| 标题 | 减压孔板在喷淋系统中的应用 |
| 范文 | 秦豪杰 摘 要：针对《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001第8.0.5条规定，“配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa”，这一要求本文对自动喷淋系统的减压方式做了简单归纳和对比，得出目前适合这一规范的减压方式只有减压孔板，并重点针对减压孔板减压的原理、安装要求及计算选型做了详细的阐述。 关键词：喷淋；减压孔板；水头损失 随着城市建筑高度的不断增加，建筑顶层自动喷淋系统入口压力越来越大，这就造成了建筑低层喷淋系统入口压力远远大于自身所需的入口压力，根据喷头流量计算公式[1] 可以看出，喷头的出流量受到压力的直接影响，压力过大，单个喷头流量就会随之增加，将导致消防水箱的水量不能满足火灾初期消防用水的要求。因此，《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001第8.0.5条规定，“配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa。这就需要在低层喷淋管道的配水管上设减压措施。并且在规范第9.3条中，也列出了减压的措施：a、减压孔板；b、节流管；c、减压阀。这三种减压措施中，减压阀在规范中已明确规定应设在报警阀组入口前，所以不适合配水管道的减压，而节流管由于长度要求不小于1m，对安装空间有一定的要求，并且30°的渐缩角和渐扩角市场也不易采购，因此在实际工程中也很少应用，而减压孔板由于造价低，安装方便，不占用空间，管理方便等优点被广泛应用于自动喷水灭火系统配水管需要减压的场所，本文将重点针对减压孔板进行说明。 1.减压孔板的原理：减压孔板 的工作原理是对液体的动压力（不含静压力）进行减压。高层建筑由于层数较多，高层和低层所承受的静水压力不一样。出水时，低层的水流动压力比高层的水流动压力大很多。当水流经过减压孔板时，流速发生突然变化，且在孔板前后产生许多涡流，引起很大的局部水头损失。在减压孔处产生压力降，从而可以降低低层自动喷水灭火系统的出口压力及出口流量。 2.减压孔板的安装要求 （1）应设在直径不小于50mm的水平直管段上，前后管段的长度均不宜小于该管段直径的5倍； （2）孔口直径不应小于设置管段直径的30%，且不应小于20mm； （3）应采用不锈钢板材制作。 （4）减压孔板主要用来克服由几何高差和喷淋立管水头损失造成的喷淋系统竖向的喷水不均匀性，其位置设在各层配水管或配水干管的起点端。 3.减压孔板的水头损失计算 减压孔板的水头损失可以按以下公式进行计算： （1） 式中：Hk——减压孔板的水头损失（10-2MPa）； Vk——减压孔板后管道内水的平均流速（m/s）； ξ——减压孔板的局部阻力系数， （2） 式中：dj——给水管直径（mm）； dk——孔板的孔径（mm）； 为简化计算，《建筑给水排水设计手册》将将各种不同管径、孔板孔径及流速代入式（1）和式（2）中，求得相应的H值，并将所得的H值编成减压孔板的水头损失表。使用时，只要算出喷淋配水管需要减去的剩余水头H及给水管直径dj，就可从表中查得所需孔板孔径dk。但需要注意的是，表格中的数据是假定水流通过孔板后的流速为1m/s时计算得出的，如实际流速于此不符，则须按下式进行修正，并按修正后的剩余水头H查表。 （3） 式中：H——流速1m/s时的剩余水头（KPa）； H ——设计剩余水头（KPa）； 4.设计实例 下面以笔者做过的一个酒店式公寓为模型，具体说明减压孔板的计算过程。 4.1工程概况 该酒店式公寓地下1层，地上9层，建筑高度37.8m，地下1层为车库，层高6m，1层层高6.6m，2～3层层高4.8m，4～9层层高3.6m。