中国节能协会城轨交通节能专业专委会
中国勘察设计协会轨道交通分会
中国土木工程学会轨道交通分会
中国城市轨道交通协会设计咨询专业委员会

学术前沿

喷淋头的布点方案

发布日期:2012-02-17 18:38

喷淋头的布点方案
 
摘    要:施工过程中,由于现场梁、柱、风管、桥架以及吊顶造型等的影响,喷淋头布点呈现复杂性、多样性、可变性,因此具体布点时,应以设计图纸为依据,按照相关规范要求,结合现场实际情况,对喷淋布点进行调整、增设,满足功能性和观感性的要求。喷头布点方案实施应总体考虑,部分区域重点控制,施工过程进行动态管理。
关键词:喷淋头布点 喷水强度 喷水半径
 
一、概述
      自动喷水灭火系统是地铁工程中常用的水消防灭火系统之一,在施工过程中,由于现场梁、柱、风管、桥架以及吊顶造型等的影响,喷淋头布点呈现复杂性、多样性、可变性。因为设计图纸不能够综合考虑建筑结构、机电管线及建筑装饰等因素对喷淋布点的影响,如果按图施工,会产生喷淋头与风口、灯具等布点冲突,出现返工现象,造成经济损失,同时会产生许多盲区,影响喷淋头喷洒效果,不能满足消防验收要求。因此科学合理地布置喷淋头,既是水喷淋系统施工的关键点,又是满足喷淋系统功能验收的质量控制点。下面本人就地铁车站施工过程中,喷淋布点遇到的一些问题及处理办法,与大家一起探讨,并对喷淋头布点方法及步骤进行总结。
 
二、喷淋头布点设计原则:
      喷头布点设计主要考虑的是作用面积内的喷水强度以及喷水的均匀性和喷头的适时开放。喷头布点不合理,可能产生盲区,影响消防安全功能,也可能喷洒区域过多重复,造成浪费,因此合理布置喷淋头,是喷淋系统安全性和经济性的综合体现。地铁工程中,消防水喷淋系统末端喷洒组件,使用的是闭式洒水喷头,在水喷淋系统受火灾热气流加热动作后,喷淋报警系统启动。为了能够更详尽的理解喷头布点设计原则,我们先大致了解一下洒水喷头的几种主要形式。
 

1. 喷头布置设计遵循的主要原则
      为了喷头能够及时动作且按设计规定的喷水强度进行喷洒灭火,喷头布置设计主要遵循以下原则:
      1.1 将喷头布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流的部位,有利于喷头热敏元件的及时受热,以便喷头的适时开放;
      1.2 使喷头的洒水能够均匀分布;
      1.3 当喷头附近有不可避免的障碍物时,要求按《自动喷水灭火系统设计规范》( GB 50084—2001)(2005版)相应要求布置喷头,或者增设喷头,补偿因喷头的洒水受阻而不能达到灭火的喷洒水量。
      以上喷头布置原则中,第一条大家容易理解;第二条“使喷头的洒水能够均匀分布”是合理布置喷淋头的基础依据,喷淋布点主要是围绕这一设计原则进行的;第三条是我们在施工中常遇到的问题,我们在下面“喷淋头布点经常出现的问题及处理方案”中阐述。
2. 洒水均布的主要设计参数
      喷水强度和喷水半径是确保喷头洒水能够均匀分布的主要设计参数。
2.1. 喷水强度
      喷水强度是决定自动喷水灭火系统性能的重要参数,整个系统中喷水强度的均匀与否,直接关系到灭火效果,因此《自动喷水灭火系统设计规范》( GB 50084 —2001)(2005版)规定:系统设计流量的计算,应保证任意作用面积内的平均喷水强度不应低于以下规定:

2.2 喷水半径
      喷水半径是一个经济数值,是指在理想条件下(喷头周围无障碍物),喷头动作时,在相邻喷头喷洒保护区域内,不致出现未被覆盖的空白,也不出现过多的重复覆盖面积(见下图),即经济合理的保护半径。喷水半径与危险等级相应的喷水强度、喷头特性和工作压力有关。

