建筑室内给排水消防现状及基于自动喷淋灭火系统计算方法

　　【摘要】众所周知，消防设施的设计及配置是否合理是控制火灾的关健因素之一。本文笔者根据多年的给排水消防工作经验，并结合我国建筑室内消防系统的现状及弊端，分析了自动喷淋灭火系统优势，并阐述了基于自动喷淋灭火系统水力的计算方法，与同行分享。
　　【关键词】建筑室内，给排水消防，自动喷淋灭火系统
　　目前，我国各地楼房火灾事故不断，给人民的生命财产来了很大损失，虽然原因是多方面的，但是就消防来看，消防设施的设计及配置是否合理是控制火灾的关键环节之一。长期以来，我国多层建筑的室内消防都是以消火栓系统为主。只有在《建筑设计防火规范》GBJ16一87(2001年版，以下简称“建规”)第8.7.1条中规定的特殊场合和部位才要求设置自动喷水灭火系统。但大量的灭火实践经验证明，室内消火栓系统作为灭火主力军的地位正不断受到质疑。对于多层建筑，在消防给水系统方面，逐步向以自救为主的自动喷水灭火系统过渡，辅以简化的消火栓给水系统或消防软管卷盘，有条件地弱化消火栓系统，才能使水灭火系统运用范围得以延伸，进一步发挥水灭火系统技术的作用，更有效的保障人民生命财产安全。
　　1.建筑室内消防系统的现状概述
　　目前，在我国的大中小城市以及乡镇，多层建筑(如机关及企事业单位、学校、医院、车站、商场、娱乐场所等的办公、教学科研、生产、公共等楼)室内消防系统基本上都是消火栓系统，尽管在新修改的《建筑设计防火规范》中增加了对自动喷淋灭火系统的设置范围，一些比较重要的公共场所在消防部门的严厉监控下改为了自动喷水灭火系统，但多层建筑尤其是新建的多层建筑的室内灭火系统仍以设计、设置室内消火栓为主。
　　尽管在新订的“建规”中增加了对歌舞娱乐放映游艺场所等增设自动喷水灭火系统的要求，扩大了自动喷水灭火系统在多层建筑中的设置范围，但我国多层建筑室内灭火系统仍以设置室内消火栓为主。实践证明，室内消火栓系统有效使用的机率不高。火灾时，消防人员采用消防车水带接龙的方式将消防车内的加压水送人室内灭火，或者利用消防车在室外对着火部位直接进行扑救的情况较多。这样，室内消火栓设置的意义无法得到体现。
　　在已发生的众多的火灾事故中，相当多的多层建筑室内的消火栓系统在控制火灾前段时间的作用微乎其微，事实证明，室内消火栓系统的效率不高。随着经济生活的发展，住宅、办公、娱乐消费等公共场所的装修标准大幅度提高，建筑的火荷载也因此大大增加，相应的火灾危险性和火势蔓延速度也大幅提高。多层建筑室内消火栓系统，主要目的就是为了控制初期10分种内的火灾。然而反应速度相对滞后的室内消火栓系统极易耽误火灾初期极为宝贵的扑救时间，造成火势蔓延。
　　然而自动喷淋灭火系统具备优势明显:反应速度快，无须专门人员控制，且有自动报警功能。无论现场是否有人，只要存在着火的条件(烟雾、温度等)，自动喷淋系统会马上动作，同时发出警报，提醒人员及时到场。这种情况下灭火成功率高，特别是对控制初起火灾极为可靠、有效。
　　2.基于自动喷淋灭火系统的室内消防设计计算措施
　　在自动喷水灭火系统设计中，力求遵循系统基本原理和技术特点，使系统充分发挥自动扑救初期火灾的作用。水力计算将决定系统投人灭火的水量及对灭火水量的分配，是关系到系统可靠性、合理性和经济性的一项重要设计内容。
　　2.1面积节，点法
　　面积节点法，首先选定最不利作用面积在管网中的位置，此作用面积的形状宜采用正方形或长方形，当采用长方形布置时，其长边应平行于配水支管，边长宜为作用面积平方根的1.2倍(即1.2扛)，仅在作用面积内的喷头才计算其喷水量，且每个喷头的喷水量至少等于规定的喷水强度，作用面积后的管段流量不再增加，仅计算管道的水头损失。对轻、中危险等级建筑物的计算时可假定作用面积内每只喷头的喷水量相等;对严重危险级，按喷头处的实际水压计算喷水量。.
