杨文磊

摘 要：核电厂房内喷淋管线的布置是为了在火灾发生后能起到自动灭火作用，其喷头合理布置尤为重要，在移交阶段工程公司要求整改核电站连接厂房电动辅助给水泵上方部分消防管道，本文以此为背景，对自动喷水灭火系统喷头在核岛安装阶段的设计修改原则进行阐述，希望本文能对后续项目中消防管道二次设计及安装起到指导性作用。

关键词：消防喷淋系统；喷头；安装规范；设计修改

引言

核岛消防系统是为了扑灭在核岛内可能发生的火灾而设立的，主要以自动喷水灭火系统为主，而喷头作为自动喷水灭火系统中的洒水部件，喷头主要通过及时感温开放喷头和喷洒水量达到控制初期火灾和灭火的目的。喷头的布置要均匀并保证在作用面积内有足够的喷水强度。

消防系统喷淋管线管径较小、现场安装环境复杂，喷头位置常为满足大管管道安装而做调整。部分施工技术人员缺乏对喷头布置规范的了解，仅为满足管道落位安装调整喷头位置，导致后期试验喷淋期间无法实现喷淋面积覆盖，甚至在遇到工况时无法实现灭火功能。

1喷头设计总则

1.1 喷头布置的一般原则

1）满足喷头的水力特性及布水特性的要求；

2）喷头应设在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀喷洒水量的位置，应防止障碍物屏障热气和破坏洒水分布；

3）喷头的布置应均匀洒水和满足设计喷水强度的要求；

4）喷头的布置应不超出其最大保护面积以及喷头最大和最小间距。其中《自动喷水灭火系统设计规范》已对设计喷水强度以及喷头最大保护面积做出规定。

1.2 喷水半径和喷头布置

喷水半径不同于喷头的计算半径，是在计算喷水半径的基础上，考虑喷水强度、喷水均匀性、喷头的受热条件，根据《自动喷水灭火系统设计规范》规定得出的数值。在系统喷水时不能出现未被覆盖的盲区，还应尽量避免出现过多的重复覆盖区域，这些与设置场所危险等级要求的喷水强度、喷头的流量系数和工作压力有关。

喷头的布置除了要考虑障碍物阻挡的影响外，还必须考虑火灾时烟羽流对其动作的影响，以及喷头动作后相互之间的影响。

1.3 喷头间距计算

喷头流量计算公式

式中：Q 为喷头流量，L/min；

K 为喷头流量系数；

P 为喷头工作压力，MPa。

喷水量确定后，根据建筑危险级的设计喷水强度，，可計算出作用面积内每个喷头的保护面积为：

式中：F 为保护面积m2。

X为设计喷水强度

2.实例分析

2.1问题背景介绍

W128房间1ASG001PO电动给水泵喷淋管线，原始设计管线在设备上方，采用单管线方式布线，喷头间距1M，喷头顶端距离天花板尺寸为70。

在后期安装期间，影响设备吊车运行以及设备吊装，需对相关的管道布置进行修改。在修改完成验收阶段，对喷头位置、数量、安装位置提出异议，随导致喷淋部分管线修改。

2.2所用喷头类型介绍

由厂家提供资料可知此喷头基础参数：

喷头布置间距：最大4.6M（15ft），最小1.8M（6ft）

喷头玻璃泡最小工作温度为：-55℃（-65°F）

最小工作压力：48.3kpa（7psi）

喷头流量系数：81

动作温度：68°

喷头高度：51MM

2.3系统参数

核岛ASG系统气动泵和电动泵的消防系统是自动启动。当环境温度达到68°时，闭式喷头上的玻璃球罩自动破裂、水喷淋系统开始动作进行灭火，该系统最小喷水强度为15L/min/m2，对每台ASG泵需予以保护的面积约为10m2。

