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摘 要：自动喷水灭火系统中的喷头和管网是保障整个系统正常运行的重要因素。文章通过分析喷头的布置原则、布置形式、选型和管网中干管、报警阀的设置，强调必须依据科学、合理的原则进行设计。
关键词： 自动喷水灭火系统；喷头；管道网络结构；设计
报警阀自动喷水灭火系统已广泛应用于工程建设中，由于技术的发展， 其对火灾的反应愈加迅速， 可靠性得到了很大提高。通过大量的工程实践， 对其应用有了更深入的了解。为保证系统的可靠性， 使整个系统更经济合理， 本文从设计的角度结合部分工程实践对自动喷水灭火系统喷头和管网的设置对整个系统的影响进行分析和探讨。
1 喷头的布置喷头的布置
可根据建筑的实际构造， 灵活多样，但须在满足《自动喷水灭火系统设计规范（ GB50084-2001） 》 （以下简称《喷规》 ）的基础上。而不同方式的喷头布置， 对整个自喷系统的设计流量、管径、供水压力、感观、造价都产生不同的影响。
1. 1 喷头的布置原则
《喷规》第7.1.1 条： 喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置。当喷头附近有障碍物时， 应符合本规范7.2节的规定或增设补偿喷水强度的喷头[ 1 ] 。
以上规定了布置喷头应遵循的原则， 尚应遵循：不出现未被覆盖的或过多的重复覆盖面积；喷头间不互相影响； 满足作用面积内的喷水强度、喷水的均匀性及喷头的适时开放； 满足其它规范对喷头布置的影响， 并应结合实际， 综合考虑。
1.2 喷头的布置形式
喷头最常用的布置形式有正方形、矩形或平行四边形。在实际工程中， 一般多采用正方形或矩形的布置方式。《喷规》7.1.2表中， 按喷水强度的要求， 根据喷头不同布置形式， 对边长、喷头与端墙的最大距离和一只喷头的最大保护面积作出了规定。
由于喷头的布置受其他因素的影响较大， 实际设计中常出现喷头不能按某固定距离来布置。不能简单地把规定值当作间距，不管被保护对象及建筑平面尺寸和构造要求如何，一律采用3.6m （中危险级）或4.4m（轻危险级）间距布置， 结果出现喷头贴梁、贴柱安装， 使该处喷头喷水受阻， 并在梁柱周围形成不被喷水覆盖的空白，对灭火十分不利。或者在不规则建筑平面喷头布置凌乱，配管纵横交错、杂乱无章， 影响建筑美观及喷洒功能的发挥。故须根据工程实际情况， 选定喷水强度、喷头的流量系数、工作压力，按规范规定的喷头间距限值，结合建筑分隔、结构柱网和各种障碍物灵活布置，以期系统安全、实用与经济。
例如办公楼、宾馆等的走廊，成行喷头的布置位置与走廊中线相距甚远， 很不美观；又如地下车库由于硬套3.4m 的间距布置，造成不少喷头不能按结构梁协调设置， 或无法按要求布置在停车位上方；再如大中型商场由于规模、销售物品种类等时常变化，功能划区也经常变动，喷头应结合建筑的开间及布局一块块布置，既能满足规范要求的喷水强度又能灵活适应建筑分隔的变化。
对于不设吊顶的场所，首先要根据所需要的喷水强度考虑喷头间距，与结构专业紧密协商，按不同柱网尺寸情况将次梁布置成十字、双十字、井字、一字、二字或无次梁的形式；将喷头布置在主次梁分格中，提高建筑的使用空间。但在部分位置无法按结构梁格布置喷头时，可局部增设集热板。
1. 3 喷头的间距与系统工作压力的关系
《喷规》第9. 1. 1条给出喷头的流量公式：
式中： q—— 喷头流量（ L /m in） ；
K —— 喷头流量系数；
P —— 喷头工作压力（MPa）。
当喷水量确定以后据规范给出的设计喷水强度例如中危险级I级6 L / （ m in﹒m2 ） ， 即可算出一个喷头的保护面积为： F = Q /6。
由上两式可知， 喷头工作压力越大， 喷水量越大， 保护面积越大， 喷水半径亦大， 喷头的布置间距随之加大。因此， 在满足规范喷水强度要求下， 可以根据实际工作压力适当调整喷头布置间距， 既安全又经济。
