邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭技術(shù)探討

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簡(jiǎn)介： 本文探討了高層旅館客房采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭的可行性及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并對(duì)正確理解《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定及其條文解釋提出看法。
關(guān)鍵字：邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭 旅館客房 火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí) 標(biāo)準(zhǔn)噴頭 流量 壓力

噴頭的合理選型和布置在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用。邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭是指流量系數(shù)K=115的邊墻型快速響應(yīng)噴頭。我國(guó)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50084-2001（以下簡(jiǎn)稱《噴規(guī)》）對(duì)邊墻型標(biāo)準(zhǔn)噴頭和邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭都作了相關(guān)規(guī)定。本文針對(duì)工程實(shí)例對(duì)邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭提出筆者的看法。

某高層旅館（四星級(jí)酒店）標(biāo)準(zhǔn)客房的凈尺寸為7.0m×4.0m。由于建筑專業(yè)室內(nèi)不設(shè)吊頂，因美觀需要，只能采用邊墻型噴頭。根據(jù)我國(guó)《噴規(guī)》附錄A，該旅館客房屬中危險(xiǎn)級(jí)Ⅰ級(jí)。

方案一：該客房?jī)?nèi)噴頭采用邊墻型標(biāo)準(zhǔn)噴頭(K=80)，根據(jù)《噴規(guī)》表7.1.12邊墻型標(biāo)準(zhǔn)噴頭的最大保護(hù)跨度與間距（m）

設(shè)置場(chǎng)所火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)

輕危險(xiǎn)級(jí)

中危險(xiǎn)級(jí)Ⅰ級(jí)

配水支管上噴頭的最大間距

          3.6

          3.0

單排噴頭的最大保護(hù)跨度

          3.6

          3.0

兩排相對(duì)噴頭的最大保護(hù)跨度

          7.2

          6.0

注：1 兩排相對(duì)噴頭應(yīng)交錯(cuò)布置；

    2 室內(nèi)跨度大于兩排相對(duì)噴頭的最大保護(hù)跨度時(shí)，應(yīng)在兩排相對(duì)噴頭中間增設(shè)一排噴頭。

則噴頭布置如圖一。

圖一可看出，一間客房?jī)?nèi)邊墻型標(biāo)準(zhǔn)噴頭多達(dá)6個(gè)，無疑加大了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量（具體詳本文后面部份），也給客房的室內(nèi)裝修增添了困難.

方案二：采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭(K=115)，則噴頭布置如圖二。

圖二可看出，采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭，則僅需布置一個(gè)噴頭。很明顯此種噴頭的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)面積大，安裝簡(jiǎn)便，配水管道易于布置，室內(nèi)裝修非常方便。

                   圖一                                           圖二

方案二為多數(shù)設(shè)計(jì)單位采用。但邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭尚未納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)灑水噴頭性能要求和試驗(yàn)方法》GB5135-95的規(guī)定內(nèi)容之中，《噴規(guī)》6.1.3對(duì)此僅規(guī)定了：“頂板為水平面的輕危險(xiǎn)級(jí)，中危險(xiǎn)級(jí)Ⅰ級(jí)居室和辦公室，可采用邊墻型噴頭?！逼錀l文解釋則又稱國(guó)外對(duì)采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭有嚴(yán)格規(guī)定：保護(hù)場(chǎng)所應(yīng)為輕危險(xiǎn)級(jí)，中危險(xiǎn)級(jí)系統(tǒng)采用時(shí)須經(jīng)特許。美國(guó)NFPA13（1996年版）確實(shí)有此規(guī)定。這就給設(shè)計(jì)人員帶來了困惑，高層旅館客房究竟能否采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭呢？其實(shí)，設(shè)置場(chǎng)所火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)各國(guó)不盡相同。英美國(guó)家與我國(guó)差異較大。高層旅館客房在我國(guó)屬中危險(xiǎn)級(jí)Ⅰ級(jí)，但在英美日德等國(guó)均屬于輕危險(xiǎn)級(jí)?？梢姼邔勇灭^客房采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭在國(guó)外也是允許的。另外，火災(zāi)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，許多旅館客房火災(zāi)只有少量的可燃物燃燒，即造成室內(nèi)人員CO中毒死亡。所以旅館客房?jī)?nèi)安裝噴頭，應(yīng)盡量選用快速響應(yīng)噴頭，以減少室內(nèi)人員的死亡。而邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭正是流量系數(shù)K=115的邊墻型快速響應(yīng)噴頭。

