浅淡自喷淋喷头的间距和保护面积
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摘要:本文主要从设计的角度,对自喷淋设计中喷头保护面积的理解提出个人观点,希望同行以及专家们能够不鄙指教。
关键词:喷水强度 保护面积 空白点
《自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2001(2005年版)》(以下简称喷规)5.0.1规定,民用建筑和工业建筑的系统设计参数不应低于表5.0.1的规定。
表5.0.1 民用建筑和工业厂房的系统设计参数
7.1.2规定:直立型、下垂型喷头的布置,包括同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距,应根据系统的喷水强度、喷头的流量系数和工作压力确定,并不应大于表7.1.2的规定,且不宜小于2.4m。
表7.1.2 同一根配水支管上喷头间距及相邻配水支管的间距
2、喷水强度大于8 L/m2•min时,宜采用流量系数K〉80的喷头。
3、货架内置喷头的间距均不应小于2m,并不应大于3m。
在7.1.2的条文说明中,以中危I为例,给出了喷头间距的计算方法,原文如下:
以喷头A、B、C、D为顶点的围合范围为正方形(见图1)每只喷头的25%水量喷洒在正方形ABCD内。根据喷头的流量系数、工作压力以及喷水强度,可以求出正方形ABCD的面积和喷头之间的距离。
当选定喷头流量系数K=80,工作压力0.1MPa时,
中危I下的每个喷头的流量q=K=80L/min
中危I下规定的喷头的最小喷水强度为6 L/m2•min。
因此作用面积S=80/6=13.33m2
正方形的边长为AB==3.65 m
而当喷头的工作压力为0.05MPa时,得出的保护面积为9.43m2,边长为3.07m。(计算过程略)
为了控制喷头与起火点之间的距离,保证喷头开放时间,本规范规定:中危I级场所采用K=80标准喷头时,一只喷头的最大保护面各为12.5m2,配水支管上喷头间和配水支管间的最大距离,正方形布置时为3.6m(表7.1.2)。
将两值进行比较,我们应当注意到,在中危I条件下,K=80的喷头在标准工作状态下(即工作压力0.1MPa)时,不仅可以保证规范中规定的喷水强度6 L/m2•min,还能够确保在保护面积内不会留下空白点。这符合喷淋系统的设置本意,即有效的扑灭初期火灾。
那中危II条件下又会如何?
按条文说明中的计算步骤,中危II的喷水强度为8 L/m2•min
当选定喷头流量系数K=80,工作压力0.1MPa时,
中危II下的每个喷头的流量q=K=80L/min
中危II下规定的喷头的最小喷水强度为8 L/m2•min。
因此作用面积S=80/8=10m2,
正方形的边长为AB= =3.16 m
而当喷头的工作压力为0.05MPa时,喷头的出水量为56.57 L/min。
此时正方形的保护面积S=56.57/8=7.07m2
此时的边长AB==2.66m
《喷规》中规定,中危II下喷头最大间距当采用正方形布置时为3.4m。而计算值为3.16m。为什么会出现计算值比规范规定的规定值小这种情况呢?而且《喷规》表7.1.2中规定的不同危险等级下的一只喷头的最大保护面积各不相同,那么喷头的保护面积与什么有关呢?
对于第一个问题,两者是不矛盾的。同一根配水支管上喷头间的距离及相邻配水支管间的距离,需要根据设计选定的喷水强度、喷头的流量系数和工作压力确定。由于该参数将影响火场中的喷头开放时间,因此提出最大值限制。目的是使喷头既能适时开放,又能按规定的强度喷水。最大值是一个极限状态,我们在设计时,应该首先按照7.1.2条的条文说明,通过计算来得出喷头间距。另外我们还要注意,此表格为K=80时的数据,按注2要求,当喷淋强度大于8 L/m2•min时,宜采用流量系数K>80的喷头,这时喷头间距则必须通过计算来确定了。所以上述对中危II的计算结果不但没有与其矛盾,反而是对此条规范的加强,进一步说明了喷头间距计算的重要性和必要性。
关于每个喷头各自的保护面积我们一定要明确一点:喷头的保护面积在压力一定、流量系数确定的条件下是一个定值,是可以通过查阅喷头压力曲线查到的。也说是说,无论轻危险等级、中危I还是中危II,只要采用了同一型号的喷头,其喷洒面积都只与工作压力有关。而其相对应的喷水强度是不同的。所以无论是限制喷头的最大间距还是喷头的保护面积,其最终目的都是要保证在设计的危险等级下的作用面积内的喷水强度。在《喷规》表7.1.2中所述关于喷头不同喷水强度下的保护面积是不同的,而此条在一定程度上也有可能误导读者对保护面积这一概念的理解。
另外,在7.1.2条文说明的计算过程中,其用于计算中危I喷头间距的图例是按照地面不留空白点来进行绘制的。而实际在《喷规》中,并没有任何一条对地面是否要保证不留空白点作相应要求。由此,我也产生了新的疑问,即然喷淋的设计初衷是为了有效的保护初期火灾,为什么却没对喷洒空白点的规定呢?若是火灾的发生点恰恰在喷洒的空白点呢?在《建筑设计防火规范GB50016-2006》(8.4.3.7条),《高层民用建筑设计防火规范GB 50045-95》(7.4.6.1条)中,对消火栓设置的要求是两股水柱同时到达任何部位;在《建筑灭火器配置设计规范GB 50140-2005》中也有类似的规定,要求保证最不利点至少在一具灭火器的保护范围内(7.1.3条)。因此我认为,在《喷规》中对增加对喷洒空白点的相应规定也是有一定必要的。
结论:经以上分析,《喷规》中对喷头最大间距的规定,其最终目的是为了保证作用面积内的喷淋强度,应通过计算来确定;喷头的喷洒面积只与其流量系数和工作压力有关,是一个定值,规范中对保护面积的限定是同样是为了满足作用面积内的喷水强度;《喷规》中是否应增加对喷洒空白点的相应规定还需探讨。