1. 4 喷头选型
《喷规》第6.1.1 条规定： 闭式系统的喷头， 其公称动作温度宜高于环境最高温度30 ℃ 。某宾馆不管何使用功能均采用公称动作温度为68 ℃ 的喷头， 造成系统投入使用后厨房及其烘房里的喷头均爆裂喷水同时报警， 引起不必要的慌乱， 后将这些场所的喷头改成93 ℃ 温级后才未误动作。另外常见的闷顶或有机玻璃顶， 在炎热的季节， 其顶部温度会很高， 其喷头的温级也宜采用93 ℃ 。不同功能部位应选用不同热敏性能的喷头， 在采暖通风管道、加热器、不保温的蒸汽管道、天窗等部位应采用中高温度的喷頭， 以防止因采用68 ℃ 普通喷头而常爆破， 造成不必要的水渍损失。设计中对于开水房、蒸饭间、工业厂房的蒸汽点等特殊部位应特别注意
《喷规》规定了喷头的选型和无吊顶处喷头溅水盘距顶板的安装距离。有的施工队在无吊顶场所安装时， 将直立型和下垂型喷头混装， 使热气流不能尽早接触加热喷头的热敏元件， 显然火灾时喷头将不能正常发挥优势。
1. 5 工程实例
（ 1）类别一， 地下汽车库。地下汽车库喷头布置： 一是要按《喷规》中危险Π级； 二是应设在停车位上方； 三是受结构柱网限制。
图1是某小区IV 类地下汽车库局部图， 车位开间尺寸为8. 1m×5 . 3m， 车行道开间尺寸为8. 1 m ×7. 3m， 按照中危险II级所要求的喷头间距， 与结构专业协商后定为： 车位内布置一字梁， 车行道内布置双十字梁， 管道均贴梁底安装， 喷头均匀按梁格布置并采用直立型； 东侧局部无法按结构梁格布置喷头， 增设集热板， 下设下垂型喷头。即8. 1m 开间布置三排喷头， 喷头间距2. 7m， 满足规范中危险II级正方形3. 4m长方形3. 6m 间距的要求。 图1 Ⅳ类地下汽车库局部平面图计算其系统流量
按《喷规》第9.1.2条： 水力计算选定的最不利点处作用面积宜为矩形， 其长度应平行于配水支管， 其长度不宜小于作用面积平方根的1.2倍。本例系统作用面积160m2， 水力计算长度应不小于15.18m， 图1中虚线段围合区域即为其计算作用面积， 长度为15.19m。按最不利喷头出水5m计算系统设计流量为24.62 L /S。
图2 为某高层地下室汽车库局部图， 开间尺寸为8.1m × 8.1m， 结构在方案阶段定的是十字型的宽扁梁， 梁宽为400mm，见图2左图。为满足规范间距， 要求各有一排喷头位置在宽扁梁下。按规要求， 集热板平面面积不小于0.12m2， 即寬度不小于0.35m， 这样可考虑利用该宽扁梁代替集热板。但梁两侧不能挡烟， 故考虑在梁两侧设置高7～10 cm的围合热气流的铁皮挡板。
施工图时结构方案变动， 次梁宽改为普通梁，同意按水专业要求布置了井字梁， 见图2 右图。即喷头间距为2.65m， 均匀布置在梁格中间， 采用直立型。这是最常用的地下室汽车库喷头布置方法。少量地下室采用无梁楼盖， 喷头布置就较随意了。
图2 某高层地下室汽车库局部平面图
2 管网的布置
管网布置是在喷头布置的基础上进行的， 随意性较大， 其造价约占整个系统造价的50% ～ 60%，系统规模愈大， 这个比值愈高， 因此， 管网的布置直接影响系统的造价。同时管网担负着向喷头送水的作用， 有安全供水的要求。
2. 1 干管布置
采用居中进水（即配水支干管与成组喷头支管居中连接）还是采用边侧进水， 何种方案最经济， 应经管网水力计算比较。
2.2 报警阀的设置
报警阀控制管网和喷头， 是管网重要组成。按《喷规》要求： 一个报警阀组控制的喷头数， 湿式系统不宜超过800只。配水管道的工作压力不应大于1.2MPa； 每个报警阀组供水的最高与最低位置喷头， 其高程差不宜大于50m； 轻中危险场所各配水管入口压力不宜大于0.40MPa。这几条是进行管网分区和划片的要点。高度100m左右高层自喷系统最大工作压力可能超过1.6MPa， 超过湿式报警阀的最大工作压力要求， 此时则应结合竖向分区情况， 把报警阀往楼层上方移位， 将报警阀出口工作压力控制在1.2MPa内， 利于系统安全运行。
