自動噴水滅火系統設計中的幾個重要問題
1 噴頭布置
合理布置噴頭是自動噴水滅火系統設計安全與經濟的關鍵。《噴規》比較強調的是作用面積內的噴水強度和噴水的均勻性及噴頭的適時開放。對於每個噴頭的半徑，一是和生產廠家的產品及其技術引數有關，二是和噴頭所在位置的水壓有關，三是和噴頭的布置位置有關。
《噴規》規定的噴頭間距只是乙個"限"，目的是為了更好地保證噴水強度和噴水的均勻性及適時開放。
1.1 噴頭布置原則與要求
(1) 滿足作用面積內的噴水強度、噴水的均勻性及噴頭的適時開放(噴頭的受熱條件和開放時間)；
(2) 噴頭在噴水半徑內靈活布置，不出現未被覆蓋的空白，也不出現過多的重要覆蓋面積；
(3)保證噴濕牆根及一定範圍內的牆面；
(4)噴間之間不應互相影響；
(5)按規範和實際處理障礙物的遮擋，並積極與相關專業協調；
(6)應滿足其它相關規範對噴頭布置的要求；
(7)考慮火災時煙羽流對噴頭動作的影響；
1.2 噴水半徑與噴頭布置
噴水半徑是噴頭布置的主要依據，它代表乙個經濟數值，在噴頭工作時不致出現未被覆蓋的空白，也不出現過多的重要覆蓋面積。它與危險等級的噴水強度、噴頭特性和工作壓力有關。工程設計中噴頭布置視建築平面，在噴水半徑範圍內，可靈活採用正方形、矩形或平形四邊形。
噴水半徑不同於噴頭的計算半徑，它是在計算半徑的基礎上，考慮噴水強度、噴水均勻性、噴頭受熱條件與適時開放，根據規範的規定而得出的數值。由於噴頭的布置受其它因素影響較大，實際上常常出現噴頭不能按乙個固定的距離來布置，別說同一建築中往往不會按乙個間距布，就是同一層、同一防火分割槽也常常如此。此外，作為土建設計，不同於裝修設計，需要給二次裝修留下有餘地，噴頭間距不宜按規範規定的最大距離要求設定，而且實際上這麼做也不易達到規範要求的噴水強度和噴水的均勻性。
設計時必須根據工程實際情況，按設計選定的噴水強度、噴頭的流量係數、工作壓力確定，並考慮噴頭的受熱條件和開放時間，在滿足規範要求的噴頭強度條件下，按噴頭的實際工作壓力，結合建築分隔與結構柱網靈活布置。在布置中，噴頭間距不應是個定數，應根據所在位置的條件來定，最終目的還是保證噴水強度和噴水的均勻性及適時開放。
2 水力計算
水力計算將決定系統投入滅火的水量及對滅火水量的分配，是關係系統可靠性、合理性和經濟性的一項重要設計內容。根據對《噴規》的理解和大量相關資料及部分工程例項的分析，覺得水力計算應採用"矩形面積-逐點法"，也就是首先確定最不利作用面積在管網中的位置，作用面積的形狀宜為矩形，僅在作用面積內所包含的噴頭計算其噴頭量；之後選定最不利計算路線，採用節點流量法將最不利作用面積內的每個噴頭的壓力值和出流是一一求出，當兩個分支交匯時，根據兩分支的壓力差對壓力較高的分支進行流量修正，然後將作用面積內經過流量修正之後的所有噴頭出流量的總和作為整個自動噴水滅火系統的設計流量，在此以後的管段流量不再增加，僅計算沿程和區域性水頭損失，一直算到管網起點。
實際火災發生時，一般都是火源點呈輻射狀向四周擴大蔓延，而只有失火區上方的噴頭才會開啟噴水。因此採用作用面積保護方法及僅在作用面積內的噴頭才計算噴水量是合理的。同時由於火災時對流及風的影響，作用面積的形狀以呈矩更為合理，且矩形面積在管道水力計算時也是最不利的。
因而這種"矩形面積-逐點法"符合火場實際，科學嚴謹，並與歐美等國接軌，是合理的、安全的，也是《噴規》的推薦作法。
(1) 矩形面積的確定：作用面積的形狀宜為矩形，其長邊平行於配水支管，其長度不小於作用面積平方根的1.2倍，噴頭數若有小數就進製成整數。
當配水支管的實際長度小於邊長的計算值時，作用面積要擴充套件到該配水管鄰近支管上的噴頭。
(2) 經濟流速和最不利點處水壓
① 經濟流速：