该酒店喷淋系统危险等级为中危II级，1～9层喷淋系统由1个湿式报警阀控制，喷淋系统设计用水量为30L/S，喷淋系统干管管径为DN150，喷淋管道为内外热镀锌钢管。 4.2减压孔板选型计算 为使读者有个直观的认识，我们在这里假设该酒店第九层喷淋系统入口压力为0.40MPa，这就意味着除第9层以外所有楼层的喷淋系统入口压力都要超过0.40MPa，都需要进行减压。首先要计算出各层喷淋系统入口需要减去的剩余水头，需要减去的剩余水头可以按下式计算： Hn=Hn-9+hn-9 （4） 式中：Hn——第n层喷淋系统入口需要减去的剩余水头（m）； Hn-9——第n层喷淋系统干管与第9层喷淋系统干管的高差（m）； hn-9——第n层喷淋系统干管到第9层喷淋系统干管的水头损失（m）； 以第8层为例：已知入口管径为DN150，流量30L/S，查《建筑给水排水设计手册》得： Vk=1.72m/s，i=0.0377，局部阻力损失按沿程水头损失的25%计算。 H8=H8-9+h8-9=3.6+1.25*3.6*0.0377=3.77m 修正后的剩余水头为： H8=H8/ =3.77/1.722=12.7（KPa） 然后按dj=150mm，水头损失H=12.7KPa查《建筑给水排水设计手册》减压孔板水头损失表得减压孔板孔径dk=78mm 其余楼层减压孔板选型计算与第8层相同，具体数值见下表。 5.结语 孔板减压是通过限制喷淋系统的出流量来防止由于系统压力过大造成系统流量增加，确保消防水箱（水池）的延续使用时间。从公式（1）可知，减压孔板的水头损失与管道中水的流速成正比，流速越大，阻力越小，流速越小，阻力越大，喷淋系统流量是随着火灾时间的延续逐步增加的，直到达到设计流量，在此期间，减压孔板的阻力也是逐步增加的，开始时阻力很小。因此，在火灾初期由消防水箱供水时，减压孔板起到的效果很小。并且，由于减压孔板只减动压，不减静压，随着城市建筑高度的不断增加，建筑低层喷淋系统承受的静压也越来越大，对喷淋系统管材和设备的承压要求也就更高。但是，由于规范的局限性，在没有新的减压方式出现前，适合喷淋系统配水管减压的方式也就只有减压孔板。 参考文献 [1] 自动喷水灭火系统设计规范.GB50084-2001，2005. [2] 高层民用建筑设计防火规范.GB50045-95，2005. [3] 建筑给水排水设计手册.第二版.中国建筑工业出版社. [4] 李杰、赵国才.喷淋系统减压孔板的计算讨论. [5] 黄秉政、徐珉、汪兴才.对自动喷水灭火系统减压问题的探讨. 摘 要：针对《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001第8.0.5条规定，“配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa”，这一要求本文对自动喷淋系统的减压方式做了简单归纳和对比，得出目前适合这一规范的减压方式只有减压孔板，并重点针对减压孔板减压的原理、安装要求及计算选型做了详细的阐述。 关键词：喷淋；减压孔板；水头损失 随着城市建筑高度的不断增加，建筑顶层自动喷淋系统入口压力越来越大，这就造成了建筑低层喷淋系统入口压力远远大于自身所需的入口压力，根据喷头流量计算公式[1] 可以看出，喷头的出流量受到压力的直接影响，压力过大，单个喷头流量就会随之增加，将导致消防水箱的水量不能满足火灾初期消防用水的要求。因此，《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001第8.0.5条规定，“配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa。这就需要在低层喷淋管道的配水管上设减压措施。