某商贸中心， 有三幢二类高度未超50m的商业单身公寓楼， 设计时28层酒店待后。主体2～ 10层为单身公寓， 裙房1～ 3层为商铺。因面积不大， 喷头不多， 共731个喷头， 地下室喷头已刚够设一组报警阀， 而建筑高度也不高， 故先考虑1～ 10层设置一组报警阀。因后期有28层酒店， 故该报警阀接自自喷泵后减压阀， 阀后压力0. 8MPa。单身公寓仅走道设置喷头， 各层支管管径为DN100和DN 70， 商铺各层支管管径为DN 150。按《喷规》： 减压孔板孔口直径不应小于设置管段直径的30% 。公寓各层孔板均满足要求。而商铺1层配水管处压力为68m，考虑减到30 m， 需减压38 m， 孔板需孔口直径39mm， 小于管段直径的30% ， 不合规范要求。若采用30% 管段直径， 即45mm， 则减压21.5m， 减后压力为46.5m， 又超过规范配水管入口压力不宜大于0.40MPa的要求。这说明该系统采用同一组报警阀是不合理的， 应将商铺和公寓分设报警阀。
该例说明自喷水系统中报警阀应按建筑功能区域设置， 而不应以喷头数目设置。每层应按不同部位划分区域， 各层相同部位由同一报警阀控制， 即竖向控制。笔者认为竖向控制优于水平控制， 在水平控制系统中， 由于各报警阀前所需工作压力不同和同一层喷头距立管位置不同， 易导致喷洒的不均匀性，以致影响灭火效果。因此， 报警阀后控制喷头是分层水平控制还是竖向控制是需按实际情况确定的。
3 结 语
自喷系统的喷头和管网合理布置至关重要， 设计人员首先要熟练掌握有关规范， 并应通过详细水力计算来比较定夺更可行的实施方案， 结合实际情况进行灵活、合理、科学的设计， 保证整个系统的正常运行。
参考文献
[1] 中华人民共和国公安部. GB 50084-2001 自动喷水灭火系统设计规范（ 2005年版） [S] . 北京： 中国计划出版社， 2005， 9.
[2] 中国建筑科学研究院. 04S206自动喷水与水喷雾灭火设施安装[S] . 北京： 中国建筑标准设计研究院出版社， 2004， 2.
关键词： 自动喷水灭火系统；喷头；管道网络结构；设计
报警阀自动喷水灭火系统已广泛应用于工程建设中，由于技术的发展， 其对火灾的反应愈加迅速， 可靠性得到了很大提高。通过大量的工程实践， 对其应用有了更深入的了解。为保证系统的可靠性， 使整个系统更经济合理， 本文从设计的角度结合部分工程实践对自动喷水灭火系统喷头和管网的设置对整个系统的影响进行分析和探讨。
1 喷头的布置喷头的布置
可根据建筑的实际构造， 灵活多样，但须在满足《自动喷水灭火系统设计规范（ GB50084-2001） 》 （以下简称《喷规》 ）的基础上。而不同方式的喷头布置， 对整个自喷系统的设计流量、管径、供水压力、感观、造价都产生不同的影响。
1. 1 喷头的布置原则
《喷规》第7.1.1 条： 喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置。当喷头附近有障碍物时， 应符合本规范7.2节的规定或增设补偿喷水强度的喷头[ 1 ] 。
以上规定了布置喷头应遵循的原则， 尚应遵循：不出现未被覆盖的或过多的重复覆盖面积；喷头间不互相影响； 满足作用面积内的喷水强度、喷水的均匀性及喷头的适时开放； 满足其它规范对喷头布置的影响， 并应结合实际， 综合考虑。
1.2 喷头的布置形式
喷头最常用的布置形式有正方形、矩形或平行四边形。在实际工程中， 一般多采用正方形或矩形的布置方式。《喷规》7.1.2表中， 按喷水强度的要求， 根据喷头不同布置形式， 对边长、喷头与端墙的最大距离和一只喷头的最大保护面积作出了规定。
