自动喷水灭火系统在建筑消防中的主导地位及性能研究.pdf
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1、王建栋:自动喷水灭火系统在建筑消防中的主导地位及性能研究研究与探索YANJ IUYUTANSUO 工程与建设 年第 卷第期 收稿日期:;修改日期:作者简介:王建栋(),男,山东烟台人,工程师自动喷水灭火系统在建筑消防中的主导地位及性能研究王建栋(烟台经济技术开发区福莱山街道办事处,山东 烟台 )摘要:自动喷水灭火系统在建筑消防中占据着主导定位,发挥着主动消防的作用,其性能的研究直接关系到建筑消防的效果以及造价成本.以山东省烟台市某建筑物的自动喷水灭火系统为研究对象,在分析自动喷水灭火系统在建筑物消防中的主动地位基础上,运用理论分析手段,研究了自动喷水灭火系统水力计算中的个重要性能参数,并结合工
2、程实际应用,基于性能分析对自动喷水灭火系统最不利管段水力计算进行求解.结果表明,在相同的喷头间距下,喷头节点的流量系数随着管网支路中喷头节点的数量增加而增加,水头压力指数随着管网支路中喷头节点的数量增加而增加,但增加幅度较小;基于性能分析的自动喷水灭火系统最不利管段水力计算可直接对管段和喷头的水力压力、水流量及总水头损失进行分析.关键词:自动喷水灭火系统;水力计算;建筑消防;流量系数;水头压力指数中图分类号:TU 文献标志码:A文章编号:()引言现代建筑的结构和功能日趋复杂,在给人类居住和活动空间带来舒适环境的同时,也给建筑消防提出了新的挑战,比如建筑物高度超过消防救援高度、建筑物内人员密集等
3、.建筑消防的设置目的就是保护建筑物内人员的安全,防止火灾事件的发生,在火灾事件发生时,能在火灾初期识别、阻碍和扑灭火灾,同时尽可能地发出预警以利于建筑物内人员的尽快疏散及吸引消防人员及时前来救援.自动喷水灭火系统作为主动消防手段,在工业建筑、民用建筑和军事建筑中均有着广泛的应用,占据着主导地位.目前,大量有关自动喷水灭火系统的研究主要集中在其可靠性分析及喷头的结构形式等,而对于影响消防效果及造价投资的性能参数研究较少.自动喷水灭火系统的性能参数直接关系到消防水泵的喷射流量、喷射扬程及消防覆盖面积,因此研究自动喷水灭火系统在建筑消防中的性能显得尤为重要.自动喷水灭火系统在建筑消防中的主导地位在我
4、国现有的消防体系中,最为重要的消防设施包含消火栓灭火系统、防火分区系统、火灾自动报警系统和自动灭火系统.在建筑物发生火情初期后,自动喷水灭火系统喷头内部的热敏元件可以立即探测到物体燃烧引发的高热量烟雾,感知火灾进而触发喷头喷水,按照设定的参数朝着着火点进行喷淋自来水,自动喷水消防系统中的报警阀门、水流指示器和水力警铃立即启动工作,消防控制中心能够直接获得来自水流指 示器 的报 警,同 时启 动 消防 水泵 提供 水 源灭火,水力警铃能将电报信号转为声报信号,发出的报警声音以吸引救援人员到达火灾发生地点.因此,自动消防系统能够在火灾发生初始阶段,依靠系统本身提供防止火灾发生、控制火势蔓延和提高灭
5、火成功率的功能,.有研究对我国近 年的自动喷水灭火系统灭火效果进行统计分析,结果如表和图所示.表自动喷水灭火系统的灭火效果分析建筑场所灭火成功率灭火失败率灭火总数火灾发生数量火灾发生数量火灾发生数量学校 公共建筑 办事处 住宅 公共集会场所 仓库 百货小商品市场 工厂 其他 合计 从图中容易发现,无论是在何种建筑场合,采用自动喷水灭火系统的灭火成功率均大于等于,因此相对于其他消防设施而言,自动喷水灭火系统在建筑消防中占据着主导地位.研究与探索YANJ IUYUTANSUO王建栋:自动喷水灭火系统在建筑消防中的主导地位及性能研究 工程与建设 年第 卷第期图自动喷水灭火系统系统的灭火成功率和失败率
