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摘要:自动喷水灭火系统是建筑消防系统的组成部分，具有诸多的优点，目前在城市建筑日常管理中得到广泛应用。本文结合笔者多年实践经验，着重对自动喷水灭火系统设计中的若干问题进行探讨，主要包括喷头、管网布置、系统管材、过滤器、闭式喷头保护等设计，并提出一些个人见解，以供同行借阅。
关键词:灭火系统；喷头、管网布置、流量检测
中图分类号：TU998.13+2 文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市化进程的不断加快，城市建筑行业得到进一步的发展，大型建筑、高层及超高层建筑日渐增多，对建筑内部的消防系统的管理质量也提出了新的要求。高层建筑具有高度高、跨度大和结构复杂等特点，一旦发生火灾，其蔓延途径多，人员疏散较为困难，建筑只能依靠自身的消防系统进行自求，但灭火效果往往不尽人意。因此，建筑消防系统的设计及运作就成为了高层建筑灭火成败的关键因素。自动喷水灭火系统是一种在火灾时能自动喷水灭火的固定灭火方式，具有安全性高、操作简单、灭火效率高和成本低等优点，能够使火灾在初期就能够及时得以控制，从而最大限度的减少火灾损失，目前在城市建筑消防系统中有所应用及推广。
1 墙型喷头设计
边墙型喷头在工程中为设计者提供了更为灵活的布置手段，也被广大设计人员大量采用。但房间尺寸对其布置的影响却往往被人忽视。以中危险级为例，一般要求，边墙型喷头向被保护面积一侧的布水量应达到喷水量的70%～80%，约为为56～64L/min。以此水量，按中危险级的喷水强度要求，每个标准边墙型喷头最大保护面积约为9.3m2。在计算边墙型喷头的设计覆盖面积时，应按上述水量(56～64L/min)而非喷头的总喷水量(80L/min)进行计算，否则可能造成喷头设置过少，达不到“规范”对喷水强度的要求。据此，笔者对实际工程中常见宽度的走廊或房间进行了计算，得出了相应的喷头最大间距值(见下表所示)。
表1 常见宽度的走廊或房间喷头最大间距值
如果按“规范”规定的最大保护面积约为8m2来计算，结果比上表所列数值还要小。
从上表可知，边墙型喷头最大间距随宽度的变大而变小，这一点在工程设计中应给予重视。
2 系统设计
2.1 管网布置
配水支管及靠近末端的配水管，其管段的沿程损失一般会比较大，管径值差一号，沿程损失值会大大增加。现行“规范”中8.0.7条及表8.0.7，本意是告诉设计人员这是各管径管道所能接的喷头数量的极限值，但这一点条文说明里也未加以明确，给设计人员一种错觉:只要按这个表的管径设置喷头和管道就可以了。在实际工作中，由于设计市场竞争的严峻，设计周期普遍不足的情况下，部分设计人员走“捷径”，直接按表选用管径。笔者曾按该表管径经过计算，结果表明，配水支管、配水管的沿程损失很大，往往到该层立管时，水压已上升到0.4MPa左右。其主要负面影响有三个:一是在一个保护区域内各处喷头处压力差值较大，使得实际喷水量差距较大，喷水强度极不均匀；二是由于末端喷头是按标准流量设计的，前端喷头水量均大于该数值，且差距较大，消防水箱里贮存的一小时自动喷水系统用水量远远保证不了一小时系统出水要求，大约在30～40min钟即使用完，这对系统灭火要求极为不利；三是由于沿程损失过大，系统水泵扬程需要增大，如果没经过详细计算，所选择的水泵可能无法满足系统压力要求，使系统实际喷水量和水压均达不到“规范”要求。故，笔者对“规范”中该条规定持保留态度，设计人员在实际设计工作中还是应该进行水力计算以确定合理的管径值。