并且在规范第9.3条中，也列出了减压的措施：a、减压孔板；b、节流管；c、减压阀。这三种减压措施中，减压阀在规范中已明确规定应设在报警阀组入口前，所以不适合配水管道的减压，而节流管由于长度要求不小于1m，对安装空间有一定的要求，并且30°的渐缩角和渐扩角市场也不易采购，因此在实际工程中也很少应用，而减压孔板由于造价低，安装方便，不占用空间，管理方便等优点被广泛应用于自动喷水灭火系统配水管需要减压的场所，本文将重点针对减压孔板进行说明。 1.减压孔板的原理：减压孔板 的工作原理是对液体的动压力（不含静压力）进行减压。高层建筑由于层数较多，高层和低层所承受的静水压力不一样。出水时，低层的水流动压力比高层的水流动压力大很多。当水流经过减压孔板时，流速发生突然变化，且在孔板前后产生许多涡流，引起很大的局部水头损失。在减压孔处产生压力降，从而可以降低低层自动喷水灭火系统的出口压力及出口流量。 2.减压孔板的安装要求 （1）应设在直径不小于50mm的水平直管段上，前后管段的长度均不宜小于该管段直径的5倍； （2）孔口直径不应小于设置管段直径的30%，且不应小于20mm； （3）应采用不锈钢板材制作。 （4）减压孔板主要用来克服由几何高差和喷淋立管水头损失造成的喷淋系统竖向的喷水不均匀性，其位置设在各层配水管或配水干管的起点端。 3.减压孔板的水头损失计算 减压孔板的水头损失可以按以下公式进行计算： （1） 式中：Hk——减压孔板的水头损失（10-2MPa）； Vk——减压孔板后管道内水的平均流速（m/s）； ξ——减压孔板的局部阻力系数， （2） 式中：dj——给水管直径（mm）； dk——孔板的孔径（mm）； 为简化计算，《建筑给水排水设计手册》将将各种不同管径、孔板孔径及流速代入式（1）和式（2）中，求得相应的H值，并将所得的H值编成减压孔板的水头损失表。使用时，只要算出喷淋配水管需要减去的剩余水头H及给水管直径dj，就可从表中查得所需孔板孔径dk。但需要注意的是，表格中的数据是假定水流通过孔板后的流速为1m/s时计算得出的，如实际流速于此不符，则须按下式进行修正，并按修正后的剩余水头H查表。 （3） 式中：H——流速1m/s时的剩余水头（KPa）； H ——设计剩余水头（KPa）； 4.设计实例 下面以笔者做过的一个酒店式公寓为模型，具体说明减压孔板的计算过程。 4.1工程概况 该酒店式公寓地下1层，地上9层，建筑高度37.8m，地下1层为车库，层高6m，1层层高6.6m，2～3层层高4.8m，4～9层层高3.6m。该酒店喷淋系统危险等级为中危II级，1～9层喷淋系统由1个湿式报警阀控制，喷淋系统设计用水量为30L/S，喷淋系统干管管径为DN150，喷淋管道为内外热镀锌钢管。 4.2减压孔板选型计算 为使读者有个直观的认识，我们在这里假设该酒店第九层喷淋系统入口压力为0.40MPa，这就意味着除第9层以外所有楼层的喷淋系统入口压力都要超过0.40MPa，都需要进行减压。首先要计算出各层喷淋系统入口需要减去的剩余水头，需要减去的剩余水头可以按下式计算： Hn=Hn-9+hn-9 （4） 式中：Hn——第n层喷淋系统入口需要减去的剩余水头（m）； Hn-9——第n层喷淋系统干管与第9层喷淋系统干管的高差（m）； hn-9——第n层喷淋系统干管到第9层喷淋系统干管的水头损失（m）； 以第8层为例：已知入口管径为DN150，流量30L/S，查《建筑给水排水设计手册》得： Vk=1.72m/s，i=0.0377，局部阻力损失按沿程水头损失的25%计算。 H8=H8-9+h8-9=3.6+1.25*3.6*0.0377=3.77m 修正后的剩余水头为： H8=H8/ =3.77/1.722=12.7（KPa） 然后按dj=150mm，水头损失H=12.7KPa查《建筑给水排水设计手册》减压孔板水头损失表得减压孔板孔径dk=78mm 其余楼层减压孔板选型计算与第8层相同，具体数值见下表。 