建筑消防給排水工程中室內(nèi)無(wú)吊頂噴頭位置設(shè)計(jì)分析

摘要：在當(dāng)前的建筑消防給排水工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，室內(nèi)無(wú)吊頂噴頭的選擇是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到消防給排水工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。在實(shí)施噴頭安裝過(guò)程中，必須確保其位置符合相應(yīng)的施工規(guī)范要求。本文通過(guò)對(duì)建筑室內(nèi)無(wú)吊頂噴頭的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析與探討，依據(jù)具體情況，確定適宜的安裝位置，以提升建筑消防給排水工程設(shè)計(jì)的整體水平。

關(guān)鍵詞：建筑消防系統(tǒng)；給排水工程；無(wú)吊頂結(jié)構(gòu)；噴頭

引言

近年來(lái)，建筑火災(zāi)由于其發(fā)生的頻率高、危害性大，已成為工程建筑領(lǐng)域中不可忽視的問(wèn)題。一旦室內(nèi)出現(xiàn)火源后，火勢(shì)便可能沿著建筑結(jié)構(gòu)蔓延，逐漸擴(kuò)散至其他未被火焰觸及的房間。這些尚未遭受火災(zāi)波及的房間，一旦被點(diǎn)燃，可能會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致火勢(shì)迅速擴(kuò)大。在火勢(shì)蔓延過(guò)程中，外窗上的保溫材料也可能被點(diǎn)燃，從而導(dǎo)致火勢(shì)失控。因此，為了預(yù)防此類建筑火災(zāi)，必須對(duì)建筑消防給排水工程中室內(nèi)無(wú)吊頂噴頭位置的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究和分析，通過(guò)有效的設(shè)計(jì)和安裝措施，確保建筑室內(nèi)的消防安全。

一、無(wú)吊頂噴頭在建筑消防系統(tǒng)中的功能與作用

當(dāng)建筑室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火勢(shì)與煙氣的擴(kuò)散速度受建筑構(gòu)造、空間內(nèi)可燃材料的分布以及噴水滅火系統(tǒng)的布局等多種因素的影響。這些因素共同作用，決定了火災(zāi)的擴(kuò)散路徑和程度。因此，為了有效控制火勢(shì)，深入研究火災(zāi)煙氣的流動(dòng)特性是滅火工作中極為關(guān)鍵的一環(huán)。為了更準(zhǔn)確理解火災(zāi)中煙氣的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，采取相應(yīng)的措施，顯得尤為關(guān)鍵，如在室內(nèi)安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的室內(nèi)火災(zāi)撲救方法中，雖然水是主要的火災(zāi)介質(zhì)，但是受限于水源或其他因素，這種方法有時(shí)難以迅速生效。在這種情況下，安裝于室內(nèi)天花板上的自動(dòng)噴灑噴頭便能發(fā)揮關(guān)鍵作用，在火災(zāi)初期迅速啟動(dòng)，通過(guò)精確噴灑，有效減緩火勢(shì)向其他區(qū)域蔓延的速度。此舉不僅為消防救援人員爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間，而且顯著提升了救援效率。在室內(nèi)火災(zāi)規(guī)模較小，火勢(shì)尚未構(gòu)成嚴(yán)重威脅的情況下，這些噴灑噴頭能夠依據(jù)預(yù)設(shè)的安全閾值自動(dòng)作出反應(yīng)，對(duì)潛在的火災(zāi)進(jìn)行早期控制，從而避免不必要的損失。這種滅火方式在確保室內(nèi)人員安全的同時(shí)，能最大限度減少財(cái)產(chǎn)損失，使消防救援行動(dòng)更加高效、有序^[1]。

二、建筑消防給排水工程中室內(nèi)無(wú)吊頂噴頭位置的設(shè)計(jì)原則

（一）法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求

在室內(nèi)建筑設(shè)計(jì)中，無(wú)吊頂噴頭的位置設(shè)計(jì)必須充分考慮到熱氣流的方向與速度，以確定噴頭的最佳位置。首先，噴頭的安裝高度應(yīng)依據(jù)建筑物空間的高度及其使用功能來(lái)決定。其次，噴頭之間的間距需考慮火災(zāi)蔓延的可能性，符合《建筑消防設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)噴頭布局的具體要求。同時(shí)，噴頭的布局還應(yīng)滿足防火分隔需求，并適應(yīng)火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)。依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，通常以整個(gè)防火分區(qū)為基準(zhǔn)進(jìn)行噴頭布局設(shè)計(jì)，防火分區(qū)的劃分能有效遏制火勢(shì)擴(kuò)散。此外，在實(shí)際操作過(guò)程中，除了嚴(yán)格遵守相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)根據(jù)具體的工作環(huán)境和特定條件進(jìn)行靈活調(diào)整。例如，在存在特殊火源或易燃物品的區(qū)域，需要增加噴頭的密度或者更換噴頭的類型，以達(dá)到更佳的防火效果^[2]。