      在工程施工过程中,根据建筑平面布置,在喷水半径范围内,可灵活采用正方形、矩形或平行四边形。《自动喷水灭火系统设计规范》( GB 50084 —2001)(2005版)根据系统的喷水强度、喷头的流量系数和工作压力,得出同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管间距的数值。见下表:
      规范要求,同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距不应大于上表的规定数值,且不宜小于2.4m。

3. 喷头合理布点是确保设计功能的关键
      喷头布置以喷水半径为主要设计依据,喷头间距不应超出上表中的限值,因为在喷头工作时,除了考虑喷水保护范围之外,还应顾及喷头开放时间和喷水强度。另外在工程施工过程中,必须根据工程实际情况,结合建筑分隔与结构梁柱,按设计选定的喷水强度、喷头的流量系数、工作压力,并综合考虑喷头的受热条件和开放时间,合理布置,目的还是保证喷水强度和喷水的均匀性及适时开放。
 
三、地铁车站喷淋头布点经常出现的问题及处理方案
      在地铁工程施工过程中,喷头布点是喷淋系统施工难点,也是施工重点。我们喷淋布点遇到的问题,主要有梁、风管、成排管道、桥架等障碍物对喷淋布点的影响,站台楼梯两侧及挡烟垂壁对喷淋布点的影响,吊顶空间标高及吊顶形式对喷淋头设置的影响,以及装修吊顶对喷头布点的要求,使喷淋布点往往不能够完全按照设计图纸施工。因此我们需要以设计图纸为依据,按照《自动喷水灭火系统设计规范》( GB 50084—2001)(2005版)、《自动喷水灭火系统施工及验收规范》(GB50261—2005)等规范要求,结合现场实际情况,对喷淋布点进行调整、增设,满足功能性和观感性的要求。
      以上问题可以归纳成两类即:梁、风管、成排管道、桥架、挡烟垂壁、楼梯侧墙等障碍物对喷淋布点的影响,吊顶形式、标高及吊顶布局对喷淋布点的影响,下面就以上问题进行分析、探讨。
1. 柱、通风管道等障碍物对喷淋布点的影响及处理方法
      在我们施工过程中,由于梁、通风管道等障碍物对喷淋头喷洒效果的影响,不能按照设计图纸布置喷淋头。为满足设计功能,避免或减小柱、通风管道等障碍物对喷头洒水的影响,喷淋布点需作空间位置调整,使喷头与障碍物保持一个合理的距离,以满足功能要求。
      《自动喷水灭火系统设计规范》( GB 50084 —2001) (2005版)中对喷头与梁、通风管道的距离提出以下要求。

      按照上表要求,根据风管及梁的尺寸(通常情况地铁车站梁为下翻梁,高600mm,梁宽800mm),结合规范要求(除吊顶型喷头及吊顶下安装的喷头外,直立型、下垂型标准喷头,其溅水盘与顶板的距离,不应小于75mm、不应大于150mm)对地铁车站站厅、站台公共区,受柱、风管等障碍物影响的直立式喷头(上喷头)进行初步布点定位。
2.挡烟垂壁、楼梯侧墙、邻近管线等障碍物对喷淋布点的影响及处理方法
      由于地铁空间有限,挡烟垂壁、楼梯侧墙、邻近管线常常会影响喷头及时动作,甚至喷淋动作后,影响喷洒效果,因此,规范明确以上障碍物影响时,因进行合理布点。
      当障碍物横截面边长小于750mm时,喷头与障碍物的距离,应按以下公式确定:
      a≥(e-200)+b
      a—喷头与障碍物的水平距离(mm);
      b—喷头溅水盘与障碍物底面的垂直距离(mm);
      e—障碍物横截面的边长(mm),e<750。

