自喷水力计算-喷水强度/作用面积法和喷头动作数量法！

石峥嵘：“喷水强度/作用面积法”和“喷头动作数量法”，是自动喷水灭火系统水力计算的常规方法，两者的主要区别在于作用面积和喷头开放数量的确定方式不同。

喷水强度/作用面积法是按设定的喷水强度和作用面积进行水力计算，适应于民用建筑（局部应用系统除外）、工厂和大部分仓库场所，喷水强度/作用面积法的水力计算流程及示例，参专题：自动喷水灭火系统-水力计算（详解及示例）。

1、喷水强度和作用面积的概念。

在灭火系统中，喷水强度表示系统在单位时间内向单位保护面积喷洒的水量，单位为L/（min·m²）。作用面积是指一次火灾中系统按喷水强度保护的最大面积，是系统工作时同时开放的喷头的喷水面积，单位为m²。

喷水强度与场所的火灾危险等级和最大净空高度等相关，危险等级和火灾负荷越大、净空高度越高，控火灭火所需的喷水强度越大。很明显，更大的喷水强度和作用面积，可以取得更好的控火灭火效果，但也需要更大的设计流量和消防用水量，增加建设成本。对于大面积的保护场所，不太可能设定过高的喷水强度，也不太可能按全面积同时开放喷头来计算设计流量，因此引出了“作用面积”概念。

在自动喷水灭火系统设计中，作用面积是指一次火灾中系统按喷水强度保护的最大面积，可以这样认为，作用面积是在某一喷水强度下，火灾可能发展的最大面积，即使超出这一面积，也不再考虑更高的设计流量要求。从自动喷水灭火系统100多年的应用经验来看，在大部分火灾中，均仅开放少数洒水喷头即控制了火灾，因此，在设计中只考虑部分洒水喷头开放是合理的。

2、喷水强度和作用面积的确定原则。

（1）喷水强度和作用面积主要通过试验数据和火灾调查情况确定，通常情况下，喷水强度越大，控火灭火效果越好，所需的作用面积越小。

【图示1】为美国消防协会标准《自动喷水灭火系统安装标准》NFPA 13中规定的自动喷水灭火系统设计数据，根据NFPA 13的规定，每个火灾危险等级对应的曲线上的任一点均是可取的，通常情况下，为求得经济效果，多选择喷水强度大而作用面积小的一点，这也符合“大强度喷水有利于迅速控灭火和有利于缩小喷水作用面积”的规则。

【图示1】

（2）喷水强度和作用面积应满足《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第5章及相关专业技术标准的规定。

依据NFPA 13等标准并结合我国试验情况，《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第5章明确了不同危险等级场所的喷水强度和作用面积，相关参数选取了【图示1】曲线中喷水强度的上限数据，并适当加大了作用面积。

3、作用面积形状，作用面积内的喷头数量。

在喷水强度和作用面积法中，规定了喷水强度和作用面积大小，根据喷水强度、喷头的最大（最小）布置间距、一个喷头的最大保护面积等参数，结合梁、柱及障碍物情况，可确定喷头的布置间距和布置形式，依据《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第9.1.2条等规定，得出最终的作用面积大小及形状，以及作用面积内的喷头数量。

4、水力计算。

喷水强度/作用面积法的水力计算，参专题：自动喷水灭火系统-水力计算（详解及示例）。

在喷头动作数量法中，规定了作用面积内开放的喷头数量，可根据喷头布置间距、布置形式，以及开放喷头数量等参数，确定作用面积的大小及形状。主要适应于采用早期抑制快速响应喷头和特殊应用喷头的系统，以及民用建筑的局部应用系统，当仓库货架内增设洒水喷头时，货架内喷头流量通常也按开放的洒水喷头数计算。

相对喷水强度/作用面积法，喷头动作数量法的主要区别在于作用面积的确定方式不同。另外，对于早期抑制快速响应喷头、特殊应用喷头以及货架内洒水喷头，最不利点处喷头的出流量可根据喷头流量系数和最低工作压力直接确定，无需单独复核喷水强度。

1、采用早期抑制快速响应喷头和特殊应用喷头的系统。

仓库的火灾现场复杂，蔓延速度快，一定净空高度和储物高度的仓库及类似场所，可采用早期抑制快速响应喷头或仓库型特殊应用喷头，这类系统强调早期抑制和大水滴粒径，以实现少数喷头扑灭或控制火灾的目的，不适应于常规的喷水强度/作用面积法。

（1）喷头的布置间距和布置形式。

在《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017表5.0.5、表5.0.6中，分别规定了采用早期抑制快速响应喷头和特殊应用喷头的系统设计参数，明确了喷头的流量系数、设置方式、最低工作压力、最大（最小）间距以及作用面积内开放的喷头数量，结合梁、柱及障碍物情况，可确定喷头的布置间距和布置形式。最不利点处喷头的出流量可根据喷头流量系数和最低工作压力直接确定，无需单独复核喷水强度。

（2）作用面积大小及形状。

作用面积为是系统工作时同时开放的喷头的喷水面积，根据喷头布置间距、布置形式及作用面积内开放的喷头数量，依据《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第9.1.2条等规定，可确定作用面积大小及形状。