確定了高層旅館客房采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭的可行性，筆者發(fā)現(xiàn)如何確定其設(shè)計(jì)參數(shù)也是個(gè)難題?？上驳氖牵?001版《噴規(guī)》新增了7.1.13條“邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭的最大保護(hù)跨度，配水支管上的噴頭間距，噴頭與兩側(cè)端墻的距離，應(yīng)按噴頭工作壓力下能夠噴濕對(duì)面墻和鄰近端墻距濺水盤1.2m高度下的墻面確定，且保護(hù)面積內(nèi)的噴水強(qiáng)度應(yīng)符合本規(guī)范表5.0.1的規(guī)定?！币虼嗽O(shè)計(jì)中采用此種噴頭時(shí)，要求按本條規(guī)定并根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的噴頭流量特性灑水分布和噴濕墻面范圍等資料，確定噴水強(qiáng)度和噴頭的布置。

筆者設(shè)計(jì)的該星級(jí)酒店的客房?jī)舫叽鐬?.0m×7.0m，要求該邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭能夠噴濕對(duì)面墻和鄰近端墻距濺水盤1.2m高度下的噴水范圍寬度≥4.0m,長(zhǎng)度≥7.0m（圖三曲線 ①）。經(jīng)查閱，未發(fā)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的該噴頭的噴遠(yuǎn)距離能達(dá)到7.0m。僅英國(guó)某公司生產(chǎn)的邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭的噴遠(yuǎn)距離能達(dá)到7.3m，寬度能達(dá)到4.9m。

圖三為該噴頭布水及噴濕墻示意圖。

                             圖三

下表為UL和C-UL列表的該噴頭的覆蓋面積和流量標(biāo)準(zhǔn)：

                 擴(kuò)展覆蓋水平邊墻噴頭（TY4332）、K115

響應(yīng)

級(jí)別

覆蓋面積

m×m

最小流量

LPM

最小壓力

BAR

濺水盤至屋頂距離mm

噴頭公稱動(dòng)作溫度

℃

噴頭最小間距

m

快速

4.9×4.9

98

   0.73

100~300

57，68，79

   3.1

快速

4.9×5.5

110

   0.90

100~300

57，68，79

   3.1

快速

4.9×6.1

121

   1.10

100~150

57

   3.1

快速

4.9×6.1

125

   1.17

100~300

57

   3.1

快速

4.9×6.7

133

   1.32

100~150

57

   3.1

快速

4.9×6.7

136

   1.59

100~300

57

   3.1

快速

4.9×7.3

148

   1.64

100~150

57

   3.1

快速

4.9×7.3

151

   1.72

100~300

57

   3.1

    依據(jù)上表，要保證該噴頭的覆蓋面積4.9×7.3m，必須使該噴頭的最小流量取為151LPM（2.52L/S）,最小壓力1.72BAR(0.172Mpa)。本工程客房?jī)裘娣e28㎡，按照《噴規(guī)》表5.0.1噴水強(qiáng)度須為6L/min·㎡，則該噴頭最小流量為168LPM（2.8L/S），最小壓力2.13BAR（0.213Mpa）。因此，整個(gè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，噴淋泵的選型都要綜合考慮。

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)噴頭同時(shí)噴水的總流量確定：

式中Q——系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量（L/S）

q_i——最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)各噴頭節(jié)點(diǎn)的流量（L/min）

n——最不利點(diǎn)處作用面積內(nèi)的噴頭數(shù)

噴頭的流量應(yīng)按下式計(jì)算：

式中q——噴頭流量（L/min）， P——噴頭工作壓力（MPa）

K——噴頭流量系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)噴頭K為80，邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭K為115。

