自喷系统水力计算应注意的几个问题蓝为平摘要：对自动喷水灭火系统水力计算过程中最不利点喷头工作压力、管径等几个问题进行探讨，并提出一些建议，以便确定合理的计算结果。
关键词：自动喷水灭火系统水力计算工作压力在自动喷水灭火系统工程设计中，设计人员对火灾危险级别选定、喷头布置、报警阀控制喷头数量等很重视，但往往忽视了水力计算，主要有以下几个问题：一是没有根据规范的流量公式计算，而是以旧规范的作用面积乘以喷水强度来估算系统设计流量；二是系统压力仅根据建筑高度加上估计的水头损失，而不是根据喷头进行逐点计算；三是认为最不利点喷头压力应为0.05MPa（规范要求的最小压力）；四是一味强调配水支管压力不能超过0.4MPa。
但笔者在工作中发现，根据现行规范公式进行计算得出的压力、流量数值与经验估算或老规范计算方法均相差较大，最不利点喷头压力也不应简单定为0.05MPa，配水管压力并非不能超过0.4MPa。
现对自喷系统水力计算进行举例说明，因出现分歧的地方主要是作用面积内的计算结果，所以本文仅比较作用面积内的计算过程。
首先按理论间距布置喷头，再根据计算结果对管径、喷头压力进行比较、调整，最后以实际工程进行核算，以期找出合理的管径、压力。
根据不同建筑类型，自喷系统分为6个危险级别，民用建筑设计中经常遇到的有轻危险级、中危险级Ⅰ级、Ⅱ级。
现以中危险级Ⅱ级为例，其设计参数为：喷水强度8L/(min.m2)，计算作用面积160 m2，最不利点喷头工作压力不小于0.05MPa，正方形布置喷头间距不大于3.4m。
先按标准间距布置喷头，且以规范建议的喷头数采用管径，喷头布置如下图（配水管两边喷头对称布置，实际作用面积为173m2）：1、最不利点喷头工作压力的确定规范要求不得小于0.05MPa，且需经水力计算确定。
本例先取0.05MPa，用水力计算软件计算结果见下表：前编号后编号流量(l/s)调整q(l/s)管径(DN)流速(m/s)坡度(MPa/m)管长(m)流量系数管件当量(m)计算管长(m)水损(MPa)前压(MPa)后压(MPa)1 2 0.94 25 1.78 0.00388 3.40 80 0.60 4.00 0.0155 0.0500 0.06552 3 2.02 32 2.13 0.00383 3.40 80 2.00 5.40 0.0207 0.0655 0.08623 4 3.26 40 2.59 0.00473 3.40 80 2.70 6.10 0.0288 0.0862 0.11514 5 4.69 40 3.73 0.00979 3.40 80 2.40 5.80 0.0568 0.1151 0.17185 6 6.44 50 3.03 0.00459 1.70 80 3.40 5.10 0.0234 0.1718 0.19536 7 6.44 65 1.83 0.00120 3.40 80 4.20 7.60 0.0091 0.1953 0.20447 8 13.02 80 2.62 0.00198 3.40 80 5.20 8.60 0.0170 0.2044 0.22148 9 19.88 80 4.00 0.00461 3.40 80 4.60 8.00 0.0369 0.2214 0.2583A1 A2 0.94 25 1.78 0.00388 3.40 80 0.60 4.00 0.0155 0.0500 0.0655 A2 A3 2.02 32 2.13 0.00383 3.40 80 2.00 5.40 0.0207 0.0655 0.0862 A3 A4 3.26 40 2.59 0.00473 3.40 80 2.70 6.10 0.0288 0.0862 0.1151 A4 A5 4.69 40 3.73 0.00979 3.40 80 2.40 5.80 0.0568 0.1151 0.1718 A5 7 6.44 6.59 50 3.03 0.00459 1.70 80 3.40 5.10 0.0234 0.1718 0.1953B1 B2 0.94 25 1.78 0.00388 3.40 80 0.60 4.00 0.0155 0.0500 0.0655 B2 B3 2.02 32 2.13 0.00383 3.40 80 2.00 5.40 0.0207 0.0655 0.0862 B3 B4 3.26 40 2.59 0.00473 3.40 80 2.70 6.10 0.0288 0.0862 0.1151 B4 B5 4.69 40 3.73 0.00979 3.40 80 2.40 5.80 0.0568 0.1151 0.1718 B5 8 6.44 6.86 50 3.03 0.00459 1.70 80 3.40 5.10 0.0234 0.1718 0.1953 根据规范，中危险级Ⅱ级最不利作用面积内任意4个喷头围合范围内平均喷水强度不小于85％的设计强度，即6.8 L/min.m2。
本处计算4个喷头，编号为1、2、A1、A2，它们围合范围内的喷水强度是[0.94+(2.02-0.94)+0.94+(2.02-0.94)]×60/46.24＝5.24L/min.m2<6.8 L/min.m2所以最不利点喷头工作压力0.05MPa不能满足规范要求，经多次试算后，最不利点喷头工作压力取0.09MPa，计算结果如下表：前编号后编号流量(l/s)调整q(l/s)管径(DN)流速(m/s)坡度(MPa/m)管长(m)流量系数管件当量(m)计算管长(m)水损(MPa)前压(MPa)后压(MPa)1 2 1.26 25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 0.11792 3 2.71 32 2.86 0.00690 3.40 80 2.00 5.40 0.0373 0.1179 0.15523 4 4.37 40 3.48 0.00851 3.40 80 2.70 6.10 0.0519 0.1552 0.20714 5 6.29 40 5.01 0.01762 3.40 80 2.40 5.80 0.1022 0.2071 0.30935 6 8.64 50 4.07 0.00826 1.70 80 3.40 5.10 0.0421 0.3093 0.35156 7 8.64 65 