此外，应重视系统竖向压力的均衡问题对喷水均匀性的影响。由于水泵提供的压力是不变的，楼层自然高差形成竖向的系统压力差，除顶层外其它各层均存在剩余压力。这种剩余压力造成建筑下部各层的喷头流量过大，不利于喷水均匀性布置原则。可见，竖向压力均衡是自动喷水灭火系统设计中必须解决问题。
解决这一问题可采用减压阀、减压孔板、节流管以及适当缩小下部各层配水支管的管径等办法，以增加沿程及局部损失等方法，达到减少压力、调节平衡的目的。配水管设置减压阀、减压孔板或节流管的方法由于计算简单、图纸工作量小，比较常见。缩小配水支管的管径的方法则更有利于减少管道投资、便于施工，不失为一种经济适用的办法，但需要设计人员进行精心计算，加大设计工作量。
2.2 系统管材及配件
一般来讲，一方面自动喷水灭火系统安装后，其系统使用次数较少，管道锈渣等杂物容易沉淀在管内；另一方面喷头喷水嘴孔径较小，容易被堵塞。故自动喷水灭火系统所采用的管材应不易起锈。“规范”对此作了要求:“配水管道应采用内外壁热镀锌钢管或符合现行国家或行业标准，并同时符合本规范1.0.4条规定的涂覆其他防腐材料的鋼管，以及铜管、不锈钢管。当报警阀入口前管道采用不防腐的钢管时，应在该段管道的末端设过滤器”。应该说，因为在灭火时，报警阀前的管道是水的必由之路，该部分管道里如果存有杂物，仍有可能随水流到达喷头，影响喷头的正常喷水。这一要求看似严谨，但笔者认为，自动喷水灭火系统报警阀前的管道与其采用不防腐管道再加设过滤器，这样做既不会节省造价，还增加了检修节点，还不如直接采用热镀锌钢管或热镀锌无缝钢管。
2.3 过滤器的设置
锈渣及其它杂物除对喷头喷水产生影响外，还可能产生两种后果，一是堵塞湿式自动报警阀座圈环形槽接警铃的管孔，使系统动作时，水不能经环形槽流向水力警铃和压力开关，造成水力警铃无法发出铃声报警，压力开关无法启动发出电信号，进而无法启动自喷泵、无法向消防控制中心报警；二是杂物卡在湿式自动报警阀座圈环形槽内，使阀瓣无法关闭，系统内的水不断经报警环形槽流向水力警铃和压力开关，造成系统误动作。所以，除了在管材、管件方面采取相应措施以减小锈渣对喷头的影响外，还应在下列部位设置过滤器，以保证系统的正常运行。
1)在屋顶消防水箱接至自动喷水灭火系统的出水管上设置过滤器，以防止消防水箱内的杂物进入系统。
2)在自动喷水灭火系统主泵、稳压泵吸水管上设置过滤器，以防止消防贮水池内的杂物进入系统。
2.4 安全阀的设置位置
由于一方面自动喷水灭火系统主泵流量大、扬程高；另一方面，根据资料显示，系统开启5个喷头时灭火率达95%以上，可见在大多数情况下，喷头开启数量较少，系统出水量远未达到系统设计最大供水量，从而造成系统压力过大、系统破坏的现象。所以在一般设计时都采用一些防超压的措施。在各类防超压的措施中，设置安全阀是较简单、宜行的一种。但一般安全阀的设置位置则不被设计人员重视，多设在报警阀前的供水总管上，其实这样并不见得妥当。因为报警阀阀瓣具有止回功能，当系统超压时，即使设在报警前的安全阀动作放水泄压，也不能使报警阀后管道泄压。这时如果系统是处于灭火状态，报警阀后管道压力在喷头出水的情况下会逐渐减小；如果系统因为误动作启动主泵造成超压，则有可能因泄压不及时造成破坏。所以，安全阀的设置位置宜在每个报警阀后管道系统设置。