5.结语 孔板减压是通过限制喷淋系统的出流量来防止由于系统压力过大造成系统流量增加，确保消防水箱（水池）的延续使用时间。从公式（1）可知，减压孔板的水头损失与管道中水的流速成正比，流速越大，阻力越小，流速越小，阻力越大，喷淋系统流量是随着火灾时间的延续逐步增加的，直到达到设计流量，在此期间，减压孔板的阻力也是逐步增加的，开始时阻力很小。因此，在火灾初期由消防水箱供水时，减压孔板起到的效果很小。并且，由于减压孔板只减动压，不减静压，随着城市建筑高度的不断增加，建筑低层喷淋系统承受的静压也越来越大，对喷淋系统管材和设备的承压要求也就更高。但是，由于规范的局限性，在没有新的减压方式出现前，适合喷淋系统配水管减压的方式也就只有减压孔板。 参考文献 [1] 自动喷水灭火系统设计规范.GB50084-2001，2005. [2] 高层民用建筑设计防火规范.GB50045-95，2005. [3] 建筑给水排水设计手册.第二版.中国建筑工业出版社. [4] 李杰、赵国才.喷淋系统减压孔板的计算讨论. [5] 黄秉政、徐珉、汪兴才.对自动喷水灭火系统减压问题的探讨. 摘 要：针对《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001第8.0.5条规定，“配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa”，这一要求本文对自动喷淋系统的减压方式做了简单归纳和对比，得出目前适合这一规范的减压方式只有减压孔板，并重点针对减压孔板减压的原理、安装要求及计算选型做了详细的阐述。 关键词：喷淋；减压孔板；水头损失 随着城市建筑高度的不断增加，建筑顶层自动喷淋系统入口压力越来越大，这就造成了建筑低层喷淋系统入口压力远远大于自身所需的入口压力，根据喷头流量计算公式[1] 可以看出，喷头的出流量受到压力的直接影响，压力过大，单个喷头流量就会随之增加，将导致消防水箱的水量不能满足火灾初期消防用水的要求。因此，《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001第8.0.5条规定，“配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa。这就需要在低层喷淋管道的配水管上设减压措施。并且在规范第9.3条中，也列出了减压的措施：a、减压孔板；b、节流管；c、减压阀。这三种减压措施中，减压阀在规范中已明确规定应设在报警阀组入口前，所以不适合配水管道的减压，而节流管由于长度要求不小于1m，对安装空间有一定的要求，并且30°的渐缩角和渐扩角市场也不易采购，因此在实际工程中也很少应用，而减压孔板由于造价低，安装方便，不占用空间，管理方便等优点被广泛应用于自动喷水灭火系统配水管需要减压的场所，本文将重点针对减压孔板进行说明。 1.减压孔板的原理：减压孔板 的工作原理是对液体的动压力（不含静压力）进行减压。高层建筑由于层数较多，高层和低层所承受的静水压力不一样。出水时，低层的水流动压力比高层的水流动压力大很多。当水流经过减压孔板时，流速发生突然变化，且在孔板前后产生许多涡流，引起很大的局部水头损失。在减压孔处产生压力降，从而可以降低低层自动喷水灭火系统的出口压力及出口流量。 2.减压孔板的安装要求 （1）应设在直径不小于50mm的水平直管段上，前后管段的长度均不宜小于该管段直径的5倍； （2）孔口直径不应小于设置管段直径的30%，且不应小于20mm； （3）应采用不锈钢板材制作。 （4）减压孔板主要用来克服由几何高差和喷淋立管水头损失造成的喷淋系统竖向的喷水不均匀性，其位置设在各层配水管或配水干管的起点端。 3.