2.45 0.00216 3.40 80 4.20 7.60 0.0164 0.3515 0.36787 8 17.47 80 3.52 0.00357 3.40 80 5.20 8.60 0.0307 0.3678 0.39858 9 26.67 80 5.37 0.00831 3.40 80 4.60 8.00 0.0664 0.3985 0.4650A1 A2 1.26 25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 0.1179 A2 A3 2.71 32 2.86 0.00690 3.40 80 2.00 5.40 0.0373 0.1179 0.1552 A3 A4 4.37 40 3.48 0.00851 3.40 80 2.70 6.10 0.0519 0.1552 0.2071 A4 A5 6.29 40 5.01 0.01762 3.40 80 2.40 5.80 0.1022 0.2071 0.3093 A5 7 8.64 8.84 50 4.07 0.00826 1.70 80 3.40 5.10 0.0421 0.3093 0.3515B1 B2 1.26 25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 0.1179 B2 B3 2.71 32 2.86 0.00690 3.40 80 2.00 5.40 0.0373 0.1179 0.1552 B3 B4 4.37 40 3.48 0.00851 3.40 80 2.70 6.10 0.0519 0.1552 0.2071 B4 B5 6.29 40 5.01 0.01762 3.40 80 2.40 5.80 0.1022 0.2071 0.3093B5 8 8.64 9.20 50 4.07 0.00826 1.70 80 3.40 5.10 0.0421 0.3093 0.3515 最不利4个喷头喷水强度为：[1.26+(2.71-1.26)+1.26+(2.71-1.26)]×60/46.24＝7.03L/min.m2>6.8 L/min.m2，满足规范要求。
所以中危险级Ⅱ级的最不利点喷头工作压力不应直接取0.05MPa，而应多次试算。
按标准间距布置的喷头，最不利点喷头工作压力为0.09MPa，与旧规范0.1 MPa的数值相差不大。
笔者理解，规范定0.05MPa是考虑到火灾初期系统由高位水箱供水，因客观原因，水箱无法满足规定压力而确定的数值。
2、管径的确定前面经试算确定最不利点喷头工作压力为0.09MPa后，计算得系统设计流量为26.67L/S，作用面积起端（节点8）工作压力为0.3985MPa。
系统流量与大家经验值差不多，但工作压力明显偏大。
问题出在哪呢？仔细观察计算表发现，局部管道水头损失太大，如节点4、5间损失居然达到0.1MPa，很明显是管径偏小造成的。
这说明按规范推荐的管径并不合理，为了节约管材而造成水头损失增大，并进而造成水泵扬程增大、功率增大，不经济也不科学。
笔者对部分管径进行了调整，见下图。
再按最不利点喷头工作压力0.09MPa进行计算，结果见下表：前编号后编号流量(l/s)调整q(l/s)管径(DN)流速(m/s)坡度(MPa/m)管长(m)流量系数管件当量(m)计算管长(m)水损(MPa)前压(MPa)后压(MPa)1 2 1.26 25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 0.11792 3 2.71 40 2.16 0.00327 3.40 80 2.70 6.10 0.0200 0.1179 0.13793 4 4.28 40 3.40 0.00814 3.40 80 2.40 5.80 0.0472 0.1379 0.18514 5 6.09 50 2.87 0.00411 3.40 80 3.40 6.80 0.0280 0.1851 0.21315 6 8.04 50 3.79 0.00716 1.70 80 3.10 4.80 0.0344 0.2131 0.24756 7 8.04 80 1.62 0.00075 3.40 80 5.35 8.75 0.0066 0.2475 0.25417 8 16.18 100 1.87 0.00070 3.40 80 6.90 10.30 0.0072 0.2541 0.26138 9 24.45 100 2.82 0.00160 3.40 80 6.10 9.50 0.0152 0.2613 0.2764A1 A2 1.26 25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 0.1179 A2 A3 2.71 40 2.16 0.00327 3.40 80 2.70 6.10 0.0200 0.1179 0.1379 A3 A4 4.28 40 3.40 0.00814 3.40 80 2.40 5.80 0.0472 0.1379 0.1851 A4 A5 6.09 50 2.87 0.00411 3.40 80 3.40 6.80 0.0280 0.1851 0.2131 A5 7 8.04 8.15 50 3.79 0.00716 1.70 80 3.10 4.80 0.0344 0.2131 0.2475B1 B2 1.26 25 2.38 0.00698 3.40 80 0.60 4.00 0.0279 0.0900 0.1179 B2 B3 2.71 40 2.16 0.00327 3.40 80 2.70 6.10 0.0200 0.1179 0.1379 B3 B4 4.28 40 3.40 0.00814 3.40 80 2.40 5.80 0.0472 0.1379 0.1851 B4 B5 6.09 50 2.87 0.00411 3.40 80 3.40 6.80 0.0280 0.1851 0.2131 B5 8 8.04 8.26 50 3.79 0.00716 1.70 80 3.10 4.80 0.0344 0.2131 0.2475 可以看到，作用面积起端（节点8）处工作压力为0.2613MPa，设计流量为24.45L/S。