简化减压孔板的计算

刘贵国 肖睿书

简化减压孔板的计算

刘贵国 肖睿书

《自动喷水灭火系统设计规范 GB 50084-2001》 （2005年版）之9.3.3和附录D列有减压孔板水头损失局部阻力系数ξ的公式，其演算十分繁琐麻烦，很不方便书写使用。笔者推导出简化公式并详细列出水力参数表可供设计人员查阅参考。

一、问题的提出

《自动喷水灭火系统设计规范 GB 50084-2001》 （2005年版） （以下简称 “喷规”）于2005年10月1日起实施。四川消防机械总厂 （以下简称 “川消厂”）依据 “喷规”成功地开发了额定压力PN=1.6MPa适用于高层建筑的报警阀新产品，为贯彻 “喷规”4.2.9之2款第2句 “控制管道动压的区段宜设减压孔板或节流管”的精神提供了可靠市场保证。对于自动喷水灭火系统加压泵 （以下简称 “自喷泵”）扬程达到1.2～1.6MPa的高层建筑运行工况下，按 “喷规”9.3.5要求，必需在低区报警阀组入口前设减压阀，参照国家标准图集 （以下简称 “图集”） 《01SS105常用小型仪表及特种阀门选用安装》48页 “减压阀自动喷水灭火供水方式”，不可避免地将报警阀顶托至离地≥2.4m的位置上，遵照 《高层建筑给水减压阀的应用》 （以下简称 “应用”）5.1.12规定，减压阀出口端连接的管道，其管径不应缩小，且管道直线长度不应小于5倍公称直径。以常用DN150为例，5DN=750mm，查 “图集”76页，减压阀长度取450mm，仅此两项相加就达到1200mm，故报警阀下端不宜设减压阀。解决此矛盾的上策是建议取消 “喷规”9.3.5，并呼吁更多的厂家生产PN=1.6MPa的报警阀投放市场。

二、公式的简化

查 “喷规”9.3.3，减压孔板的水头损失，应按下式计算：

式中Hk——减压孔板的水头损失 （10kPa）；

Vk——减压孔板后管道内水的平均流速（m/s）；

ξ——减压孔板的局部阻力系数，取值应按附录D确定；

g——重力加速度9.806(m/s2)取近似值 10（m/s2）。

再查附录D，则

式中d——给水管的计算内径 （mm）；

dk——孔板的孔径 （mm）。

式中用希腊字母υ代替 (9.3.3)大写Vk——管道流速 （m/s）。

三、列k与G参数表

为达到资源共享和确保孔板设计质量之目的，k从0.06至0.65共60个G参数列于表1。

本文表1与附录D表D的比较详见表2。

从表2可看出，将G值换算成ξ1的结果与表D的ξ值基本相等，说明简化式推导准确。

四、减压孔板规格

减压孔板主要应用在高层建筑自动喷水灭火系统，它们与湿式报警阀规格关系密切。查 《自动喷水灭火系统湿式报警阀的性能要求和试验方法GB 797-89》，报警阀有DN50～250mm八种规格，考虑DN50、65和250三种规格使用机会较少，应重点研制开发 DN80～200五种热镀锌钢（hot galvanized steel简称HGS）管在不同公称流量条件下产生公称HkN=5～80(10kPa)的匹配孔板系列产品，满足高层建筑设计市场需求。

DN80～200HGS管和加厚HGS管计算内径d与流速系数Kc值详见表3，不同规格减压孔板参数详见表4。安装示意详见图1。

表1 孔径与管径平方比k与G参数

表2 表1与表D的比较

五、讨论

1. “喷规”9.3.1之2和1

“喷规”9.3.1不属强制性条文，其2款第一句规定 “孔口直径不应小于设置管段直径的30%”值得商榷。

以某高层建筑地下室 “自喷泵”流量和扬程达到30L/s和1.6MPa为例，采用 “川消厂”PN=1. 6MPa的DN150报警阀，低区数层需减压0.8MPa左右，应如何设计减压孔板。先按9.3.1之1和2款，查表3和表4，DN150②加厚管d=153mm，dk≥0.3×153=45.9≈46(mm)，Hk=38.6≈39(10kPa)，减压孔板前后管段需有750mm的直线长度，故为满足6.2.6关于 “报警阀离地宜为1.2m”的要求，需从报警阀出口向水平方向拐出3. 5m长管段串联两个dk=46mm的减压孔板，并绕弯接到低区系统立管上，遇到多个报警阀都需减压时，则空中串联减压孔板管段平行排列困难。若能将2款 “30%”修改为 “25%”，则 dk≥0.25×153=38.3取 39(mm)，再查表4，Hk=78.9(10kPa)，此时此地，应可直接在报警阀出口设置一个dk=39mm的减压孔板，其向上管段不言而喻可径直与低区系统立管连接。

解决了2款修改后，9.3.1之1款建议改为：应设在直径不小于50mm的水平管段或直径不小于80mm的竖直管段上，前后管段的长度均不宜小于该管段直径的4倍。

2.减压孔板产品化

为确保减压孔板设计质量，笔者呼吁有更多厂家，相继在 “喷规”研制孔板产品基础上，根据表4成果，积极开发DN80～200共50种新产品，投放市场。

3.提高报警阀额定压力

目前，市场上研制开发PN≥1.6MPa的报警阀产品非常及时，为高层建筑自动喷水灭火系统报警阀配置设计改进打下基础，建议围绕PN≥1.6MPa产品，调整有关规范条文。

4.简化计算书

图1 减压孔板安装示意

建筑消防给水系统减压孔板计算书按 “喷规”进行编制，书写麻烦复杂，设计、校对、审核和审定四环节管理难以控制质量。如按本文方法计算，将可为简化计算书和加强科学管理助一臂之力，笔者不胜感激。

表3 ①HGS管和②加厚管d与Kc值

表4 减压孔板Hk（10kPa）与dk(mm)参数

5.新型喷头的应用

旋转型喷头是利用水力学环流推动和空气动力学原理，旋转分布大水滴并能形成下压强风，助推窜动升高火舌瞬间穿透、收小缩短、打碎切断而被迅速均匀覆盖吹熄淋灭的喷头，它对高中低水压的适应范围很宽，在大中小空间场所中都适宜采用旋转型喷头自动喷水灭火系统，设计人员只需考虑减动压即以减压孔板代替减压阀的问题。

[1]韩占先，何以申等.GB 50084-2001自动喷水灭火系统设计规范 （2005年版）

[2]黄晓家等.01SS105常用小型仪表及特种阀门选用安装国家标准图集

[3]姜文源，潘德琦.高层建筑给水减压阀的应用.海军出版社，2002

[4]GB 797-89自动喷水灭火系统湿式报警阀的性能要求和试验方法

[5]姜文源，王炯等.CECS 213:2006旋转型喷头自动喷水灭火系统技术规程

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1671-3362（2011）03-0037-03

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