（二）噴頭的安裝間距

根據(jù)消防安全要求，必須確保消防噴淋頭之間保持恰當(dāng)?shù)木嚯x。在理想狀況下，當(dāng)上噴或下噴噴頭被設(shè)置在同一水平面上時(shí)，它們之間的距離應(yīng)控制在36米至24米之間，以確保水流能夠覆蓋更廣泛的區(qū)域且不會(huì)相互干擾。同時(shí)，這些噴頭之間的最小間隔不得低于24米，以避免水流傳輸過(guò)程中的能量衰減。在安裝過(guò)程中，需要留意噴頭與墻壁之間的距離。盡管沒(méi)有特定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，通常情況下噴頭應(yīng)遠(yuǎn)離墻邊，以避免在火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生額外的火焰蔓延風(fēng)險(xiǎn)。一般來(lái)講，噴頭與墻的距離不應(yīng)超過(guò)18米，以確保在緊急情況下噴頭仍能有效發(fā)揮作用。此外，為了使消防噴頭能夠均勻分布并高效工作，每個(gè)噴頭的直徑應(yīng)保持一致，即360厘米。每組噴淋頭之間需要保持大約180厘米的圓形半徑間距。這一原則有助于減少水流在管道中的流動(dòng)阻力，從而提高水霧的覆蓋面積和噴射效率。

（三）噴頭的安裝高度

噴淋頭的安裝高度對(duì)于其功能的發(fā)揮至關(guān)重要。通常情況下，這些設(shè)備應(yīng)設(shè)置在不低于24米的高度，在較低空間中，安裝高度可適當(dāng)降低至21米。這種調(diào)整是基于安全性和實(shí)用性的考慮，過(guò)高的安裝位置可能會(huì)導(dǎo)致操作上的不便，并可能影響用戶體驗(yàn)。然而，噴淋頭的確切安裝高度應(yīng)綜合考慮建筑物類型、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、樓層高度以及使用環(huán)境等多種因素。依據(jù)國(guó)際消防安全標(biāo)準(zhǔn)，噴淋頭的高度通常不應(yīng)超過(guò)4米，以確保滅火覆蓋范圍，同時(shí)避免對(duì)使用者造成不必要的影響。在特定情況下，如當(dāng)天花板高度達(dá)到45米或更高時(shí)，必須對(duì)噴淋頭的布局進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，以確保其能夠有效覆蓋整個(gè)天花板區(qū)域^[3]。

三、建筑消防給排水工程中室內(nèi)無(wú)吊頂噴頭位置的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

（一）室內(nèi)未設(shè)置吊頂梁下方的消防噴頭

在現(xiàn)代建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，尤其在那些追求簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)、無(wú)吊頂?shù)目臻g內(nèi)，室內(nèi)噴頭的布局需經(jīng)過(guò)周密規(guī)劃。這些噴頭的設(shè)置不僅要滿足使用的便捷性和安全性需求，還應(yīng)與建筑的整體風(fēng)格保持一致。設(shè)計(jì)師在規(guī)劃時(shí)需細(xì)致考慮室內(nèi)梁體的間距，合理安排噴頭的布局模式。通常情況下，每個(gè)區(qū)域會(huì)安裝多個(gè)噴頭，以確保覆蓋足夠的范圍并有效填補(bǔ)潛在的空隙。為保障噴頭得到全面保護(hù)，其上方必須留有適當(dāng)?shù)目臻g，在噴頭上方設(shè)置一個(gè)正方形的集熱擋水板。這種集熱擋水板的面積大約為016平方米，其邊緣應(yīng)與濺水盤保持水平，以確保水流順暢流入濺水盤并防止水花濺出。此外，為了預(yù)防頂板與室內(nèi)梁之間夾層中的可燃物引發(fā)火災(zāi)，應(yīng)在夾層中布置噴頭，詳見(jiàn)圖1。

