邊墻型擴展覆蓋噴頭技術探討

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簡介： 本文探討了高層旅館客房采用邊墻型擴展覆蓋噴頭的可行性及其設計要點，并對正確理解《自動噴水滅火系統設計規(guī)范》中的有關規(guī)定及其條文解釋提出看法。
關鍵字：邊墻型擴展覆蓋噴頭 旅館客房 火災危險等級 標準噴頭 流量 壓力

噴頭的合理選型和布置在自動噴水滅火系統的設計中起著至關重要的作用。邊墻型擴展覆蓋噴頭是指流量系數K=115的邊墻型快速響應噴頭。我國《自動噴水滅火系統設計規(guī)范》GB50084-2001（以下簡稱《噴規(guī)》）對邊墻型標準噴頭和邊墻型擴展覆蓋噴頭都作了相關規(guī)定。本文針對工程實例對邊墻型擴展覆蓋噴頭提出筆者的看法。

某高層旅館（四星級酒店）標準客房的凈尺寸為7.0m×4.0m。由于建筑專業(yè)室內不設吊頂，因美觀需要，只能采用邊墻型噴頭。根據我國《噴規(guī)》附錄A，該旅館客房屬中危險級Ⅰ級。

方案一：該客房內噴頭采用邊墻型標準噴頭(K=80)，根據《噴規(guī)》表7.1.12邊墻型標準噴頭的最大保護跨度與間距（m）

設置場所火災危險等級

輕危險級

中危險級Ⅰ級

配水支管上噴頭的最大間距

          3.6

          3.0

單排噴頭的最大保護跨度

          3.6

          3.0

兩排相對噴頭的最大保護跨度

          7.2

          6.0

注：1 兩排相對噴頭應交錯布置；

    2 室內跨度大于兩排相對噴頭的最大保護跨度時，應在兩排相對噴頭中間增設一排噴頭。

則噴頭布置如圖一。

圖一可看出，一間客房內邊墻型標準噴頭多達6個，無疑加大了系統的設計流量（具體詳本文后面部份），也給客房的室內裝修增添了困難.

方案二：采用邊墻型擴展覆蓋噴頭(K=115)，則噴頭布置如圖二。

圖二可看出，采用邊墻型擴展覆蓋噴頭，則僅需布置一個噴頭。很明顯此種噴頭的優(yōu)點是保護面積大，安裝簡便，配水管道易于布置，室內裝修非常方便。

                   圖一                                           圖二

方案二為多數設計單位采用。但邊墻型擴展覆蓋噴頭尚未納入國家標準《自動噴水滅火系統灑水噴頭性能要求和試驗方法》GB5135-95的規(guī)定內容之中，《噴規(guī)》6.1.3對此僅規(guī)定了：“頂板為水平面的輕危險級，中危險級Ⅰ級居室和辦公室，可采用邊墻型噴頭?！逼錀l文解釋則又稱國外對采用邊墻型擴展覆蓋噴頭有嚴格規(guī)定：保護場所應為輕危險級，中危險級系統采用時須經特許。美國NFPA13（1996年版）確實有此規(guī)定。這就給設計人員帶來了困惑，高層旅館客房究竟能否采用邊墻型擴展覆蓋噴頭呢？其實，設置場所火災危險等級的劃分標準各國不盡相同。英美國家與我國差異較大。高層旅館客房在我國屬中危險級Ⅰ級，但在英美日德等國均屬于輕危險級。可見高層旅館客房采用邊墻型擴展覆蓋噴頭在國外也是允許的。另外，火災調查發(fā)現，許多旅館客房火災只有少量的可燃物燃燒，即造成室內人員CO中毒死亡。所以旅館客房內安裝噴頭，應盡量選用快速響應噴頭，以減少室內人員的死亡。而邊墻型擴展覆蓋噴頭正是流量系數K=115的邊墻型快速響應噴頭。

確定了高層旅館客房采用邊墻型擴展覆蓋噴頭的可行性，筆者發(fā)現如何確定其設計參數也是個難題。可喜的是，2001版《噴規(guī)》新增了7.1.13條“邊墻型擴展覆蓋噴頭的最大保護跨度，配水支管上的噴頭間距，噴頭與兩側端墻的距離，應按噴頭工作壓力下能夠噴濕對面墻和鄰近端墻距濺水盤1.2m高度下的墻面確定，且保護面積內的噴水強度應符合本規(guī)范表5.0.1的規(guī)定?！币虼嗽O計中采用此種噴頭時，要求按本條規(guī)定并根據生產廠家提供的噴頭流量特性灑水分布和噴濕墻面范圍等資料，確定噴水強度和噴頭的布置。

筆者設計的該星級酒店的客房凈尺寸為4.0m×7.0m，要求該邊墻型擴展覆蓋噴頭能夠噴濕對面墻和鄰近端墻距濺水盤1.2m高度下的噴水范圍寬度≥4.0m,長度≥7.0m（圖三曲線 ①）。經查閱，未發(fā)現有國內廠家生產的該噴頭的噴遠距離能達到7.0m。僅英國某公司生產的邊墻型擴展覆蓋噴頭的噴遠距離能達到7.3m，寬度能達到4.9m。

