边墙型扩展覆盖喷头技术探讨

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简介： 本文探讨了高层旅馆客房采用边墙型扩展覆盖喷头的可行性及其设计要点，并对正确理解《自动喷水灭火系统设计规范》中的有关规定及其条文解释提出看法。
关键字：边墙型扩展覆盖喷头 旅馆客房 火灾危险等级 标准喷头 流量 压力

喷头的合理选型和布置在自动喷水灭火系统的设计中起着至关重要的作用。边墙型扩展覆盖喷头是指流量系数K=115的边墙型快速响应喷头。我国《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001（以下简称《喷规》）对边墙型标准喷头和边墙型扩展覆盖喷头都作了相关规定。本文针对工程实例对边墙型扩展覆盖喷头提出笔者的看法。

某高层旅馆（四星级酒店）标准客房的净尺寸为7.0m×4.0m。由于建筑专业室内不设吊顶，因美观需要，只能采用边墙型喷头。根据我国《喷规》附录A，该旅馆客房属中危险级Ⅰ级。

方案一：该客房内喷头采用边墙型标准喷头(K=80)，根据《喷规》表7.1.12边墙型标准喷头的最大保护跨度与间距（m）

设置场所火灾危险等级

轻危险级

中危险级Ⅰ级

配水支管上喷头的最大间距

          3.6

          3.0

单排喷头的最大保护跨度

          3.6

          3.0

两排相对喷头的最大保护跨度

          7.2

          6.0

注：1 两排相对喷头应交错布置；

    2 室内跨度大于两排相对喷头的最大保护跨度时，应在两排相对喷头中间增设一排喷头。

则喷头布置如图一。

图一可看出，一间客房内边墙型标准喷头多达6个，无疑加大了系统的设计流量（具体详本文后面部份），也给客房的室内装修增添了困难.

方案二：采用边墙型扩展覆盖喷头(K=115)，则喷头布置如图二。

图二可看出，采用边墙型扩展覆盖喷头，则仅需布置一个喷头。很明显此种喷头的优点是保护面积大，安装简便，配水管道易于布置，室内装修非常方便。

                   图一                                           图二

方案二为多数设计单位采用。但边墙型扩展覆盖喷头尚未纳入国家标准《自动喷水灭火系统洒水喷头性能要求和试验方法》GB5135-95的规定内容之中，《喷规》6.1.3对此仅规定了：“顶板为水平面的轻危险级，中危险级Ⅰ级居室和办公室，可采用边墙型喷头。”其条文解释则又称国外对采用边墙型扩展覆盖喷头有严格规定：保护场所应为轻危险级，中危险级系统采用时须经特许。美国NFPA13（1996年版）确实有此规定。这就给设计人员带来了困惑，高层旅馆客房究竟能否采用边墙型扩展覆盖喷头呢？其实，设置场所火灾危险等级的划分标准各国不尽相同。英美国家与我国差异较大。高层旅馆客房在我国属中危险级Ⅰ级，但在英美日德等国均属于轻危险级。可见高层旅馆客房采用边墙型扩展覆盖喷头在国外也是允许的。另外，火灾调查发现，许多旅馆客房火灾只有少量的可燃物燃烧，即造成室内人员CO中毒死亡。所以旅馆客房内安装喷头，应尽量选用快速响应喷头，以减少室内人员的死亡。而边墙型扩展覆盖喷头正是流量系数K=115的边墙型快速响应喷头。

确定了高层旅馆客房采用边墙型扩展覆盖喷头的可行性，笔者发现如何确定其设计参数也是个难题。可喜的是，2001版《喷规》新增了7.1.13条“边墙型扩展覆盖喷头的最大保护跨度，配水支管上的喷头间距，喷头与两侧端墙的距离，应按喷头工作压力下能够喷湿对面墙和邻近端墙距溅水盘1.2m高度下的墙面确定，且保护面积内的喷水强度应符合本规范表5.0.1的规定。”因此设计中采用此种喷头时，要求按本条规定并根据生产厂家提供的喷头流量特性洒水分布和喷湿墙面范围等资料，确定喷水强度和喷头的布置。

笔者设计的该星级酒店的客房净尺寸为4.0m×7.0m，要求该边墙型扩展覆盖喷头能够喷湿对面墙和邻近端墙距溅水盘1.2m高度下的喷水范围宽度≥4.0m,长度≥7.0m（图三曲线 ①）。经查阅，未发现有国内厂家生产的该喷头的喷远距离能达到7.0m。仅英国某公司生产的边墙型扩展覆盖喷头的喷远距离能达到7.3m，宽度能达到4.9m。

