关于影响自动喷水灭火系统喷水强度的均匀性因素的探讨

罗卫东

摘 要：为了探究影响洒水喷头喷水均匀性的因素，笔者就工作压力、喷头安装间距两方面进行探究。选用三个完全相同的喷头，进行三组实验。第一组和第二组保证工作压力不变，将喷头之间的距离分别调整为3.0m和3.5m，进行15次喷水实验；第一组和第三组保证喷头的间距不变均为3.0m，将工作压力从0.05MPa逐渐调整为0.20MPa，进行15次实验。从三组实验结果来看，喷头的喷水压力越大喷水均匀性越差，但是从现有数据来看并没有呈现出明显的线性关系；喷头间距越大喷水均匀性越差。虽然工作压力和安装间距对于喷水的均匀性都有影响，但是喷头集水率均在85%以上，并且集水率随安装间距的增加而增加。

关键词：喷水强度；工作压力；喷头间距；均匀性

所谓喷水强度即在单位时间内喷头在单位面积上的喷水量，该参数指标是评判自动灭火喷水系统有效性的重要条件之一。但是只关注喷水强渡往往并不能准确判定一个自动盆里系统的工作效率和灭火能力。在保证喷水强度的基础上，喷水的均匀性对于灭火效率有着至关重要的决定性作用。在我国现行的《自动喷水灭火系统设计规范》中，虽然规定了喷头的布置间距以及每个喷头能够覆盖的保护面积，但是对喷头种类以及工作压力对喷水强度均匀性的影响并没有考虑在内。并且在国内外现有的研究中，都没有关于多只喷头相互作用对喷水强度以及喷水强度均匀性的影响。因此本文将从工作压力、喷头间距以及喷头种类这三个方面进行探究，旨在能够在日后的喷淋系统设计中更合理准确的布置喷头，在火情发生时能够提升灭火效率。

1 试验研究

1.1 试验方案

在喷头类型的选择上，只改变喷头的流量系数。我们分别选择K80、K115两种标准喷头以及K115扩大喷洒面积的EC喷头。在进行实验时，需要保证所有喷头都垂直向下安装，所有集水盒到天棚顶板的高度相等，均为3米。同时，为了防止喷头轭臂的位置对洒水分布均匀性产生影响，在安装喷头时需要保证所有轭臂都平行于喷头的配水支管。每次实验，每个实验组选择4个喷头同时进行实验，两个实验组分别将喷头的间距设置为3.0m和3.5m，进行实验。由于实验结果主要通过集水盒的集水量来体现，因此，需要保证所有的集水盒尺寸相同，这里规定选用500mm*500mm大小的集水盒，并且每个喷头对应集水盒的安放位置相同。

在探究工作压力对于喷水强度均匀性的影响时，我们选用K80标准喷头，将工作压力分别调整为0.05、0.10、0.15、0.20MPa四个等级。这四个工作强度对应的单位供水量分别225、320、390、455L/min。剩下两个种类的喷头也按照这样的工作强度进行实验。需要特别注意的是，在试验过程中，试验者需要保证实验室的门窗以及排风系统全部关闭，并且在实验结束时马上对集水盒内的水量分布情况进行测量和记录。前者是防止由于通风而改变水流喷洒方向，后者是为了防止由于蒸发而影响数据测量和记录。

1.2 试验结果分析

首先将K115和K115EC两种喷头的洒水情况进行对比。从试验数据中我们不难看出，EC喷头不光洒水范围更大，而且布水情况也更加均匀平坦。可以看出EC喷头相较于标准喷头来说，对喷水强度均匀性有更好的把控，这一优势主要归功于该喷头溅水盘的特殊设计，同时相较于K115标准喷头的安装距离，该喷头的安装间距较大。EC喷头与标准喷头相比另一个优势是该喷头有湿墙功能，防止火势顺着墙体蔓延，能够更有效的控制火势的发展和蔓延。在我国现行的《自动喷水灭火系统第12部分扩大覆盖面积洒水喷头》中明确要求，EC喷头需要在火情发生时打湿四周墙壁，并且打湿范围距离顶棚不能超过1.5米。通过该组对比试验，我们可以看出，除了安装间距和工作压力对喷水强度均匀性能够产生影响以外，喷头自身的结构特点和设计特点也不同程度的决定了洒水能力以及使用场所。

上文中笔者提到，布水均匀性和集水率作为衡量喷头喷水强度的主要指标，对喷水强度的衡量有着重要的指导意义。笔者首先明确了不同类型的喷头对喷水喷布情况的影响，其次对不同类型的喷头分别改变喷头间距以及工作压力进行探究，对不同工作情况下的数据进行记录和分析，得出两者对于喷头喷水强度均匀性的影响。

工作压力与水流量成正比，在水流量增加后，我们通过对实验数据进行计算，得出K115喷头的方差大约在3-7之间，而K80标准喷头的方差在10-24之间，很容易看出在工作压力增大后K115型喷头的布水均匀性最好，但是从几组实验来看，在工作压力增大时布水均匀性呈现负增长的态势。以K80标准喷头为例，当工作压力为0.10MPa时，喷水压力均匀性方差为10.5，而当工作压力增加至0.20MPa时，方差变为24，因此对于K80标准喷头来说，为了保证一定的喷水强度均匀性，其工作压力不能超过0.20MPa，最好在0.10MPa至0.15MPa之间。

2 结论及建议

第一，工作压力以及安装间距虽然对喷头的喷水强度均匀性有一定影响，但是不管两者怎么变化，喷头的集水率均在85%以上，并且集水率随着喷头安装间距增大而提高，虽然没有明显的线性关系，但是可以看到增大的趋势。一般来说需要扩大覆盖面积的喷头往往需要承担湿墙的功能，因此该类喷头的布水效果更为均匀平坦，同时洒水的覆盖范围也更大。

第二，喷水强度均匀性与工作压力有着紧密的关系。从总体来看，工作压力越大，喷水强度均匀性越差。因此在实际布置喷头时，为了最大限度保证喷头的喷水强度均匀性，在使用K80标准喷头时工作压力尽量保证在0.20MPa以内。

第三，根据不同的实际需求，在选择喷头间距的时候要根据喷头自身的特点来。在同一危险等级下，为了最大限度保证喷水强度的均匀性，设计图纸的安装间距为3.0m时，应选择K80的喷头，当设计安装间距为3.0m-3.5m之间是，需要选择K115标准型或者EC喷头。

3 结束语

喷头的喷洒强度均匀性对于喷头的灭火效率有着至关重要的影响，本文主要从喷头类型、工作强度以及安装间距三个方面对其进行了探讨和研究，此外，喷头的安装高度、安装方式等方面对于喷水强度均匀性也有这非常直接的影响，笔者会在未来对其他影响因素进行进一步探究，旨在最大限度的完善喷水系统，提高自动喷淋系统在发生火灾时的灭火效率，保护人民的生命和财产安全。

参考文献

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