a區(qū)域采用的是標(biāo)準(zhǔn)的38米×38米的正方形，其面積約為1444平方米。為了在該正方形內(nèi)進(jìn)一步劃分出更精細(xì)的設(shè)計(jì)區(qū)域，每個(gè)角落均被細(xì)分為多個(gè)小模數(shù)，以此來(lái)確保結(jié)構(gòu)的精確性和實(shí)用性。b和b'兩個(gè)區(qū)域分別采用了41米×38米的尺寸，占地面積約為1558平方米。這些區(qū)域同樣采用了“井”字形結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其內(nèi)部空間被精心劃分成不同的功能單元。c區(qū)域展示了一種更加獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念，采用41米×41米的尺寸，其面積約為1681平方米。在這個(gè)較大的方形區(qū)域周圍，由a、b區(qū)域圍繞形成了一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)，此設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)了整體的穩(wěn)固性，也提升了防火安全性能。在各個(gè)區(qū)域的特定位置，如區(qū)域1的b'位置、區(qū)域2的b位置以及區(qū)域4的b位置，消防噴頭被巧妙布置在一起，以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠迅速、有效控制火勢(shì)蔓延。需特別指出，圖示中灰色區(qū)域所標(biāo)示的為梁下消防噴頭的位置。通過(guò)精確計(jì)算，這些噴頭能夠針對(duì)不同種類的火源迅速作出反應(yīng)。例如，位于方框1的b'噴頭，能夠有效撲滅方框1a、方框1c以及方框3b的火情；方框2的b噴頭負(fù)責(zé)方框1b、方框2a及方框2c上的火情；方框3的b'噴頭對(duì)位于方框3a、方框3e和方框4b'的火情具有顯著的撲滅效果；方框4的b噴頭能應(yīng)對(duì)方框4a、方框4c以及方框2b'的火情。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，既保障了消防安全，又實(shí)現(xiàn)了成本節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了雙贏目標(biāo)。

（二）在建筑消防室內(nèi)設(shè)置無(wú)吊頂矩形補(bǔ)償噴頭

在高壓環(huán)境下，這些噴頭能夠巧妙地將壓力轉(zhuǎn)化為高速運(yùn)動(dòng)的液柱，并通過(guò)水霧的形態(tài)噴射出來(lái)，有效遏制火災(zāi)的擴(kuò)散，這一過(guò)程對(duì)于保障建筑內(nèi)部安全至關(guān)重要。特別是在無(wú)吊頂?shù)捻敯鍏^(qū)域，如走廊、樓梯間等，采用補(bǔ)償噴頭布局可以形成均勻的水量保護(hù)層，確保充足水量覆蓋潛在的火災(zāi)區(qū)域，同時(shí)避免不必要的水資源浪費(fèi)。一旦火災(zāi)區(qū)域超出了預(yù)設(shè)保護(hù)范圍時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)激活另一個(gè)噴頭進(jìn)行補(bǔ)充，確保整個(gè)區(qū)域得到全面保護(hù)。這種智能化且靈活的供水策略顯著提升了消防安全性，減少了火災(zāi)造成的損失與傷害。值得注意的是，補(bǔ)償噴頭通常采用旋轉(zhuǎn)噴頭設(shè)計(jì)，液體進(jìn)入噴頭殼體后，沿著切向孔流動(dòng)到離心室。在離心室內(nèi)，水霧隨著旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)持續(xù)向下擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)區(qū)域的全面覆蓋。這種獨(dú)特的噴射方式不僅提升了滅火效率，也增強(qiáng)了對(duì)火災(zāi)動(dòng)態(tài)變化的適應(yīng)性，如圖2。

為實(shí)現(xiàn)均勻、高效的水霧補(bǔ)償效果，設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)精心規(guī)劃，對(duì)補(bǔ)償噴頭的布局進(jìn)行了周密設(shè)計(jì)，確保每隔3米便安裝一個(gè)噴頭。這種布局確保了在最大負(fù)荷情況下，能夠維持供水的均勻性，從而為不同區(qū)域提供均衡的水霧覆蓋。同時(shí)，每個(gè)噴頭與水管之間的間隔均經(jīng)過(guò)精確計(jì)算，以保證在整個(gè)管路中，噴頭的噴水強(qiáng)度、流量系數(shù)以及工作壓力保持一致。此外，補(bǔ)償噴頭與建筑物結(jié)構(gòu)之間的距離也經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格控制。例如，濺水盤與頂板之間的距離大約為200毫米，確保即使在高負(fù)載條件下，噴頭仍能產(chǎn)生足夠的水霧以覆蓋上方區(qū)域。濺水盤與梁底的垂直距離設(shè)定為50毫米，既能夠提供必要的水流沖擊力，又不會(huì)對(duì)梁底施加過(guò)大壓力。在圖2中，可以看到2號(hào)油盆、3號(hào)油盆以及5號(hào)油盆位于梁下噴頭無(wú)法覆蓋的位置。為了解決這一問(wèn)題，補(bǔ)償噴頭被巧妙布置在這些關(guān)鍵位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些區(qū)域的全覆蓋。通過(guò)此種方式，補(bǔ)償噴頭不僅能夠保護(hù)內(nèi)部空間免受火災(zāi)侵害，還能使所有人員和財(cái)產(chǎn)安全得到保障。