　　2.2逐点法
　　逐点法计算，从系统最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的水压力、流量和管段的累计流量、水头损失，直到管段累计流量达到设计流量为止;在此后的管段中流量不再增加，仅计算沿程和局部水头损失。在上述计算中，每个喷头流量按特性系数法计算，其流量随喷头处压力变化而变化。此计算特点是在系统中除最不利点喷头以外的任一喷头的喷水量或任意4个喷头的平均喷水量均超过GB50084一2001《自喷灭火系统设计规范》(以下简称《喷规》)第4.1.1条规定，系统计算偏于安全。
　　2.3“矩形面积一逐点法”计算方法
　　(l)矩形面积的确定
　　确定最不利作用面积在管网中位置(必要时可由水力计算确定)，作用面积的形状为矩形，其长边平行于配水支管，其长度不小于作用面积平方根的1.2倍，喷头数若有小数就进位成整数。当配水直管的实际长度小于边长的计算值时，作用面积要扩展到该配水管邻近支管上的喷头。
　　对于在走道内设置单排喷头的闭式系统，其作用面积应按最大疏散距离所对应的作用面积确定。系统设计流量按系统的有关规定计算。干式系统的作用面积应按《喷规》表5.0.1规定值的1.30倍确定。雨淋系统中每个雨淋阀控制的喷水面积不宜大于《喷规》表5.0.1中的作用面积。
　　(2)系统设计流量计算
　　系统的设计流量，应按最不利点处作用面积为喷头同时喷水的总流量确定:
　　(1)
　　(2)
　　式中:Qs—系统设计流量(L/S);
　　qi—最不利点处作用面积内各喷头节点的流量(L/min);
　　n—最不利点处作用面积内的喷头数;
　　pi—矩形面积内喷头处水压(MPa);
　　K—喷头的流量系数。
　　2.4逐点法水力计算
　　轻、中、严重、及仓库危险等级均按逐点法进行水力计算，即矩形面积每个喷头喷水量按该喷头处的水压计算确定，具体方法如下:
　　(l)首先假定最不利点处水压，求该喷头的出水量，以此流量求喷头之间管段的水头损失;最不利点水压一般为0.1MPa，最小不应小于0.05MPa。
　　(2)以第一喷头处所假定的水压加喷头①一②之间管段的水头损失，作为第二喷头处的压力，以求的第二喷头的流量。此两个喷头流量之和作为②一③喷头之间管段的流量，以求该管段中的水头损失。以后依次类推。计算至作用面积内的所有喷头和管道的流量和压力。[!--empirenews.page--]
　　(3)两管段交点处的计算水压不同时，应按式(3)对交汇点处低水压一侧的管段流量进行修正。
　　(3)
　　式中:q1—低水压侧管段的修正流量(L/s);
　　q2—高水压侧管段的计算流量(L/s);
　　h1—低水压侧管段的水压(Kpa);
　　h2—高水压侧管段的水压(Kpa)。
　　由水力学原理可知，式(3)仅在配水支管组成完全相同的条件下成立，所以特性系数法只适用于如图1所示的“规则布置”情况。然而，在实际工程中，由于被保护范围并非规则的矩形，或为满足喷头与障碍物最小净距的要求而调整个别喷头的位置，管路及喷头在大多数情况下呈“不规则布置”(见图2)，导致特性系数法的应用存在困难。为满足工程设计的实际需求，有必要寻求更为完善的水力计算方法。
　　3.结语
　　多层建筑建立以自动喷淋灭火系统为主体的灭火体系是非常必要的，并且在经济上和技术上也是可行的。通过自动喷淋灭火系统优势分析，说明中国建筑室内消防系统的发展趋势势必为自动喷淋灭火系统为主体的灭火系统。
　　参考文献:
　　[1]GB50016~2006，建筑设计消防规范[S]。
　　[2]王增长.建筑给水排水工程〔M〕.北京:高等教育出版社,2004。
　　[3]GB50084-2001,自动喷水灭火系统设计规范[S]。
　　[4]核工业第二研究设计院.给水排水设计手册(第2册):建筑给水排水(第2版)【M〕.北京:中国建筑工业出版社，2001。
　　[5]GB50045-95,高层民用建筑设计防火规范[S]。

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