自動噴水滅火系統最主要的組成部分是配水管道，而配水管道管徑的確定，不僅影響
到整個系統的造價，更關係到系統消防的安全性。在流量確定的條件下，流速是確定管徑的重要引數。採用經濟流速是給水系統設計的基礎要素，生產、生活給水管道的流速一般採用經濟流速，以使管道的基建投資與經常性的執行能耗得到優化匹配。
所謂經濟流速是一次投資與經常費用之和最小時的流速為經濟流速，而相應的管徑即為經濟管徑。所以選擇輸配水管管徑的大小涉及投資與耗電的大小，管徑大基建費用高，電費卻省，管徑小一次投資省，但水頭損失大，水幫浦揚程高，電費高。
《噴規》在管道水力計算9.2.1條也規定"管道內的水流速度宜採用經濟流速，必要時可超過5m/s，但不應大於10m/s。
然而，自噴給水管道只是在火災時短時間執行，不同於生產、生活給水管道始終處支執行狀態，故可以提高流速，減小管徑以降低基建投資，這同樣是經濟的。但同時如果自噴系統管內水流速度較高，水頭損失就較大，配水管支管管徑往往就會偏小，造成在設計流量下，噴頭實際保護面積可能滿足不了規範有關作用面積的要求。此時儘管作用面積內噴頭動作時，其平均噴水強度符合規範，但上下游噴頭因壓力不同而流量有差異，此外，由於管徑小，管網水頭損失大，消防水幫浦揚程高，噴頭噴水極不均勻，其出水量必然過大，將過早地用完消防貯水。
因而管道流速宜採用較低值，管徑小時尤宜採用低值。
同時，從上述分析中也不難看出，《噴規》中提到的經濟流速應是經濟性、合理性、可靠性與安全性的統一，並非能常意義上的經濟流速。結合工程算例分析有關手冊與文獻介紹［3-6］，配水幹管和配水支管設計流速一般不宜超過3.5m/s，常用1.
8-2.8m/s。這種做法能夠較好地滿足《噴規》表5.
0.1、表5.0.
5及9.1.4條的有關作用面積和噴水強度的規定，且配水管網水頭損失較小，消防水幫浦的揚程較小，噴頭出水不均勻性較小，消防貯水量可得到合理使用，是比較安全、經濟、合理的。
②最不利點處水壓：
最不利點水壓一般為0.1mpa，最小不應小於0.05mpa。
過去大家習慣認為0.05mpa是針對屋頂水箱高度往往難以滿足最不利噴頭壓力值而提出的，在消防幫浦、增壓設施揚程計算時，不存在這個問題，都得取0.1mpa，但實際上情況並非如此，甚至可以說對於某種型別的自動噴水滅火系統，按現行規範，一般應取0.
05mpa，而非0.1mpa。
(3) 減壓與減壓措施
《噴規》第8.0.5條規定"……配水管道的布置，應使配水管入口的壓力均衡。
輕危險級、中危險級場所所各配水管入口的壓力均不宜大於0.4mpa"而自動噴水滅火系統中，不但存在著低層管道系統中水壓不平衡，即使在同層中，當保護面積較大時，由於設計是按最不利工作面積計算，同層中有利工作面積內噴頭的水壓也有剩餘，所以習慣是對連線有利工作面積的配水管或配水幹管予以減壓，減壓的方法可以採用設定減壓閥、減壓孔板、節流管以及縮小有利工作面配水支管的管徑等方法增加沿途水頭員失達到減壓目的。
3 消防水箱
供水矛盾主要在動力源的可靠性，矛盾的暴露表現在水系統，但涉及面較寬。按建築分類分別採用一級供電或二級供電加柴油機，臨時高壓給不系統應設消防水箱等規定。我國現行水防技術規範對消防水箱的規定，存在頂層、遠端等不利部位欠壓的問題，使消防水箱對這些不利部位不能發揮應有的作用，而按《高規》規定設定的增壓設施，由於水量偏小同樣未能妥善解決這個問題。
自動噴水滅火系統用於撲救初期火災，在噴頭動作的時間段，火勢將以每秒幾千瓦至十幾千瓦的速率增長，此時開放噴頭如不能按規定強度連續噴水，系統效能將顯著降低，甚至給火災入迅猛燃燒階段以可乘之機，其結果將導致滅火的難度增大使火災超出系統的控滅火能力。為保證噴頭開放後連續噴水，並保證對不利部位火災的及時有效撲救，《噴規》第10.3.