圖三為該噴頭布水及噴濕墻示意圖。

                             圖三

下表為UL和C-UL列表的該噴頭的覆蓋面積和流量標準：

                 擴展覆蓋水平邊墻噴頭（TY4332）、K115

響應

級別

覆蓋面積

m×m

最小流量

LPM

最小壓力

BAR

濺水盤至屋頂距離mm

噴頭公稱動作溫度

℃

噴頭最小間距

m

快速

4.9×4.9

98

   0.73

100~300

57，68，79

   3.1

快速

4.9×5.5

110

   0.90

100~300

57，68，79

   3.1

快速

4.9×6.1

121

   1.10

100~150

57

   3.1

快速

4.9×6.1

125

   1.17

100~300

57

   3.1

快速

4.9×6.7

133

   1.32

100~150

57

   3.1

快速

4.9×6.7

136

   1.59

100~300

57

   3.1

快速

4.9×7.3

148

   1.64

100~150

57

   3.1

快速

4.9×7.3

151

   1.72

100~300

57

   3.1

    依據上表，要保證該噴頭的覆蓋面積4.9×7.3m，必須使該噴頭的最小流量取為151LPM（2.52L/S）,最小壓力1.72BAR(0.172Mpa)。本工程客房凈面積28㎡，按照《噴規(guī)》表5.0.1噴水強度須為6L/min·㎡，則該噴頭最小流量為168LPM（2.8L/S），最小壓力2.13BAR（0.213Mpa）。因此，整個自動噴水滅火系統的設計流量，噴淋泵的選型都要綜合考慮。

系統的設計流量，應按最不利點處作用面積內噴頭同時噴水的總流量確定：

式中Q——系統設計流量（L/S）

q_i——最不利點處作用面積內各噴頭節(jié)點的流量（L/min）

n——最不利點處作用面積內的噴頭數

噴頭的流量應按下式計算：

式中q——噴頭流量（L/min）， P——噴頭工作壓力（MPa）

K——噴頭流量系數。標準噴頭K為80，邊墻型擴展覆蓋噴頭K為115。

本工程采用方案二則客房標準層一個作用面積內共需設4個邊墻型擴展覆蓋噴頭和6個下垂型標準噴頭，因此其流量為2.80×4+1.33×6=19.18L/S。若考慮系統壓力的增加對流量的影響，應有1.3的安全系數，即為19.18×1.3=24.93L/S（實際工程具體設計應根據每個噴頭處的壓力，分別計算10個噴頭的流量，并累計即可）。而本工程地下室的噴頭按梁系布置，一個作用面積內共需設24個直立型噴頭，其流量為24×1.33×1.3=41.5L/S。則系統的設計流量為41.5L/S。本工程若采用方案一則客房標準層一個作用面積內共需設24個邊墻型標準噴頭和6個下垂型標準噴頭，因此其流量為1.33×30×1.3=51.87L/S。則系統的設計流量為51.87L/S。

可見，本工程客房采用邊墻型擴展覆蓋噴頭，噴頭的流量（2.80L/S）增大，并沒有影響到整個系統的設計流量。若采用邊墻型標準噴頭，將使整個系統的設計流量加大。

水泵揚程應按下式計算：H=∑h+Po＋Z

H——水泵揚程         ∑h——管道沿程和局部的水頭損失的累計值（MPa）

Z——最不利點與消防水池的最低水位的高程差（MPa）

Po——最不利點處噴頭的工作壓力（MPa）。采用標準噴頭時Po取0.10MPa，本設計中Po取0.213 MPa。

本工程最高層十八層,為咖啡廳，層高3.6m，采用下垂型標準噴頭，七至十七層為旅館客房。由于客房采用了邊墻型擴展覆蓋噴頭，最不利點噴頭所需的工作壓力比標準噴頭多了0.113Mpa，所以盡管客房不在最高層，但十七層客房的最遠點噴頭為最不利點。在計算水泵揚程時應注意到這種特殊性，才能確保系統正常的工作壓力。

設計采用邊墻型擴展覆蓋噴頭，不僅要考慮流量及工作壓力的因素，還應注意以下幾點：

1、邊墻型擴展覆蓋噴頭應布置在水平、光滑、平坦的建筑屋面下。

2、邊墻型擴展覆蓋噴頭不應布置在有障礙物的房間，應防止障礙物屏蔽熱氣流和破壞灑水分布。當有障礙物時噴頭應經過特殊認證并符合一定要求。

3、 設計邊墻型擴展覆蓋噴頭時，應以其所需要最低工作壓力來選擇配水支管管徑。

4、 邊墻型擴展覆蓋噴頭濺水盤與頂板的距離應符合下邊的規(guī)定：

邊墻型噴頭型式

濺水盤與頂板的距離 mm

濺水盤與背墻面的距離  mm

直立型

100~150

       50~100

水平式

        150~300

       可小于100

當然，邊墻型噴頭由于安裝在墻面，熱氣流在樓板底需積累到相當程度后，才能觸及該噴頭，因此其動作滯后于直立型和下垂型噴頭，規(guī)范對此作了必要的限制，規(guī)定只有“頂板為水平面的輕危險級，中危險Ⅰ級居室辦公室可采用邊墻型噴頭”。設計人員不能盲目采用邊墻型擴展覆蓋噴頭，加大噴頭的保護范圍，影響噴頭的受熱和滅火效果。

綜上所述，筆者認為：在遵循《噴規(guī)》7.1.13條下，設計人員在高層旅館客房的設計上可采用邊墻型擴展覆蓋噴頭，既有利于室內裝修，又可保證滅火效果。

參考文獻：

  1、中華人民共和國國家標準.自動噴水滅火系統設計規(guī)范(GB50084—2001).北京：中國計劃出版社，2001

  2、黃曉家,姜文源.自動噴水滅火系統設計手冊. 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002

  3、美國NFPA13（1996 edition）