2.5 闭式喷头的保护
闭式喷头最重要的元件是玻璃球，它也是最易受到损伤的元件。在施工安装过程中，应对喷头采取适当的保护措施，以防止泥砂浆、涂料、油漆等附着在闭式喷头的该元件上，造成闭式喷头不能正常作用，延缓灭火动作时间。在施工安装过程中，闭式喷头保护措施的作法为:采用厚度为0.2mm～0.3mm的塑料布将喷头包裹紧，待系统通水调试前，再将塑料布从喷头上取下。此外，作为对喷头的永久性保护，在一些容易被其它物品损坏的场所，喷头还应设置防护罩保护。
2.6 水锤等冲击现象的消除
水锤等冲击现象对管道将产生作用力，造成管道晃动，经常作用的结果往往可能造成系统损坏。消除这种影响可采用以下做法:
1)在报警阀后到立管之间的管道上适当设置可曲挠橡胶接头或耐压金属软管，以减少水锤等冲击振动的传播；
2)按《建筑给水排水设计手册》和国标图集“自动喷水与水喷雾灭火设施安装”(04S206)、“室内管道支架及吊架”(03S402)中要求的部位和方式设置防晃动支架；
3)对于泵房主泵出水管等受水冲击较大的部位，可适当设置专用固定支架。并在二个固定支架间的直管段上设置可曲挠像胶接头或耐压金属软管。做法可参照国标图集“室内热力管道支架图”(R402)；
4)主泵出水总管上可设置缓闭式止回阀。如果建筑很高，还可以考虑采用水锤消除器等设施来缓解水锤等冲击现象的影响。
2.7 流量检测措施的设置
湿式自动喷水灭火系统在动作灭火时，对系统的流量和压力都有较严格的要求，一般在系统的设计计算时已做考虑。但常让施工调试人员、公安消防部门监督人员和使用单位管理人员感到头痛棘手的是，如何检测系统工作灭火时的实际流量、压力，以及系统投入使用一定时期后如何对系统流量和压力进行检测。在许多湿式自动喷水灭火系统的设计中，由于检测手段仅用于平时系统的维护工作，到灭火时没有太大的作用，而且，因为系统检测流量的次数较少，同时专用流量计还带来了系统阻力、工程造价和平时的维护管理工作量的增大等问题，所以往往不被设计者重视，忽略了安装系统流量检测装置。但事实上，系统在灭火时是否能正常工作，平时的维护检测工作是十分重要的。
2.8 管道穿越建筑沉降缝和伸缩缝的处理
由于结构专业的需要，许多体量较大或体型较长的建筑都设置有沉降缝和伸缩缝。湿式自动喷水灭火系统的管道在穿越沉降缝和伸缩缝时，由于一般情况下管道为刚性连接，并固定在沉降缝或伸缩缝两边的建筑结构上，當建筑物出现沉降或伸缩时，系统管道无法承受巨大的外力而扭曲、变形，从而是导致漏水，甚至系统破坏，所以应对此予以重视并采取相应的处理措施。在实际工程中常采用的比较有效的办法是:在管道穿越沉降缝和伸缩缝两侧设置可曲挠像胶接头或耐压金属软管进行柔性处理，利用它们良好的柔韧性和抵御变形的能力来弥补钢管的不足，从而在很大程度上减小因建筑原因引起的系统破坏。
3 结论
通过探讨自动喷水灭火系统的设计工作，可以得出几点结论：①设计人员应根据喷头所在位置的压力大小、房间尺寸等情况灵活设置，以满足“规范”对喷水强度的要求；②应重视自动喷水灭火系统的喷水不均匀性，采取必要的措施，尽量减小它对系统灭火效果的影响；③采用热镀锌钢管，分析水锤等冲击现象，加强喷头的成品保护，设置好系统流量检测装置，只有做好这几步，才能确保消防自动喷水灭火系统功能的充分发挥。
