室内雨淋喷头合理布置及水力计算

范鲁煜（中石油京唐液化天然气有限公司，北京 101100 ）

室内雨淋喷头合理布置及水力计算

范鲁煜（中石油京唐液化天然气有限公司，北京 101100 ）

用传统方法确定某房间或仓库的雨淋喷头位置及喷头连接管线管径，需要较为繁琐的计算；本文在参考大量文献的基础上，利用Visual Basic 6.0面向对象语言，编制了室内雨淋喷头合理布置及水力计算的应用程序，以方便办公室或仓库安装自动灭火喷淋系统的安装。

雨淋喷头；Visual Basic 6.0 ；自动灭火喷淋系统

0 引言

自动喷水灭火系统同时具备了防火、控火、灭火的功能，是国际上公认的最为有效的自动灭火设施。据文献记载，美国纽约发生的661次火灾中，自动喷水灭火系统成功控制或扑灭了654次火灾［1］，挽回了重大的经济损失，所以，自动喷水灭火系统对于建筑的消防灭火具有重要的意义。

1 自动喷水灭火系统的水力计算

1.1 消防用水量及水压

自动喷水灭火系统设计的基本参数应按照《自动喷水灭火系统设计规范》的规定选取，民用建筑和工业厂房的自动喷水灭火系统设计参数应按照表1确定。自动喷水灭火系统的持续喷水时间，应按照火灾持续时间不小于1h确定［2］。

表1 民用建筑和工业厂房的自动喷水灭火系统设计参数［3］

1.2 管网水力计算

自动喷水灭火系统管网水力计算的目的在于确定管网各管段管径、计算管网所需的供水压力、确定高位水箱的设置高度和选择消防水泵。

（1） 管线的合理配置，见表2

（2） 确定喷头间距

对于一个建筑物，在确定了危险等级后，要根据建筑物的实际尺寸来确定喷头间距，如确定了一个建筑物为中危险Ⅱ级，既喷水强度为8L/min·m2，喷头布置情况及管线尺寸由图1可知。

由图1可以明白系统最不利点四个喷头ABCD围成的面积正方形ABCD的面积为S，只要保证S内的喷水强度不小于8L/min·m2就满足规范要求；从图上看，在每个喷头的洒水量中有1/4的水量洒在S中，也就是S内的洒水量为一个喷头的洒水量；

由喷头的流量公式喷头的流量应按下式计算：

表2 轻度危险级、中危险级、严重危险等级中配水管线控制的标准喷头数量［2］

图1

式中：q为喷头流量（L/min）；P为喷头工作压力（MPa）；K为

喷头流量系数（一般取K=80）

可知q/S=8 L/min·m2；而S=L×L

则，喷头间距

（3） 水力计算［3］

水力计算目的：计算出系统总流量和系统总的压力损失，来选择消防泵。

喷头的流量计算公式：

式中：q为喷头流量（L/min）；P为喷头工作压力（MPa）；K为

喷头流量系数（本系统的喷头K=80）。

平均流速计算公式：

式中：V为平均流速（m/s）；Q为流量（L/s）；d为管道的内径（mm）。Kc为流速系数（m/L）

表3 管线管径流速系数值

管道的局部水头损失，宜采用当量长度法计算：

式中：hl为管道局部水头损失（mH2o）；A为管道比阻值；L为管道长度（m）。

表4 管道比阻值A

①配水支管水力计算，见表5

②配水干管水力计算

逐个喷头计算完一根配水支管时，继续计算下一根支管。由于下一根支管的形状特征与第一个一样，可以把第一根支管看成一个大喷头，只不过它的k值与标准喷头k=80不同，可以求出大喷头的k值。

③水力计算的步骤

A.确定房间内所有雨淋喷头的坐标位置。

表5

B.根据房间的危险等级确定喷头连接管线的管径。

C.利用公式首先从最不利点开始逐点计算一根配水支管在正常工作时所需的压力和流量。

D.逐个喷头计算完一根配水支管时，继续计算下一根支管。由于下一根支管的形状特征与第一个一样，可以把第一根支管看成一个大喷头，只不过它的k值与标准喷头k=80不同，可以利用公式（6）（7）求出“大喷头”的K值。

E.最后计算出整个系统正常工作是所需的总流量和水泵的扬程。

④图例

图2

2 程序界面

图3 雨淋喷头合理布局及水力计算程序界面

图3 为程序的界面，其中图中参数解释如下。

①计算初值

房间长度为需要计算的房间长度；

房间宽度为需要计算的房间宽度；

经济流速为配水支管及其配水干管水流速度所允许的最大值；

平均喷水强度为按设计要求所需要的喷水强度（根据房间的危险等级确定）；

高程差为建筑物最不利点距离水泵出口的高程。

②计算结果

总流量为雨淋喷头喷水时所需要的水电流量；

水泵扬程为雨淋喷头喷水时所需要水泵的扬程；

红色圆点为雨淋喷头在房间的实际位置；

红色圆点下的数字为喷头在房间的位置坐标；

红线为配水支管和配水干管的实际位置；

红线上的数字为配水支管和配水干管的管径。

3 结语

应用本程序只需输入一些基本参数，就可以计算出一个房间雨淋喷头所要安装的位置、连接各个喷头的管径大小以喷淋系统正常运行所需的水泵扬程，极大的减轻了工程师的计算量、本文采用逐点发进行水力计算，经过改变水力参数的多次计算得出如下结论。

①同一房间并且在其它参数不变的情况下，平均喷水强度越小（即危险等级越低）室内需要布置的喷头数目越少，即喷头布置的密度越小。

②同一房间并且在其它参数不变，最不利点喷头的压力大小与喷头的布置密度成反比；即最不利点喷头压力越大，室内喷头布置密度越小。

③通过多次改变参数对比，由于消防喷头正方形布置时，有时喷头距离墙体过近，而消防喷头矩形布置却不存在这种情况，所以与消防喷头正方形布置比较，喷头的矩形布置更为合理。

［1］张菊良，黄晓泉.自动喷水灭火系统的作用和设置.给水排水.2001，（2）.

［2］自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2001）［S］.中华人民共和国公安部.

［3］王增长，高羽飞，曾雪华.建筑给水排水工程（第五版）［S］.中国建筑工业出版社.

［4］王栋.VisualBasic程序开发实例教程［S］.清华大学出版社.

范鲁煜（1983- ），男，山东禹城人，中石油京唐液化天然气有限公司，硕士，研究方向：从事液化天然气HSE相关工作。