本工程采用方案二則客房標(biāo)準(zhǔn)層一個(gè)作用面積內(nèi)共需設(shè)4個(gè)邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭和6個(gè)下垂型標(biāo)準(zhǔn)噴頭，因此其流量為2.80×4+1.33×6=19.18L/S。若考慮系統(tǒng)壓力的增加對(duì)流量的影響，應(yīng)有1.3的安全系數(shù)，即為19.18×1.3=24.93L/S（實(shí)際工程具體設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)每個(gè)噴頭處的壓力，分別計(jì)算10個(gè)噴頭的流量，并累計(jì)即可）。而本工程地下室的噴頭按梁系布置，一個(gè)作用面積內(nèi)共需設(shè)24個(gè)直立型噴頭，其流量為24×1.33×1.3=41.5L/S。則系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量為41.5L/S。本工程若采用方案一則客房標(biāo)準(zhǔn)層一個(gè)作用面積內(nèi)共需設(shè)24個(gè)邊墻型標(biāo)準(zhǔn)噴頭和6個(gè)下垂型標(biāo)準(zhǔn)噴頭，因此其流量為1.33×30×1.3=51.87L/S。則系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量為51.87L/S。

可見，本工程客房采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭，噴頭的流量（2.80L/S）增大，并沒有影響到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量。若采用邊墻型標(biāo)準(zhǔn)噴頭，將使整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量加大。

水泵揚(yáng)程應(yīng)按下式計(jì)算：H=∑h+Po＋Z

H——水泵揚(yáng)程         ∑h——管道沿程和局部的水頭損失的累計(jì)值（MPa）

Z——最不利點(diǎn)與消防水池的最低水位的高程差（MPa）

Po——最不利點(diǎn)處噴頭的工作壓力（MPa）。采用標(biāo)準(zhǔn)噴頭時(shí)Po取0.10MPa，本設(shè)計(jì)中Po取0.213 MPa。

本工程最高層十八層,為咖啡廳，層高3.6m，采用下垂型標(biāo)準(zhǔn)噴頭，七至十七層為旅館客房。由于客房采用了邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭，最不利點(diǎn)噴頭所需的工作壓力比標(biāo)準(zhǔn)噴頭多了0.113Mpa，所以盡管客房不在最高層，但十七層客房的最遠(yuǎn)點(diǎn)噴頭為最不利點(diǎn)。在計(jì)算水泵揚(yáng)程時(shí)應(yīng)注意到這種特殊性，才能確保系統(tǒng)正常的工作壓力。

設(shè)計(jì)采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭，不僅要考慮流量及工作壓力的因素，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1、邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭應(yīng)布置在水平、光滑、平坦的建筑屋面下。

2、邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭不應(yīng)布置在有障礙物的房間，應(yīng)防止障礙物屏蔽熱氣流和破壞灑水分布。當(dāng)有障礙物時(shí)噴頭應(yīng)經(jīng)過特殊認(rèn)證并符合一定要求。

3、 設(shè)計(jì)邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭時(shí)，應(yīng)以其所需要最低工作壓力來選擇配水支管管徑。

4、 邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭濺水盤與頂板的距離應(yīng)符合下邊的規(guī)定：

邊墻型噴頭型式

濺水盤與頂板的距離 mm

濺水盤與背墻面的距離  mm

直立型

100~150

       50~100

水平式

        150~300

       可小于100

當(dāng)然，邊墻型噴頭由于安裝在墻面，熱氣流在樓板底需積累到相當(dāng)程度后，才能觸及該噴頭，因此其動(dòng)作滯后于直立型和下垂型噴頭，規(guī)范對(duì)此作了必要的限制，規(guī)定只有“頂板為水平面的輕危險(xiǎn)級(jí)，中危險(xiǎn)Ⅰ級(jí)居室辦公室可采用邊墻型噴頭”。設(shè)計(jì)人員不能盲目采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭，加大噴頭的保護(hù)范圍，影響噴頭的受熱和滅火效果。

綜上所述，筆者認(rèn)為：在遵循《噴規(guī)》7.1.13條下，設(shè)計(jì)人員在高層旅館客房的設(shè)計(jì)上可采用邊墻型擴(kuò)展覆蓋噴頭，既有利于室內(nèi)裝修，又可保證滅火效果。

參考文獻(xiàn)：

  1、中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50084—2001).北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001

  2、黃曉家,姜文源.自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002

  3、美國(guó)NFPA13（1996 edition）