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楊久洲

(中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司(機(jī)電設(shè)計(jì)三院)，四川成都 610041)

隨著社會(huì)發(fā)展，科技進(jìn)步，大型公共建筑不斷涌現(xiàn)，勢(shì)頭極為迅猛。在重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)形式的當(dāng)下，如何根據(jù)建筑形式配備相應(yīng)的消防給水系統(tǒng)成為了一個(gè)重要課題。面積大，凈空高是大型公共建筑的共同點(diǎn)，而雨淋系統(tǒng)作為開(kāi)式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的一種，對(duì)于撲滅大面積火災(zāi)有較好的效果。但是雨淋系統(tǒng)流量的確定，防護(hù)分區(qū)的劃分以及適用建筑的類(lèi)型在規(guī)范以及相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中還不是很明確，給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)一定的難度。本文通過(guò)分析雨淋系統(tǒng)流量的確定方法和防護(hù)區(qū)的劃分，給出設(shè)計(jì)雨淋系統(tǒng)的一些思路。

1 系統(tǒng)流量的確定

規(guī)范涉及到雨淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的有兩點(diǎn):1)雨淋閥只控制一個(gè)作用面積;2)多個(gè)雨淋閥并聯(lián)的雨淋系統(tǒng)，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量應(yīng)按同時(shí)啟用雨淋閥的流量之和的最大值確定［1］。由此可知，雨淋系統(tǒng)的流量主要和同時(shí)開(kāi)啟雨淋閥的數(shù)量有關(guān)。如果防護(hù)區(qū)只有一個(gè)雨淋閥來(lái)保護(hù)，雨淋系統(tǒng)的流量應(yīng)為該雨淋閥所控制的噴頭流量之和，即該防護(hù)區(qū)內(nèi)所有開(kāi)式噴頭的流量相加。如果防護(hù)區(qū)由多個(gè)雨淋閥并聯(lián)保護(hù)，要確定雨淋系統(tǒng)的流量就需先確定同時(shí)開(kāi)啟雨淋閥的數(shù)量(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“N值”)。

影響N值的因素主要有三個(gè):防護(hù)區(qū)形狀的劃分、系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間以及火災(zāi)的水平蔓延速度［2］。后兩者可通過(guò)計(jì)算分析得出，前者需要將雨淋系統(tǒng)與其他消防給水系統(tǒng)經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較得出。眾所周知，雨淋系統(tǒng)流量的耗損比較大，如果失火時(shí)N值過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量過(guò)高，這會(huì)占用消防水池很大一部分容量，既不經(jīng)濟(jì)也影響地下室的面積使用，同時(shí)還會(huì)因?yàn)橛炅荛y的數(shù)量過(guò)多使得管道復(fù)雜，不便管理。所以，通過(guò)與其他消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量進(jìn)行比較，大致給出雨淋系統(tǒng)的流量范圍并根據(jù)其確定N值，然后劃分防護(hù)區(qū)是一個(gè)值得借鑒的方法。

2 防護(hù)區(qū)的劃分

前面已經(jīng)提到影響N值的三個(gè)因素，下面就這三點(diǎn)展開(kāi)討論。防護(hù)區(qū)可分為田字型和日字型兩種［2］，如圖1所示。由圖1可知，如果田字型分區(qū)的最不利點(diǎn)失火，即防護(hù)區(qū)的交叉處，最多同時(shí)開(kāi)啟雨淋閥的數(shù)量為4個(gè)，而日字型分區(qū)最多只開(kāi)啟2個(gè)，所以按照日字型劃分防護(hù)分區(qū)對(duì)系統(tǒng)流量的設(shè)計(jì)更有利，我們就以它為例進(jìn)行討論。假設(shè)日字型小防護(hù)區(qū)長(zhǎng)度為L(zhǎng)(與需要保護(hù)區(qū)域的寬度M'相等)，寬度為M，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間內(nèi)火災(zāi)水平蔓延的長(zhǎng)度為W，跨越小防護(hù)區(qū)的數(shù)量為N(即同時(shí)開(kāi)啟雨淋閥的數(shù)量)。根據(jù)著火點(diǎn)的不同位置分兩種情況，如圖2所示。

1)當(dāng)著火點(diǎn)A處于防護(hù)區(qū)的邊緣時(shí)，由圖2a)可知，若W/M≤1，N=2;1＜W/M≤2，N=4;若2＜W/M≤3，N=6。以此類(lèi)推，k-1＜W/M≤k，N=2k(k≥1且為正整數(shù))。