（三）調(diào)整噴水幕簾噴嘴的噴射角度

由于火源所處的高度不同，其溫度自然也存在差異。這些差異構(gòu)成了評(píng)估火災(zāi)嚴(yán)重程度的關(guān)鍵因素。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，人的平均視線高度約為15米，因此我們將這一高度區(qū)間視為火災(zāi)的潛在危險(xiǎn)區(qū)域。為了確保室內(nèi)人員的生命安全，水幕噴頭的噴射范圍應(yīng)設(shè)置在人眼可及的最高點(diǎn)，即人眼高度的15米左右。這一措施能夠確保水幕噴頭的有效作用范圍覆蓋到該高度區(qū)域，從而有效阻止火勢(shì)蔓延。此外，在火災(zāi)中，產(chǎn)生的煙氣同樣是威脅室內(nèi)人員安全的主要因素。因此，必須根據(jù)煙氣的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，確定霧化噴嘴的旋轉(zhuǎn)模式，以確保噴頭能夠噴射出水霧柱，從而有效控制和撲滅火災(zāi)。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，室內(nèi)空氣會(huì)形成分層現(xiàn)象，上層的高溫?zé)煔鈺?huì)向下流動(dòng)，下層的冷空氣向上流動(dòng)。上層與下層煙氣溫度的差異可依據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算。

Ti=1Hi∫^Hi0T（z）dz，z＜Hi（1）

Tu=1H-Hi∫^HHiT（z）dz，z＞Hi（2）

在公式（1）和（2）中，Ti代表上層煙氣層的平均溫度值，該值反映了煙氣在上層空間所能達(dá)到的最高溫度水平。Tu表示下層煙氣層的平均溫度，揭示了溫度隨深度變化的趨勢(shì)。其中，Hi作為關(guān)鍵參考點(diǎn)，表明了火源與頂板噴頭之間的垂直距離，這一高度差直接影響熱傳遞和燃燒效率。H值代表煙氣層界面的高度，為判斷不同位置煙氣溫度提供了基準(zhǔn)。此外，T（z）函數(shù)描述了溫度隨z坐標(biāo)變化的情況，對(duì)于理解火源周圍溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化至關(guān)重要。當(dāng)z等于0時(shí)，T（z）函數(shù)的作用范圍限定于火源本身及其鄰近區(qū)域；當(dāng)z等于H時(shí)，T（z）函數(shù)的作用范圍擴(kuò)展至整個(gè)室內(nèi)空間。通過(guò)這種設(shè)定，更精確分析和預(yù)測(cè)火災(zāi)中煙氣的擴(kuò)散過(guò)程和可能的溫度梯度變化。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)對(duì)建筑消防給排水工程中室內(nèi)無(wú)吊頂噴頭位置設(shè)計(jì)的深入分析與研究，我們能夠認(rèn)識(shí)到其在防火安全領(lǐng)域的重要性。合理設(shè)計(jì)與布置無(wú)吊頂噴頭，不僅能夠有效遏制火勢(shì)蔓延，減少火災(zāi)對(duì)建筑物的損害，而且能夠保障室內(nèi)人員的生命安全。因此，無(wú)吊頂噴頭的設(shè)計(jì)必須遵循相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，明確噴頭的安裝高度、間距以及布置位置的基本原則。在實(shí)際操作過(guò)程中，還需考慮不同區(qū)域的特定條件，如易燃區(qū)域、火源高度等因素，采取適當(dāng)、靈活的應(yīng)對(duì)措施，通過(guò)精心設(shè)計(jì)與科學(xué)布局，確保消防設(shè)施的高效運(yùn)作，從而最大程度提升建筑消防安全水平。

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作者簡(jiǎn)介：王鵬（1983— ），男，漢族，河北秦皇島人，?？疲芯糠较颍航ㄖo排水。