1、10.3.2規定：
"採用臨時高壓給水系統的自動噴水滅火系統，就設高位消防水箱，其儲水量應符合現行有關國家標準的規定。消防水箱的供水，應滿足系統最不利點處噴頭的最低工作壓力和噴水強度。建築高度不超過24m、並按輕危險級或中危險級場所設定濕式系統、乾式系統或預作用系統時，如設定高位水箱確有困難，應採用5l/s流量的氣壓給水裝置供給10min初期水量。
對此可作如下考慮：
(1)設定消防水箱(氣壓給水裝置)的目的在於：一是利用位差為系統提供準工作狀態下所需要的水壓，達到使管道內的充水保持一定壓力的目的；二是提供系統啟動初期的用水量和水壓，在供水幫浦因動力或機械故障不能正常投入執行的緊急情況下應急供水，確保噴頭開放後立即噴水，並為首批開放的噴頭撲救初期火災，提供維持10min噴水的用水量，控制初期火軍和為消防隊增援滅火爭取時間。
(2)採用臨時高壓給水系統的自動噴水滅火系統，凡超過24m的高層建築或其它嚴重危險級和倉庫危險級的建築均應設高位水箱，且不可用氣壓給水裝置替代。由於位差的水箱供水期間，系統的噴水強度不足，因此將削弱系統的控滅火能力。為此，要求消防水箱滿足供水不利樓層和部位噴頭的最低工作壓力和噴頭強度。
但單獨設定穩壓幫浦，僅能為系統穩壓而不能提供滅火初期的用水量。《高規》在條文說明裡指出，設定增壓設施的目的主要是在火災初起時，消防水幫浦啟動前、滿足自動噴水滅火系統的水壓要求。對增壓水幫浦，其出水量應滿足乙個自動噴水滅火系統噴頭的用水量。
對氣壓罐其調節水容量為5個噴頭30s的用水量，即5×1×30＝150l。現行國標圖集-消防增壓穩壓裝置選用與安裝(98s176)是按《高規》編制的，其功能只是解決火災初期時，即消防主幫浦啟動前，確保具有足夠消防壓力的30s儲水量進行初期火災撲救，直至消防主幫浦全負荷啟動執行。對於合用消防水箱的增壓設施，450l容量也僅能在緊急情況下向3只噴頭供給不足2min水量(3×1.
33×120＝479l)。可見以前的屋頂水箱和穩壓裝置聯合工作方式已不能滿足《噴規》的要求，而架高水箱在建築設計中由於多種因素的影響又很難實現。為此《噴規》規定了最低工作壓力0.
05mpa的要求。但到底是動壓還是靜壓，規範沒有強制限定，這就給設計帶來了難度的同進也有了一定的靈活性。
實際上，0.05mpa應是動壓而非靜壓。0.
05mpa是指系統最不利點處噴頭最低工作壓力，同時規範在條文說明中指出;如果頂層最不利點處噴頭的水壓要求為0.1mpa，則屋頂水箱必須比頂層噴頭高出10m以上，將會給建築造型和結構處理帶來很大困難。根據上述情況和參考國外有關規範，將最不利噴頭的工作壓力確定為0.
05mpa。
(3) 高位水箱的高度，《建規》規定設在建築物的最高處(《建規》送稿也有靜壓0.07mpa的要求)，《高規》要求保證頂層消火栓0.07mpa的靜水壓力。
若按建築層高3m考慮，最不利消火栓上0.07mpa，對自噴靜水壓剛好在0.05mpa左右。
為與相關規範達到協調一致，實際工程設計中，當水箱難以滿足0.05mpa動壓要求，在動力可靠、管理到位的情況下，以0.05mpa靜壓考慮也是可行的。
(4) 高位水箱的設定保證0.05mpa動壓，在不宜採用增壓穩壓裝置的情況下，就得將水箱架高。由於水箱中的水要經報警閥、水流指示器後才到達最不利噴頭，加上管錢較長，即使火災初期，自噴用水量很小，也是有一定的水頭損失的，具體可詳細計算後確定。
但一般在高出7m(這個高度在建築上稍微處理一下是能滿足的：躍層＋電梯機房＋水箱墊高)以上的話，可以滿足規範的要求。(《噴規》按照相關的現行標準，規定濕式報警閥、水流指示器區域性水頭損失取值為0.
02mpa，明顯偏高，至少在校核水箱高度時要比這小得多!)。
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