由于喷头的布置受其他因素的影响较大， 实际设计中常出现喷头不能按某固定距离来布置。不能简单地把规定值当作间距，不管被保护对象及建筑平面尺寸和构造要求如何，一律采用3.6m （中危险级）或4.4m（轻危险级）间距布置， 结果出现喷头贴梁、贴柱安装， 使该处喷头喷水受阻， 并在梁柱周围形成不被喷水覆盖的空白，对灭火十分不利。或者在不规则建筑平面喷头布置凌乱，配管纵横交错、杂乱无章， 影响建筑美观及喷洒功能的发挥。故须根据工程实际情况， 选定喷水强度、喷头的流量系数、工作压力，按规范规定的喷头间距限值，结合建筑分隔、结构柱网和各种障碍物灵活布置，以期系统安全、实用与经济。
例如办公楼、宾馆等的走廊，成行喷头的布置位置与走廊中线相距甚远， 很不美观；又如地下车库由于硬套3.4m 的间距布置，造成不少喷头不能按结构梁协调设置， 或无法按要求布置在停车位上方；再如大中型商场由于规模、销售物品种类等时常变化，功能划区也经常变动，喷头应结合建筑的开间及布局一块块布置，既能满足规范要求的喷水强度又能灵活适应建筑分隔的变化。
对于不设吊顶的场所，首先要根据所需要的喷水强度考虑喷头间距，与结构专业紧密协商，按不同柱网尺寸情况将次梁布置成十字、双十字、井字、一字、二字或无次梁的形式；将喷头布置在主次梁分格中，提高建筑的使用空间。但在部分位置无法按结构梁格布置喷头时，可局部增设集热板。
1. 3 喷头的间距与系统工作压力的关系
《喷规》第9. 1. 1条给出喷头的流量公式：
式中： q—— 喷头流量（ L /m in） ；
K —— 喷头流量系数；
P —— 喷头工作压力（MPa）。
当喷水量确定以后据规范给出的设计喷水强度例如中危险级I级6 L / （ m in﹒m2 ） ， 即可算出一个喷头的保护面积为： F = Q /6。
由上两式可知， 喷头工作压力越大， 喷水量越大， 保护面积越大， 喷水半径亦大， 喷头的布置间距随之加大。因此， 在满足规范喷水强度要求下， 可以根据实际工作压力适当调整喷头布置间距， 既安全又经济。
1. 4 喷头选型
《喷规》第6.1.1 条规定： 闭式系统的喷头， 其公称动作温度宜高于环境最高温度30 ℃ 。某宾馆不管何使用功能均采用公称动作温度为68 ℃ 的喷头， 造成系统投入使用后厨房及其烘房里的喷头均爆裂喷水同时报警， 引起不必要的慌乱， 后将这些场所的喷头改成93 ℃ 温级后才未误动作。另外常见的闷顶或有机玻璃顶， 在炎热的季节， 其顶部温度会很高， 其喷头的温级也宜采用93 ℃ 。不同功能部位应选用不同热敏性能的喷头， 在采暖通风管道、加热器、不保温的蒸汽管道、天窗等部位应采用中高温度的喷頭， 以防止因采用68 ℃ 普通喷头而常爆破， 造成不必要的水渍损失。设计中对于开水房、蒸饭间、工业厂房的蒸汽点等特殊部位应特别注意
《喷规》规定了喷头的选型和无吊顶处喷头溅水盘距顶板的安装距离。有的施工队在无吊顶场所安装时， 将直立型和下垂型喷头混装， 使热气流不能尽早接触加热喷头的热敏元件， 显然火灾时喷头将不能正常发挥优势。
1. 5 工程实例
（ 1）类别一， 地下汽车库。地下汽车库喷头布置： 一是要按《喷规》中危险Π级； 二是应设在停车位上方； 三是受结构柱网限制。
图1是某小区IV 类地下汽车库局部图， 车位开间尺寸为8. 1m×5 . 3m， 车行道开间尺寸为8. 1 m ×7. 3m， 按照中危险II级所要求的喷头间距， 与结构专业协商后定为： 车位内布置一字梁， 车行道内布置双十字梁， 管道均贴梁底安装， 喷头均匀按梁格布置并采用直立型； 东侧局部无法按结构梁格布置喷头， 增设集热板， 下设下垂型喷头。即8. 1m 开间布置三排喷头， 喷头间距2. 7m， 满足规范中危险II级正方形3. 4m长方形3. 6m 间距的要求。 图1 Ⅳ类地下汽车库局部平面图计算其系统流量
按《喷规》第9.1.2条： 水力计算选定的最不利点处作用面积宜为矩形， 其长度应平行于配水支管， 其长度不宜小于作用面积平方根的1.2倍。本例系统作用面积160m2， 水力计算长度应不小于15.18m， 图1中虚线段围合区域即为其计算作用面积， 长度为15.19m。按最不利喷头出水5m计算系统设计流量为24.62 L /S。