参考文献
[1] 李容.消防自动喷水灭火系统的探讨[J].中国个体防护装备.2012年第02期
[2] 王云波.自动喷水灭火系统中的几个问题探讨[J].建材与装饰：中旬.2012年第12期
关键词:灭火系统；喷头、管网布置、流量检测
中图分类号：TU998.13+2 文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市化进程的不断加快，城市建筑行业得到进一步的发展，大型建筑、高层及超高层建筑日渐增多，对建筑内部的消防系统的管理质量也提出了新的要求。高层建筑具有高度高、跨度大和结构复杂等特点，一旦发生火灾，其蔓延途径多，人员疏散较为困难，建筑只能依靠自身的消防系统进行自求，但灭火效果往往不尽人意。因此，建筑消防系统的设计及运作就成为了高层建筑灭火成败的关键因素。自动喷水灭火系统是一种在火灾时能自动喷水灭火的固定灭火方式，具有安全性高、操作简单、灭火效率高和成本低等优点，能够使火灾在初期就能够及时得以控制，从而最大限度的减少火灾损失，目前在城市建筑消防系统中有所应用及推广。
1 墙型喷头设计
边墙型喷头在工程中为设计者提供了更为灵活的布置手段，也被广大设计人员大量采用。但房间尺寸对其布置的影响却往往被人忽视。以中危险级为例，一般要求，边墙型喷头向被保护面积一侧的布水量应达到喷水量的70%～80%，约为为56～64L/min。以此水量，按中危险级的喷水强度要求，每个标准边墙型喷头最大保护面积约为9.3m2。在计算边墙型喷头的设计覆盖面积时，应按上述水量(56～64L/min)而非喷头的总喷水量(80L/min)进行计算，否则可能造成喷头设置过少，达不到“规范”对喷水强度的要求。据此，笔者对实际工程中常见宽度的走廊或房间进行了计算，得出了相应的喷头最大间距值(见下表所示)。
表1 常见宽度的走廊或房间喷头最大间距值
如果按“规范”规定的最大保护面积约为8m2来计算，结果比上表所列数值还要小。
从上表可知，边墙型喷头最大间距随宽度的变大而变小，这一点在工程设计中应给予重视。
2 系统设计
2.1 管网布置
配水支管及靠近末端的配水管，其管段的沿程损失一般会比较大，管径值差一号，沿程损失值会大大增加。现行“规范”中8.0.7条及表8.0.7，本意是告诉设计人员这是各管径管道所能接的喷头数量的极限值，但这一点条文说明里也未加以明确，给设计人员一种错觉:只要按这个表的管径设置喷头和管道就可以了。在实际工作中，由于设计市场竞争的严峻，设计周期普遍不足的情况下，部分设计人员走“捷径”，直接按表选用管径。笔者曾按该表管径经过计算，结果表明，配水支管、配水管的沿程损失很大，往往到该层立管时，水压已上升到0.4MPa左右。其主要负面影响有三个:一是在一个保护区域内各处喷头处压力差值较大，使得实际喷水量差距较大，喷水强度极不均匀；二是由于末端喷头是按标准流量设计的，前端喷头水量均大于该数值，且差距较大，消防水箱里贮存的一小时自动喷水系统用水量远远保证不了一小时系统出水要求，大约在30～40min钟即使用完，这对系统灭火要求极为不利；三是由于沿程损失过大，系统水泵扬程需要增大，如果没经过详细计算，所选择的水泵可能无法满足系统压力要求，使系统实际喷水量和水压均达不到“规范”要求。故，笔者对“规范”中该条规定持保留态度，设计人员在实际设计工作中还是应该进行水力计算以确定合理的管径值。