2.4已建项目修改方案问题

分析原设计及修改后喷洒面积图可以发现，虽然此部分管线已经现场安装，并通过上游业主验收，但在原设计及修改方案中依旧存在以下几点问题：

1）原设计图纸中喷头间距1M，远远小于喷头厂家提供的最小半径，不满足安装规范要求。修改方案移动了与土建梁体冲突喷头位置、对喷头间距进行调整以满足机械轨道梁安装；新增三个喷头以满足设备喷淋要求。从位置关系图中看，修改方案一味追求喷淋覆盖面积控制，忽略了喷头间距。修改方案喷头间距最小为650，最大1270，与厂家资料中对于喷头最小间距1.8M要求不符，同样不满足安装要求。

2）两方案喷头布置均过于密集。喷头布置间距的缩小，一定程度上可增加喷水强度，有利于控制和扑灭火灾但也会产生新的问题。设计规范中对于不同危险等级的消防给水系统要求其供水量不同。在同一危险级中，喷头布置过密，会造成火灾中开放喷头过多，从而导致系统保护的作用面积内其余部分供水量不足，不利于控制火灾的蔓延。另一方面，相邻喷头间距过小易造成两喷头喷水交叉影响，水滴的穿透性减弱；还会造成相邻喷头温度的降低而延迟喷头的开放时间。

3）喷头距离周边土建梁体距离过近，与梁距离不满足规范中要求。

2.5新方案设计

结合现场实际情况，在满足设计规范前提下，对喷淋管线进行重新设计。

根据《自动喷水灭火系统设计规范》用任意四只喷头组成的保护面积来表示单只喷头的平均保护面积、平均喷水强度作为衡量喷头布置间距的重要指标。在系统最不利点四个喷头ABCD围成的面积正方形ABCD的面积为S，只要保证S内的喷水强度不小于系统最小喷水强度即可。

布置喷头数量为4，喷头间距为1838MM，由上节可知喷头合理保护半径为R=1.311M，对喷头进行正方形布置。

流量计算：

此时实际喷淋面积为：S=17.3732M2

总流量：Q=4×81L/MIN=324L/MIN

则由公式的平均喷淋强度为：=324/17.3732=18.65L/MIN，满足设计要求。

当喷头数量为4满足系统最小喷水强度时，喷洒区域出现小部分空白区域，无法实现无空白喷淋，所以变更为长方形布置，喷头数量增为6：

1）喷淋强度计算

此时实际喷淋面积为：S=24.2M2

总流量：Q=6×81L/MIN=486L/MIN

则由公式的平均喷淋强度为：=486/24.2=20.08L/MIN，满足设计要求。

2）结合现场实际分析

分析喷头布置图可以发现，喷头就位后，与梁距离同样不满足规范中7.2.1要求，无法实现喷淋功能。

在满足规范要求下，如确认喷头距顶距离会影响喷头热量感应，则可添加集热罩处理。

经分析土建梁与喷头标高关系，对喷头支管进行修改，修改结果如下图。由ANSI B 1.20.1-1983標准可计算出，修改后喷头溅水盘距离天花板高度为483MM，满足规范中不大于550MM的规定。

经对喷头支管进行修改后，方案较原设计及已建项目修改方案有以下优点：

1、喷头自身间距及与土建梁间距已满足规范要求；

2、喷洒面积更大，水量分布均匀，且水量利用更合理；

3.结论

本文件阐述了喷淋管线中喷头的设计原则及其重要性，详细论述了核电站电动辅助给水泵改进项现场设计过程。在后续项目消防管道喷淋系统设计及现场二次设计过程中，设计人员必须熟知现场布置及上游参数，深入了解消防喷淋系统规范，精心设计，提高对消防自动喷水灭火系统的认识，确保后续系统安全。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准：《自动喷水灭火系统设计规范》，GB 50084-2001（2005年版）；

[2]中华人民共和国国家标准：《自动喷水灭火系统设计规范》，GB 50084-2001（2005年版）条文说明；

[3]核岛消防系统手册：刘文芳编制，胡亚蕾、史凤华审定，2009；

[4]标准响应喷头技术资料：唐鹤松编制，范一鸣，韩彦永审定，2007；

[5]自动喷水灭火系统喷头布置极限间距探讨：彭灵芝 2012；