6、占比基于建筑消防自动喷水灭火系统水力计算的性能分析自动喷水灭火系统的水力计算是建筑消防设计的关键,它直接关系到自动喷水灭系统中水泵的喷射流量以及喷射扬程,也关系到火灾救援效果和自动喷水灭火系统的造价成本.水力计算中最为重要的是确定系统中所要的设计流量和水力压力,按照现行的 自动喷水灭火系统设计规范(G B ),规定水头损失沿着供水管道的变化为断面流量的 次幂相成正比,但这种计算方法较为复杂,适用条件也为对称管网布置情况,而现实的边界条件多变,非对称布置自动喷水灭火系统的现象较多,目前有关的自动喷水灭火供水水力计算方法尚未有较为统一的公式,但基于现行规范按照海澄威廉公式可推导自动喷水灭火系统的喷
7、头节点处的水头压力、喷头节点的水流射出量以及管段n的水流量计算方法如 公 式()所示.Hn Hn C hd nLnQ nqn kHn QnkHin()式中:Hn为第n个喷头节点处的水头压力;Hn为第n个喷头节点的水头压力;qn为第n个喷头节点的水流射出量;k为管网支路喷头节点的流量系数;Ch为管道的海澄威廉系数,一般取值为 ;dn为第n个喷头节点处管段n的计算内直径;Ln为管段n的长度;Qn为通过管段n的水流量;i为水头压力指数.对建筑消防中自动喷水灭火系统的个重要性能参数,即水头压力指数及流量系数展开分析,按照现行的 自动喷水灭火系统设计规范(G B )中规定管网支路喷头节点数量个为例,分析
8、轻危险级和中危险级条件下的性能参数变化规律,分析结果见表.表不同喷头节点数量的流量系数与水头压力指数变化管网支路喷头节点数量喷头节点的流量系数k水头压力指数i轻危险级喷头间距/m中危险级喷头间距/m轻危险级喷头间距/m中危险级喷头间距/m 喷头节点流量系数k反映了支路管网的喷射水流量的能力或者过水断面的水流量.从表中可以看出,无论是在轻危险级还是中危险级条件下,喷头节点的流量系数k在相同的喷头间距时,均随着管网支路中喷头节点的数量增加而增加,以轻危险级喷头间距为 m时为例,管网支路中喷头节点为个时,其喷头节点的流量系数k为 ,管网支路中喷头节点为个时,其喷头节点的流量系数k为 ,喷头节点的流量
9、系数k增加约 倍;在相同的管网支路喷头节点数量条件下,喷头间距越大,喷头节点的流量系数k越小,以管网支路中喷头节点为个为例,在轻危险级喷头间距 m时的喷头节点的流量系数k为 ,在轻危险级喷头间距 m时的喷头节点的流量系数k为 ,在中危险级喷头间距 m时的喷头节点的流量系数k为 ,在中危险级喷头间距 m时的喷头节点的流量系数k为 ,在中危险级喷头间距 m时的喷头节点的流量系数k为 .水头压力指数i反映了支路管网的喷射扬程或者喷水水流量的覆盖面积,从表中可以看出,无论是在轻危险级或者中危险级条件下,水头压力指数i在相同的喷头间距时,均随着管网支路中喷头节点的数量增加而增加,但增加幅度较小,以轻危险
10、级喷头间距为 m时为例,管网支路中喷头节点为个时,其喷头节点的流量系数为 ,管网支路中喷头节点为个时,其喷头节点的流量系数为 ,水头压力指数i增加约 倍;在相同的管网支路喷头节点数量条件下,王建栋:自动喷水灭火系统在建筑消防中的主导地位及性能研究研究与探索YANJ IUYUTANSUO 工程与建设 年第 卷第期 喷头间距越大,水头压力指数i越大,但增加幅度较小,以管网支路中喷头节点为个为例,在轻危险级喷头间距 m时的水头压力指数i为 ,在轻危险级喷头间距 m时的喷头节点的流量系数k为 ,在中危险级喷头间距 m时的喷头节点的流量系数k为 ,在中危险级喷头间距 m时的喷头节点的流量系数k为 ,在中
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