图2 为某高层地下室汽车库局部图， 开间尺寸为8.1m × 8.1m， 结构在方案阶段定的是十字型的宽扁梁， 梁宽为400mm，见图2左图。为满足规范间距， 要求各有一排喷头位置在宽扁梁下。按规要求， 集热板平面面积不小于0.12m2， 即寬度不小于0.35m， 这样可考虑利用该宽扁梁代替集热板。但梁两侧不能挡烟， 故考虑在梁两侧设置高7～10 cm的围合热气流的铁皮挡板。
施工图时结构方案变动， 次梁宽改为普通梁，同意按水专业要求布置了井字梁， 见图2 右图。即喷头间距为2.65m， 均匀布置在梁格中间， 采用直立型。这是最常用的地下室汽车库喷头布置方法。少量地下室采用无梁楼盖， 喷头布置就较随意了。
图2 某高层地下室汽车库局部平面图
2 管网的布置
管网布置是在喷头布置的基础上进行的， 随意性较大， 其造价约占整个系统造价的50% ～ 60%，系统规模愈大， 这个比值愈高， 因此， 管网的布置直接影响系统的造价。同时管网担负着向喷头送水的作用， 有安全供水的要求。
2. 1 干管布置
采用居中进水（即配水支干管与成组喷头支管居中连接）还是采用边侧进水， 何种方案最经济， 应经管网水力计算比较。
2.2 报警阀的设置
报警阀控制管网和喷头， 是管网重要组成。按《喷规》要求： 一个报警阀组控制的喷头数， 湿式系统不宜超过800只。配水管道的工作压力不应大于1.2MPa； 每个报警阀组供水的最高与最低位置喷头， 其高程差不宜大于50m； 轻中危险场所各配水管入口压力不宜大于0.40MPa。这几条是进行管网分区和划片的要点。高度100m左右高层自喷系统最大工作压力可能超过1.6MPa， 超过湿式报警阀的最大工作压力要求， 此时则应结合竖向分区情况， 把报警阀往楼层上方移位， 将报警阀出口工作压力控制在1.2MPa内， 利于系统安全运行。
某商贸中心， 有三幢二类高度未超50m的商业单身公寓楼， 设计时28层酒店待后。主体2～ 10层为单身公寓， 裙房1～ 3层为商铺。因面积不大， 喷头不多， 共731个喷头， 地下室喷头已刚够设一组报警阀， 而建筑高度也不高， 故先考虑1～ 10层设置一组报警阀。因后期有28层酒店， 故该报警阀接自自喷泵后减压阀， 阀后压力0. 8MPa。单身公寓仅走道设置喷头， 各层支管管径为DN100和DN 70， 商铺各层支管管径为DN 150。按《喷规》： 减压孔板孔口直径不应小于设置管段直径的30% 。公寓各层孔板均满足要求。而商铺1层配水管处压力为68m，考虑减到30 m， 需减压38 m， 孔板需孔口直径39mm， 小于管段直径的30% ， 不合规范要求。若采用30% 管段直径， 即45mm， 则减压21.5m， 减后压力为46.5m， 又超过规范配水管入口压力不宜大于0.40MPa的要求。这说明该系统采用同一组报警阀是不合理的， 应将商铺和公寓分设报警阀。
该例说明自喷水系统中报警阀应按建筑功能区域设置， 而不应以喷头数目设置。每层应按不同部位划分区域， 各层相同部位由同一报警阀控制， 即竖向控制。笔者认为竖向控制优于水平控制， 在水平控制系统中， 由于各报警阀前所需工作压力不同和同一层喷头距立管位置不同， 易导致喷洒的不均匀性，以致影响灭火效果。因此， 报警阀后控制喷头是分层水平控制还是竖向控制是需按实际情况确定的。
3 结 语
自喷系统的喷头和管网合理布置至关重要， 设计人员首先要熟练掌握有关规范， 并应通过详细水力计算来比较定夺更可行的实施方案， 结合实际情况进行灵活、合理、科学的设计， 保证整个系统的正常运行。
参考文献
[1] 中华人民共和国公安部. GB 50084-2001 自动喷水灭火系统设计规范（ 2005年版） [S] . 北京： 中国计划出版社， 2005， 9.
[2] 中国建筑科学研究院. 04S206自动喷水与水喷雾灭火设施安装[S] . 北京： 中国建筑标准设计研究院出版社， 2004， 2.