此外，应重视系统竖向压力的均衡问题对喷水均匀性的影响。由于水泵提供的压力是不变的，楼层自然高差形成竖向的系统压力差，除顶层外其它各层均存在剩余压力。这种剩余压力造成建筑下部各层的喷头流量过大，不利于喷水均匀性布置原则。可见，竖向压力均衡是自动喷水灭火系统设计中必须解决问题。
解决这一问题可采用减压阀、减压孔板、节流管以及适当缩小下部各层配水支管的管径等办法，以增加沿程及局部损失等方法，达到减少压力、调节平衡的目的。配水管设置减压阀、减压孔板或节流管的方法由于计算简单、图纸工作量小，比较常见。缩小配水支管的管径的方法则更有利于减少管道投资、便于施工，不失为一种经济适用的办法，但需要设计人员进行精心计算，加大设计工作量。
2.2 系统管材及配件
一般来讲，一方面自动喷水灭火系统安装后，其系统使用次数较少，管道锈渣等杂物容易沉淀在管内；另一方面喷头喷水嘴孔径较小，容易被堵塞。故自动喷水灭火系统所采用的管材应不易起锈。“规范”对此作了要求:“配水管道应采用内外壁热镀锌钢管或符合现行国家或行业标准，并同时符合本规范1.0.4条规定的涂覆其他防腐材料的鋼管，以及铜管、不锈钢管。当报警阀入口前管道采用不防腐的钢管时，应在该段管道的末端设过滤器”。应该说，因为在灭火时，报警阀前的管道是水的必由之路，该部分管道里如果存有杂物，仍有可能随水流到达喷头，影响喷头的正常喷水。这一要求看似严谨，但笔者认为，自动喷水灭火系统报警阀前的管道与其采用不防腐管道再加设过滤器，这样做既不会节省造价，还增加了检修节点，还不如直接采用热镀锌钢管或热镀锌无缝钢管。
2.3 过滤器的设置
锈渣及其它杂物除对喷头喷水产生影响外，还可能产生两种后果，一是堵塞湿式自动报警阀座圈环形槽接警铃的管孔，使系统动作时，水不能经环形槽流向水力警铃和压力开关，造成水力警铃无法发出铃声报警，压力开关无法启动发出电信号，进而无法启动自喷泵、无法向消防控制中心报警；二是杂物卡在湿式自动报警阀座圈环形槽内，使阀瓣无法关闭，系统内的水不断经报警环形槽流向水力警铃和压力开关，造成系统误动作。所以，除了在管材、管件方面采取相应措施以减小锈渣对喷头的影响外，还应在下列部位设置过滤器，以保证系统的正常运行。
1)在屋顶消防水箱接至自动喷水灭火系统的出水管上设置过滤器，以防止消防水箱内的杂物进入系统。
2)在自动喷水灭火系统主泵、稳压泵吸水管上设置过滤器，以防止消防贮水池内的杂物进入系统。
2.4 安全阀的设置位置
由于一方面自动喷水灭火系统主泵流量大、扬程高；另一方面，根据资料显示，系统开启5个喷头时灭火率达95%以上，可见在大多数情况下，喷头开启数量较少，系统出水量远未达到系统设计最大供水量，从而造成系统压力过大、系统破坏的现象。所以在一般设计时都采用一些防超压的措施。在各类防超压的措施中，设置安全阀是较简单、宜行的一种。但一般安全阀的设置位置则不被设计人员重视，多设在报警阀前的供水总管上，其实这样并不见得妥当。因为报警阀阀瓣具有止回功能，当系统超压时，即使设在报警前的安全阀动作放水泄压，也不能使报警阀后管道泄压。这时如果系统是处于灭火状态，报警阀后管道压力在喷头出水的情况下会逐渐减小；如果系统因为误动作启动主泵造成超压，则有可能因泄压不及时造成破坏。所以，安全阀的设置位置宜在每个报警阀后管道系统设置。
2.5 闭式喷头的保护