减压孔板的水头损失计算 减压孔板的水头损失可以按以下公式进行计算： （1） 式中：Hk——减压孔板的水头损失（10-2MPa）； Vk——减压孔板后管道内水的平均流速（m/s）； ξ——减压孔板的局部阻力系数， （2） 式中：dj——给水管直径（mm）； dk——孔板的孔径（mm）； 为简化计算，《建筑给水排水设计手册》将将各种不同管径、孔板孔径及流速代入式（1）和式（2）中，求得相应的H值，并将所得的H值编成减压孔板的水头损失表。使用时，只要算出喷淋配水管需要减去的剩余水头H及给水管直径dj，就可从表中查得所需孔板孔径dk。但需要注意的是，表格中的数据是假定水流通过孔板后的流速为1m/s时计算得出的，如实际流速于此不符，则须按下式进行修正，并按修正后的剩余水头H查表。 （3） 式中：H——流速1m/s时的剩余水头（KPa）； H ——设计剩余水头（KPa）； 4.设计实例 下面以笔者做过的一个酒店式公寓为模型，具体说明减压孔板的计算过程。 4.1工程概况 该酒店式公寓地下1层，地上9层，建筑高度37.8m，地下1层为车库，层高6m，1层层高6.6m，2～3层层高4.8m，4～9层层高3.6m。该酒店喷淋系统危险等级为中危II级，1～9层喷淋系统由1个湿式报警阀控制，喷淋系统设计用水量为30L/S，喷淋系统干管管径为DN150，喷淋管道为内外热镀锌钢管。 4.2减压孔板选型计算 为使读者有个直观的认识，我们在这里假设该酒店第九层喷淋系统入口压力为0.40MPa，这就意味着除第9层以外所有楼层的喷淋系统入口压力都要超过0.40MPa，都需要进行减压。首先要计算出各层喷淋系统入口需要减去的剩余水头，需要减去的剩余水头可以按下式计算： Hn=Hn-9+hn-9 （4） 式中：Hn——第n层喷淋系统入口需要减去的剩余水头（m）； Hn-9——第n层喷淋系统干管与第9层喷淋系统干管的高差（m）； hn-9——第n层喷淋系统干管到第9层喷淋系统干管的水头损失（m）； 以第8层为例：已知入口管径为DN150，流量30L/S，查《建筑给水排水设计手册》得： Vk=1.72m/s，i=0.0377，局部阻力损失按沿程水头损失的25%计算。 H8=H8-9+h8-9=3.6+1.25*3.6*0.0377=3.77m 修正后的剩余水头为： H8=H8/ =3.77/1.722=12.7（KPa） 然后按dj=150mm，水头损失H=12.7KPa查《建筑给水排水设计手册》减压孔板水头损失表得减压孔板孔径dk=78mm 其余楼层减压孔板选型计算与第8层相同，具体数值见下表。 5.结语 孔板减压是通过限制喷淋系统的出流量来防止由于系统压力过大造成系统流量增加，确保消防水箱（水池）的延续使用时间。从公式（1）可知，减压孔板的水头损失与管道中水的流速成正比，流速越大，阻力越小，流速越小，阻力越大，喷淋系统流量是随着火灾时间的延续逐步增加的，直到达到设计流量，在此期间，减压孔板的阻力也是逐步增加的，开始时阻力很小。因此，在火灾初期由消防水箱供水时，减压孔板起到的效果很小。并且，由于减压孔板只减动压，不减静压，随着城市建筑高度的不断增加，建筑低层喷淋系统承受的静压也越来越大，对喷淋系统管材和设备的承压要求也就更高。但是，由于规范的局限性，在没有新的减压方式出现前，适合喷淋系统配水管减压的方式也就只有减压孔板。 参考文献 [1] 自动喷水灭火系统设计规范.GB50084-2001，2005. [2] 高层民用建筑设计防火规范.GB50045-95，2005. [3] 建筑给水排水设计手册.第二版.中国建筑工业出版社. [4] 李杰、赵国才.喷淋系统减压孔板的计算讨论. [5] 黄秉政、徐珉、汪兴才.对自动喷水灭火系统减压问题的探讨. |
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