论文发表：汽车库自动喷水灭火系统管径计算和设计流量问题

　　汽车库自动喷水灭火系统管径计算和设计流量问题
　　杨顺红1刘冬英2谷金冬1
　　1保定市建筑设计院河北保定071000
　　2中国建筑北京设计研究院有限公司北京100029
　　摘要：本文介绍了汽车库自喷系统管径计算和设计流量问题的内容，并给出相关意见。旨在探讨如何确保汽车库自喷系统设计安全合理，经济实用。
　　关键词：自动喷水灭火系统作用面积法水力计算
　　0前言
　　随着人们生活水平的不断提高，家用轿车的数量也迅速增加。随之而来的是汽车库的设计越来越普遍，对于住宅小区的规划设计，建设行政审批部门就有“配套车位的数量≥住宅户数×0.5”的要求。给排水专业汽车库的设计主要是消防系统的设计，而自动喷水灭火系统（以下简称“自喷系统”）是当前最有效的灭火方式之一。所以，自喷系统的设计就尤其重要。自喷系统的管道管径及水力计算是一项比较繁琐的工作，大多数设计人员都是依据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）（2005年版）（以下简称“喷规”）中表8.0.7直接选择管径，而设计流量也是通过表5.0.1中直接查表计算，殊不知这种方式会存在实际问题，下面就汽车库工程中自喷系统管径计算和设计流量做探讨。
　　1查表计算自喷管径及其水力计算、设计流量取值

查表计算自喷管径及其水力计算、设计流量取值
　　目前汽车库的设计中，无论是框架结构还是无梁楼盖结构，柱间距基本上是7.8m－8.4m之间，尤其是以8.1m最常见。因为柱间距8.1m停放三辆汽车比较合理，而结构设计也比较经济。
　　自喷系统的管径计算方法有两种，即作用面积法和特性系数法。作用面积法是《喷规》推荐的计算方法。根据《喷规》要求，汽车库火灾危险等级为中危险级Ⅱ级，喷水强度不低于8L/min•m2，作用面积为160m2。又根据9.1.2条，作用形状选用长方形，长边L=1.2√F=1.2x√160=15.18m，取16.2m，短边为10.8m，此时作用面积为16.2x10.8=174.96m2。作用面积内喷头数共24个，布置形式见图1所示，并按表8.0.7规定标注自喷管道管径。按图1进行水力计算（天正7.5系列软件）见下表1。注意表1中起点压力即最不利喷头的压力，是通过计算确定，而不是直接选用规范中的0.05MPa。其计算过程如下：
　　作用面积内最不利点处4个喷头所组成的保护面积为：（1.35+2.70+1.35）×（1.35+2.70+1.35）=29.16m2
　　每个喷头的保护面积为29.16÷4=7.29m2
　　最不利喷头的喷水量为：8×7.29=58.32L/min
　　根据q=K√10P可知：P=（q÷K）2÷10=0.054MPa
　　表1水力计算表
　　管段名称起点压力mH2O 管道流量L/s 管长m 当量长度管径mm K 水力坡降mH2O/m 流速m/s 损失mH2O 终点压力mH2O
　　1-2 5.40 0.98 2.70 0.80 25 80 0.416 1.84 1.45 6.85
　　2-3 6.85 2.08 2.70 1.80 32 80 0.404 2.19 1.82 8.67
　　3-4 8.67 3.31 2.70 2.10 32 80 1.029 3.49 4.94 13.61
　　4-5 13.61 4.86 2.70 2.70 40 80 1.052 3.87 5.68 19.29
　　5-6 19.29 6.71 2.70 3.10 50 80 0.498 3.16 2.89 22.18
　　6-7 22.18 8.69 2.70 3.10 50 80 0.835 4.09 4.85 27.03
　　7-8 27.03 8.69 2.70 3.10 50 80 0.835 4.09 4.85 31.87
　　8-9 31.87 8.69 1.35 3.10 50 80 0.835 4.09 3.72 35.59
　　9-10 35.59 8.69 2.70 2.10 80 80 0.088 1.75 0.42 36.01
　　14-15 5.39 0.98 2.70 0.80 25 80 0.415 1.84 1.45 6.84
　　15-16 6.84 2.07 2.70 1.80 32 80 0.403 2.19 1.81 8.66
　　16-17 8.66 3.31 2.70 2.10 32 80 1.027 3.49 4.93 13.59
　　17-18 13.59 4.86 2.70 2.70 40 80 1.050 3.87 5.67 19.25
　　18-19 19.25 6.70 2.70 3.10 50 80 0.497 3.16 2.88 22.14
　　19-20 22.14 8.68 2.70 3.10 50 80 0.834 4.09 4.84 26.98
　　20-21 26.98 8.68 2.70 3.10 50 80 0.834 4.09 4.84 31.81
　　21-10 31.81 8.68 1.35 3.70 50 80 0.834 4.09 4.21 36.02
　　10-11 36.01 17.36 2.70 5.40 80 80 0.352 3.50 2.85 38.86
　　由表1可以看出，如果仅单纯的按《喷规》表8.0.7直接根据喷头数量选择管径，管道压力不符合规范要求（见表1中斜体阴影部分压力）。《喷规》8.0.5条规定：中危险级场所各配水管入口的压力不宜大于0.40MPa。同时，设计流量通过水力计算为35.53L/s，与查表5.0.1中按喷水强度8L/s•min•m2和作用面积160m2计算得出的28L/s（考虑1.3的系数）差别较大。
　　2 调整计算自喷管径及其水力计算、设计流量取值
　　将《喷规》表8.0.7中各公称直径控制的喷头数量进行调整后如图2所示。按图2进行水力计算见下表2。