图三为该喷头布水及喷湿墙示意图。

                             图三

下表为UL和C-UL列表的该喷头的覆盖面积和流量标准：

                 扩展覆盖水平边墙喷头（TY4332）、K115

响应

级别

覆盖面积

m×m

最小流量

LPM

最小压力

BAR

溅水盘至屋顶距离mm

喷头公称动作温度

℃

喷头最小间距

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

    依据上表，要保证该喷头的覆盖面积4.9×7.3m，必须使该喷头的最小流量取为151LPM（2.52L/S）,最小压力1.72BAR(0.172Mpa)。本工程客房净面积28㎡，按照《喷规》表5.0.1喷水强度须为6L/min·㎡，则该喷头最小流量为168LPM（2.8L/S），最小压力2.13BAR（0.213Mpa）。因此，整个自动喷水灭火系统的设计流量，喷淋泵的选型都要综合考虑。

系统的设计流量，应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定：

式中Q——系统设计流量（L/S）

q_i——最不利点处作用面积内各喷头节点的流量（L/min）

n——最不利点处作用面积内的喷头数

喷头的流量应按下式计算：

式中q——喷头流量（L/min）， P——喷头工作压力（MPa）

K——喷头流量系数。标准喷头K为80，边墙型扩展覆盖喷头K为115。

本工程采用方案二则客房标准层一个作用面积内共需设4个边墙型扩展覆盖喷头和6个下垂型标准喷头，因此其流量为2.80×4+1.33×6=19.18L/S。若考虑系统压力的增加对流量的影响，应有1.3的安全系数，即为19.18×1.3=24.93L/S（实际工程具体设计应根据每个喷头处的压力，分别计算10个喷头的流量，并累计即可）。而本工程地下室的喷头按梁系布置，一个作用面积内共需设24个直立型喷头，其流量为24×1.33×1.3=41.5L/S。则系统的设计流量为41.5L/S。本工程若采用方案一则客房标准层一个作用面积内共需设24个边墙型标准喷头和6个下垂型标准喷头，因此其流量为1.33×30×1.3=51.87L/S。则系统的设计流量为51.87L/S。

可见，本工程客房采用边墙型扩展覆盖喷头，喷头的流量（2.80L/S）增大，并没有影响到整个系统的设计流量。若采用边墙型标准喷头，将使整个系统的设计流量加大。

水泵扬程应按下式计算：H=∑h+Po＋Z

H——水泵扬程         ∑h——管道沿程和局部的水头损失的累计值（MPa）

Z——最不利点与消防水池的最低水位的高程差（MPa）

Po——最不利点处喷头的工作压力（MPa）。采用标准喷头时Po取0.10MPa，本设计中Po取0.213 MPa。

本工程最高层十八层,为咖啡厅，层高3.6m，采用下垂型标准喷头，七至十七层为旅馆客房。由于客房采用了边墙型扩展覆盖喷头，最不利点喷头所需的工作压力比标准喷头多了0.113Mpa，所以尽管客房不在最高层，但十七层客房的最远点喷头为最不利点。在计算水泵扬程时应注意到这种特殊性，才能确保系统正常的工作压力。

设计采用边墙型扩展覆盖喷头，不仅要考虑流量及工作压力的因素，还应注意以下几点：

1、边墙型扩展覆盖喷头应布置在水平、光滑、平坦的建筑屋面下。

2、边墙型扩展覆盖喷头不应布置在有障碍物的房间，应防止障碍物屏蔽热气流和破坏洒水分布。当有障碍物时喷头应经过特殊认证并符合一定要求。

3、 设计边墙型扩展覆盖喷头时，应以其所需要最低工作压力来选择配水支管管径。

4、 边墙型扩展覆盖喷头溅水盘与顶板的距离应符合下边的规定：

边墙型喷头型式

溅水盘与顶板的距离 mm

溅水盘与背墙面的距离  mm

直立型

100~150

       50~100

水平式

        150~300

       可小于100

当然，边墙型喷头由于安装在墙面，热气流在楼板底需积累到相当程度后，才能触及该喷头，因此其动作滞后于直立型和下垂型喷头，规范对此作了必要的限制，规定只有“顶板为水平面的轻危险级，中危险Ⅰ级居室办公室可采用边墙型喷头”。设计人员不能盲目采用边墙型扩展覆盖喷头，加大喷头的保护范围，影响喷头的受热和灭火效果。

综上所述，笔者认为：在遵循《喷规》7.1.13条下，设计人员在高层旅馆客房的设计上可采用边墙型扩展覆盖喷头，既有利于室内装修，又可保证灭火效果。

参考文献：

  1、中华人民共和国国家标准.自动喷水灭火系统设计规范(GB50084—2001).北京：中国计划出版社，2001

  2、黄晓家,姜文源.自动喷水灭火系统设计手册. 北京:中国建筑工业出版社，2002

  3、美国NFPA13（1996 edition）