闭式喷头最重要的元件是玻璃球，它也是最易受到损伤的元件。在施工安装过程中，应对喷头采取适当的保护措施，以防止泥砂浆、涂料、油漆等附着在闭式喷头的该元件上，造成闭式喷头不能正常作用，延缓灭火动作时间。在施工安装过程中，闭式喷头保护措施的作法为:采用厚度为0.2mm～0.3mm的塑料布将喷头包裹紧，待系统通水调试前，再将塑料布从喷头上取下。此外，作为对喷头的永久性保护，在一些容易被其它物品损坏的场所，喷头还应设置防护罩保护。
2.6 水锤等冲击现象的消除
水锤等冲击现象对管道将产生作用力，造成管道晃动，经常作用的结果往往可能造成系统损坏。消除这种影响可采用以下做法:
1)在报警阀后到立管之间的管道上适当设置可曲挠橡胶接头或耐压金属软管，以减少水锤等冲击振动的传播；
2)按《建筑给水排水设计手册》和国标图集“自动喷水与水喷雾灭火设施安装”(04S206)、“室内管道支架及吊架”(03S402)中要求的部位和方式设置防晃动支架；
3)对于泵房主泵出水管等受水冲击较大的部位，可适当设置专用固定支架。并在二个固定支架间的直管段上设置可曲挠像胶接头或耐压金属软管。做法可参照国标图集“室内热力管道支架图”(R402)；
4)主泵出水总管上可设置缓闭式止回阀。如果建筑很高，还可以考虑采用水锤消除器等设施来缓解水锤等冲击现象的影响。
2.7 流量检测措施的设置
湿式自动喷水灭火系统在动作灭火时，对系统的流量和压力都有较严格的要求，一般在系统的设计计算时已做考虑。但常让施工调试人员、公安消防部门监督人员和使用单位管理人员感到头痛棘手的是，如何检测系统工作灭火时的实际流量、压力，以及系统投入使用一定时期后如何对系统流量和压力进行检测。在许多湿式自动喷水灭火系统的设计中，由于检测手段仅用于平时系统的维护工作，到灭火时没有太大的作用，而且，因为系统检测流量的次数较少，同时专用流量计还带来了系统阻力、工程造价和平时的维护管理工作量的增大等问题，所以往往不被设计者重视，忽略了安装系统流量检测装置。但事实上，系统在灭火时是否能正常工作，平时的维护检测工作是十分重要的。
2.8 管道穿越建筑沉降缝和伸缩缝的处理
由于结构专业的需要，许多体量较大或体型较长的建筑都设置有沉降缝和伸缩缝。湿式自动喷水灭火系统的管道在穿越沉降缝和伸缩缝时，由于一般情况下管道为刚性连接，并固定在沉降缝或伸缩缝两边的建筑结构上，當建筑物出现沉降或伸缩时，系统管道无法承受巨大的外力而扭曲、变形，从而是导致漏水，甚至系统破坏，所以应对此予以重视并采取相应的处理措施。在实际工程中常采用的比较有效的办法是:在管道穿越沉降缝和伸缩缝两侧设置可曲挠像胶接头或耐压金属软管进行柔性处理，利用它们良好的柔韧性和抵御变形的能力来弥补钢管的不足，从而在很大程度上减小因建筑原因引起的系统破坏。
3 结论
通过探讨自动喷水灭火系统的设计工作，可以得出几点结论：①设计人员应根据喷头所在位置的压力大小、房间尺寸等情况灵活设置，以满足“规范”对喷水强度的要求；②应重视自动喷水灭火系统的喷水不均匀性，采取必要的措施，尽量减小它对系统灭火效果的影响；③采用热镀锌钢管，分析水锤等冲击现象，加强喷头的成品保护，设置好系统流量检测装置，只有做好这几步，才能确保消防自动喷水灭火系统功能的充分发挥。
参考文献
[1] 李容.消防自动喷水灭火系统的探讨[J].中国个体防护装备.2012年第02期
[2] 王云波.自动喷水灭火系统中的几个问题探讨[J].建材与装饰：中旬.2012年第12期