进行水力计算
　　表2水力计算表
　　管段名称起点压力mH2O 管道流量L/s 管长m 当量长度管径mm K 水力坡降mH2O/m 流速m/s 损失mH2O 终点压力mH2O
　　1-2 5.40 0.98 2.70 0.80 25 80 0.416 1.84 1.45 6.85
　　2-3 6.85 2.08 2.70 2.10 32 80 0.404 2.19 1.94 8.79
　　3-4 8.79 3.32 2.70 2.70 40 80 0.491 2.64 2.65 11.44
　　4-5 11.44 4.74 2.70 3.10 50 80 0.249 2.23 1.44 12.89
　　5-6 12.89 6.25 2.70 3.60 50 80 0.433 2.94 2.73 15.61
　　6-7 15.61 7.91 2.70 3.70 65 80 0.181 2.24 1.16 16.77
　　7-8 16.77 7.91 2.70 3.70 65 80 0.181 2.24 1.16 17.93
　　8-9 17.93 7.91 1.35 3.70 65 80 0.181 2.24 0.91 18.84
　　9-10 18.84 7.91 2.70 2.90 80 80 0.073 1.59 0.41 19.25
　　14-15 5.47 0.98 2.70 0.80 25 80 0.421 1.85 1.47 6.95
　　15-16 6.95 2.09 2.70 2.10 32 80 0.410 2.20 1.97 8.91
　　16-17 8.91 3.34 2.70 2.70 40 80 0.497 2.66 2.69 11.60
　　17-18 11.60 4.77 2.70&#p#副标题#e#nbsp;3.10 50 80 0.252 2.25 1.46 13.07
　　18-19 13.07 6.29 2.70 3.60 50 80 0.439 2.96 2.76 15.83
　　19-20 15.83 7.96 2.70 3.70 65 80 0.183 2.26 1.17 17.00
　　20-21 17.00 7.96 2.70 3.70 65 80 0.183 2.26 1.17 18.17
　　21-10 18.17 7.96 1.35 4.50 65 80 0.183 2.26 1.07 19.25
　　10-11 19.25 15.87 2.70 6.10 100 80 0.067 1.83 0.59 19.84
　　根据表2的计算结果，适当放大管径后管道压力大幅下降，符合《喷规》8.0.5条要求。而自喷系统的设计流量则变化不大。输入不同管径进行计算发现，改变管径对设计流量改变均无较大影响。这表明：汽车库自喷系统的设计流量选用28L/s是偏小的。
　　3结论
　　通过以上计算比较，在汽车库自喷系统设计中，应按下表3进行管径选择，而设计流量值应选用35L/s，这样才能符合规范要求，达到图纸设计与实际使用密切结合，使汽车库的自喷系统更能有效的发挥作用。
　　表3参考管径选择表
　　公称管径（mm）控制的标准喷头数（只）公称管径（mm）控制的标准喷头数（只）
　　25 1 65 8
　　32 2 80 16
　　40 3 100 32
　　50 5 125 32只以上
　　参考文献：
　　（1）《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）
　　（2）王增长主编《建筑给水排水工程》（第五版）中国建筑工业出版社
　　（3）黄晓家姜文源主编《自动喷水灭火系统设计手册》中国建筑工业出版社
　　