      当障碍物横截面边长等于或大于750mm或a的计算值大于规范喷头与端墙距离的规定时,应在靠墙障碍物下增设喷头。
      通常情况下,站台楼梯两侧侧墙与屏蔽门距离在3.4米范围内,故此处设置单排喷头,喷头布点水平居中即可满足设计要求。
      桥架、管线等障碍物,当布置在溅水盘以下0.45m时,喷头与邻近障碍物的最小水平距离见下表:
3. 风管、成排管道、桥架等障碍物影响及处理方法
      当风管、成排管道、桥架等障碍物对喷洒形成的阻挡,削弱系统的灭火能力时,按照喷头洒水不留空白点(盲区)的要求,需对因遮挡而形成的空白点(盲区)部位增设喷头,以补偿受阻部位的喷水强度。规范规定当梁、通风管道、排管、桥架等障碍物的宽度大于1.2m时,其下方应增设喷头见下图:

4. 吊顶形式、标高及吊顶布局对喷淋布点的影响及处理方法
      我们知道,设计图纸喷淋布点,通常按照密闭吊顶进行设计布点,但地铁车站公共区吊顶多为隔栅通透性吊顶,吊顶离顶板距离较远(通常为1.2m以上),不能集热,因此下垂式喷头(下喷)改为直立式喷头(上喷),如果吊顶上部有风管等障碍物,距离较近且障碍物腹部跨度较大(大于1.2m),则布置下垂式喷头(下喷)。
      大多地铁车站公共区由于吊顶上部管线密集且空间狭小,对喷淋管线及喷淋头安装影响较大,特别是站台两侧屏蔽门附近送排风管下部喷淋头的安装,应合理布置综合管线,控制标高,为喷淋配水支管及喷头安装预留空间。
      考虑到吊顶布局观感美观,喷淋布点时,要考虑风口、灯具、广播、喇叭、烟感、温感等其它设施的位置。通常情况下,地铁车站灯具布置在梁柱轴线处,根据灯具布置情况,结合风口位置,在满足设计规范要求下,喷头布点适当调整距离。烟感、温感及广播喇叭布点距离较大,可与系统单位协调,喷头布点定位后,烟感、温感及广播喇叭位置进行适当调整。在施工过程中,下垂式喷头(下喷)尽量等间距排列成线,满足观感性要求。
 
四、喷头布点方案实施方法及步骤
      地铁车站在施工过程中,由于现场管线密集,机电、装修及系统单位进度不一致,造成喷淋头布点呈现复杂性。工程中出现的以上问题具有综合性、多样性。因此喷头布点方案实施应总体考虑,部分区域重点控制,施工过程动态管理,具体步骤如下:
      1、在综合管线平衡时,以设计图纸为依据,总体考虑喷淋头布点及安装空间,避免或减小风管、桥架等对喷淋头布置的影响;
      2、结合装修吊顶形式及布局,喷淋头布点初步定位;
      3、结合现场实际情况,对公共区梁柱附近、送排风管下部、站台层楼梯两侧及楼梯上下处等区域重点控制,根据相关规范要求,对喷淋布点调整,进行准确定位;
      4、在施工过程中,与装饰及系统单位密切配合,发现问题,喷头布点及时调整;
      5、在吊顶隐蔽验收前,与社会质检部门及消防检测单位联络,进行现场检查指导,确保工程消防验收及竣工验收顺利通过。
 
五、总结
      总之,地铁车站施工中,由于建筑结构、机电管线及建筑装饰的影响,形成喷头布点多变性,我们应以设计图纸为依据,按照《自动喷水灭火系统设计规范》( GB 50084—2001)(2005版)、《自动喷水灭火系统施工及验收规范》(GB50261—2005)等规范要求,结合现场实际情况,对喷淋布点进行合理调整,并与设计、监理、消防检测等单位及时联络,确保工程竣工交付。
 
参考文献:
1、《自动喷水灭火系统设计规范》( GB 50084 —2001)(2005版)
2、《自动喷水灭火系统施工及验收规范》(GB50261—2005)
3、《自动喷水灭火系统的设计探讨》节选《中国给水排水》作者:王家海