圖1 防護(hù)區(qū)的布置方式

圖2 著火點(diǎn)的位置

2)當(dāng)著火點(diǎn)A處于防護(hù)區(qū)中心時(shí)，由圖2b)可知，若W/M≤0．5，N=1;0．5 ＜ W/M≤1．5，N=3;若 1．5 ＜ W/M≤2．5，N=5。以此類(lèi)推，k-0．5 ＜W/M≤k+0．5，N=2k+1(k≥1 且為正整數(shù))。

綜上所述，W 與 M間的關(guān)系為:0．5(k-1)＜W/M≤0．5k，N=k+1(k=1，2，3);k-2．5 ＜ W/M≤k-1．5，N=k+1(k≥4 且為正整數(shù))。由此我們可以得出，火災(zāi)水平蔓延長(zhǎng)度與小防護(hù)區(qū)的寬度之比是決定同時(shí)開(kāi)啟雨淋閥數(shù)量的重要因素，該比值大，則N大，該比值小，則N小。而火災(zāi)水平蔓延長(zhǎng)度=火災(zāi)水平蔓延速度×雨淋系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，火災(zāi)水平蔓延速度取0．3 m/s［2］，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間取 30 s［3］，所以 W=30 s×0．3 m/s=9 m。假設(shè)小防護(hù)區(qū)的寬度M=3 m，即失火時(shí)，火災(zāi)跨越了6個(gè)防護(hù)區(qū)，會(huì)引起同時(shí)噴水的雨淋閥數(shù)量為6個(gè)。以中危險(xiǎn)級(jí)Ⅰ為例，噴水強(qiáng)度為6 L/(min·m2)，作用面積為160 m2，也就是說(shuō)，一個(gè)雨淋閥控制的噴頭流量為16 L/s，則系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為16×6=96 L/s。這個(gè)數(shù)值相當(dāng)大，非常不經(jīng)濟(jì)。通過(guò)與其他消防給水系統(tǒng)流量做比較來(lái)控制變量M值，可以獲得比較合理的N值。表1列出了不同危險(xiǎn)等級(jí)下最大同時(shí)開(kāi)啟雨淋閥的數(shù)量N。

由表1的N值，可得各個(gè)危險(xiǎn)等級(jí)下W/M值的范圍(W為9 m)，從而確定防護(hù)區(qū)寬度的最小值，根據(jù)雨淋閥的作用面積(小防護(hù)區(qū)面積S)可得其最大長(zhǎng)度L值，如表2所示。

表1 布置成“日”字型的防護(hù)分區(qū)的最大設(shè)計(jì)流量

3 適用建筑的類(lèi)型

表2中的N值是將雨淋系統(tǒng)的流量控制在一定范圍內(nèi)的結(jié)果，也就是說(shuō)要想經(jīng)濟(jì)合理地使用雨淋系統(tǒng)，各個(gè)危險(xiǎn)等級(jí)下小防護(hù)分區(qū)的長(zhǎng)度最大不能超過(guò)表2中的各值。由前可知，當(dāng)布置成日字型分區(qū)時(shí)，建筑需要保護(hù)的區(qū)域的寬度(即長(zhǎng)度最小的一邊)M'應(yīng)與小防護(hù)區(qū)的長(zhǎng)度L相等，如圖1b)所示。如果該建筑平面為矩形，如圖3a)所示，則應(yīng)是LAB(或LCD)，與表2中的L值比較，如果前者較小，該建筑適合采用雨淋系統(tǒng)，反之不適合;如果該建筑平面為不規(guī)則形狀，如圖3b)所示，則應(yīng)先比較LAB和LCD的大小，然后再將較小的一邊與L值作對(duì)比。

表2 日字型小防護(hù)區(qū)的最小寬度和最大長(zhǎng)度

4 結(jié)語(yǔ)

1)判斷一個(gè)建筑采用雨淋系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)，可將其需保護(hù)的平面區(qū)域的較短邊與表2中相應(yīng)的L值進(jìn)行對(duì)比。如果前者大，則不經(jīng)濟(jì)，建議采用其他消防給水系統(tǒng)。2)通過(guò)1)的結(jié)論，如果得出該建筑適合采用雨淋系統(tǒng)，可根據(jù)表2將平面劃分成若干小防護(hù)分區(qū)，由系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間內(nèi)火災(zāi)水平蔓延長(zhǎng)度與防護(hù)區(qū)的寬度的比值和表1的N值共同確定雨淋系統(tǒng)的“同時(shí)開(kāi)啟雨淋閥”數(shù)量。

［1］GB 50084-2001，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(2005年版)［S］．

［2］林其峰．雨淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算探討［J］．建設(shè)科技，2008(13):35．

［3］全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施(2009版)［Z］．