾危险级别较高的场所，灭火效果显著。同时，对于大空间的雨淋系统，如果将整个大空间作为一个雨淋防护分区，考虑全部喷水，系统流量及消防水池容积将会大的惊人，经济上很不合理。因此，将整个大空间合理划分成几个单独的雨淋系统防护分区就显得尤为重要。

划分防护分区主要有2种方式。一种就是每个分区按照规范规定的作用面积（260m2）来划分，某一个防火分区内发生火灾时，控制该分区的雨淋阀开启，这种状态下，雨淋系统设计流量、消防水池容积等为最小；如果火灾发生在2个防护分区的分界线附近，分界线两边的防护分区的雨淋阀同时开启，此时系统流量为2个防护分区同时灭火的流量。另外一种分区方式，就是以规范规定的260m2作为划分防火分区界限的基础，将整个空间划分为几个相互重叠的防护分区，任意一点发生火灾，着火点四周都有喷头参与灭火。每个雨淋阀均单独控制一个防护分区。整个系统就是有多个部分相互重叠的防护分区组合而成。雨淋系统主干管中间一定部位设多个止回阀控制水流在防护分区间作用的范围。

本工程雨淋系统保护面积为746.33m2，采用第二种方法划定防护分区，共设4个防护分区，每个防护分区面积均大于260m2。

详见下图雨淋平面图。

本次工程设计将雨淋阀后干管连接在一起，中间采用6个止回阀，整个大空间划分为4个面积相互重叠的防护分区，每个分区均有一个雨淋阀控制。无论着火点在何处，均可得到雨淋系统的有效保护。如第一分区、第二分区边界处靠近到第一分区发生火灾时，1雨淋阀开启，雨淋保护范围会延伸到第二防护分区内的一排喷头；同理，如果着火点靠近第二防护分区内着火，2号雨淋阀启动，雨淋系统保护范围延伸到第一防护分区内一排喷头，保证防护区边界内火灾处于雨淋系统有效保护之中。如图所示，2、3防护分区作用面积最大，计算其中任何一个防护分区均可。本工程选择第2防护分区作为计算单元。计算参数: 危险等级：严重危险级Ⅱ, 最不利喷头压力(m•H2O):10.0, 喷头同时作用面积(M^^2): 331.50,喷头型号K115喷头。

计算过程如下：公式及参数均以《自动喷水灭火系统设计规范GB 50084-2001》(2005年版)为准。

基本计算公式：

1、 系统流量为作用面积内所有开启喷头流量之和。每个喷头的流量为：

式中：q -- 喷头处节点流量，L/min

P -- 喷头处水压（喷头工作压力）MPa

K -- 喷头流量系数

2、水力坡降：

式中i――每米管道的水头损失（MPa/m）;

V――管道内水的平均流速（m/s）；

dj――管道的计算内径（m），取值按照管道的内径减去1mm确定。

局部水头损失应按照当量法计算。

管段计算如下表。

计算结果:作用面积:331.0平方米，雨淋系统设计总流量取：90 L/s，平均喷水强度:16.20 L/min平方米，入口压力:60 米水柱，雨淋灭火用水量共计324m3，储存在地下室消防水池中。雨淋泵选型：选择2台雨淋泵（一用一备），流量为90L/s，扬程60m。防护分区面积、平均喷水强度均满足规范规定的要求。

三、小结

雨淋系统一般用在大空间、火灾危险等级较高的场所，设计过程中要注意以下几点。

首先要注意防护分区的划分，面积不宜太大，否则对系统流量、水池容积影响太大，造成经济投资不合理。防护分区划分，要考虑着火点位置，避免着火点位于雨淋系统的边缘。

其次，喷头的选择，应根据火灾危险等级相对应的喷水强度，雨淋系统一般都是用在危险等级场所，喷头应选用K115喷头。最不利喷头起点压力应选择0.10MPa压力。如果起点压力选择规范规定的最小值0.05MPa，在满足防护区内喷水强度的前提下，会造成系统末端喷水强度较小，起端喷水强度较大，防护区内喷水不均匀。喷淋干管不宜变径，应按照最大流量统一管径，使得干管水头损失较小，各支管起点压力基本相等，各喷头处流量压力近似相同。

第三，系统水头损失，应按照规范推荐的沿程水头损失和当量法计算的局部水头损失相加。雨淋系统，相比较普通的闭式自动喷水灭火系统，管材所占的建设费用相对较低，主要在于系统的设计流量大小。所以在湿式系统计算过程中，应根据计算结果，不断调整各支管的管径，减少水头损失，使得系统流量、压力满足规范要求。

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