（3）水力计算。

在确定作用面积大小及形状后，水力计算参专题“自动喷水灭火系统-水力计算（详解及示例）”执行。

（4）示例：

某箱装不发泡塑料仓库，最大净空高度不大于10.5m，最大储物高度不大于9.0m，采用早期抑制快速响应喷头（直立型），依据《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017表5.0.5规定，确定采用喷头流量系数为242（K=242）的直立型洒水喷头，喷头工作压力不低于0.35MPa，作用面积内开放喷头数为12个；根据本表规定的喷头最大、最小间距，结合梁、柱及障碍物情况，确定喷头布置间距为3.0m×2.6m。【图示2】

作用面积为系统工作时同时开放的喷头的喷水面积，本系统的作用面积为3.0m×2.6×12=93.6m²，依据《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第9.1.2条规定，确定最不利点处作用面积形状为矩形（12.0m×7.8m），长边长度大于作用面积平方根的1.2倍（），符合规范要求。

本系统最不利点处喷头（节点1）的工作压力不低于0.35MPa，最小出流量（q）计算如下：

本系统其他节点（2～16）的压力和流量，以及系统设计流量和水泵扬程计算，可参专题“自动喷水灭火系统-水力计算（详解及示例）”。

2、局部应用系统。

局部应用系统应用于室内最大净空高度不超过8m的民用建筑中，为局部设置且保护区域总建筑面积不超过1000m²的湿式自动喷水灭火系统。设置局部应用系统的场所应为轻危险级或中危险级Ⅰ级场所。

局部应用系统多出现于改造项目中，供水设施往往难以满足系统用水量要求，因此放宽了作用面积和持续喷水时间要求。比如，局部应用系统的持续喷水时间为0.5h，对于保护区域总建筑面积超过300m²或最大厅室建筑面积超过200m²的场所，当采用标准覆盖面积洒水喷头时，作用面积内开放喷头数量为10个。

（1）喷头的布置间距和布置形式。

《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第12.0.2条、第12.0.3条等规定了局部应用系统的持续喷水时间、喷头选型以及作用面积内开放的喷头数量要求，根据第5.0.1条的喷水强度要求，第7.1节的喷头最大（最小）间距、一个喷头最大保护面积等要求，结合梁、柱及障碍物情况，可确定喷头的布置间距和布置形式。

（2）作用面积大小及形状。

作用面积为是系统工作时同时开放的喷头的喷水面积，根据喷头布置间距、布置形式及作用面积内开放的喷头数量，依据《自动喷水灭火系统设计规范》 GB 50084-2017第9.1.2条等规定，可确定作用面积大小及形状。

（3）水力计算。

在确定作用面积大小及形状后，水力计算可参“自动喷水灭火系统-水力计算（详解及示例）”执行。

（4）示例：

某中危险级Ⅰ级场所设置局部应用系统，保护区域总建筑面积为800m²，采用喷头流量系数为80（K=80）的标准覆盖面积洒水喷头，依据《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第5.0.1条规定，喷水强度不应低于6L/（min·m²）；依据喷水强度以及第7.1.2条规定的喷头最大、最小间距和一只喷头的最大保护面积要求，结合梁、柱及障碍物情况，确定喷头布置间距为3.5m×3.5m；依据第12.0.3条规定，作用面积内开放喷头数为10个。

作用面积为是系统工作时同时开放的喷头的喷水面积，本局部应用系统的作用面积大小为3.5m×3.5 m×10=122.5m²，依据《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第9.1.2条规定，确定最不利点处作用面积形状为矩形（14.0m×8.75m），长边长度大于作用面积平方根的1.2倍（），符合规范要求。【图示3】

喷头的最小出流量应满足喷水强度要求，由专题“自动喷水灭火系统-水力计算（详解及示例）”的公式5可知，最不利点处喷头（节点1）的最小出流量为：

由公式7可知，最不利点处喷头（节点1）的最低工作压力为：

本系统其他节点（2～13）的压力和流量，以及系统设计流量和水泵扬程计算，可参专题：自动喷水灭火系统-水力计算（详解及示例）。

3、设置于货架内的洒水喷头。

货架内增设洒水喷头，是对顶板下布置喷头灭火能力的补充，以补偿超出顶板下喷头保护范围部位的灭火能力。在计算系统设计流量时，顶板下洒水喷应按喷水强度/作用面积法计算，货架内洒水喷头应按货架内开放的洒水喷头数量计算，设计总流量为两者之和。

下面简述货架内的洒水喷头的水力计算：

（1）货架内喷头的布置间距和布置形式。

《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第5.0.4条、第5.0.8条规定了货架内洒水喷头的流量系数（喷水强度）、最低工作压力、最大（最小）间距、洒水喷头的开放数量等参数，结合货架结构及障碍物情况，可确定货架内喷头的布置间距和布置形式。

（2）动作区域大小及动作区域形状。

根据货架内洒水喷头的布置间距、布置形式和喷头的开放数量，参照《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第9.1.2条有关作用面积的规定，可确定货架内洒水喷头的动作区域大小及动作区域形状。

（3）货架内喷头的水力计算。

在确定货架内喷头的动作区域大小及动作区域形状后，水力计算可参专题：自动喷水灭火系统-水力计算（详解及示例）。