边墙型喷头的设计

边墙型喷头的设计
边墙型喷头的优点安装简便，在一些不考虑吊顶的房间，如办公室、客房，边墙型喷头安装比较隐蔽，与风口、灯具互不干扰，较受欢迎；边墙扩展型喷头由于保护面积大，保护跨度大，更是受到设计者的青睐。

但由于边墙型喷头与普通喷头有着不同的特点，设计时往往会出现一些问题。

1、不分场合，随意设计
边墙型喷头的缺点是：与室内最不利处起火点的距离较远，影响喷头的受热，造成灭火延误，影响灭火效果。

因此国内外规范对此种喷头的使用条件要求较严，对边墙型扩展覆盖喷头使用更是有着很大限制。

我国《喷规》6．1．3 条规定：顶板为水平面的轻危险级、中危险级I级居室和办公室，可采用边墙型喷头。

美国NFPA-13(2002年版)标准规定：边墙型喷头仅能在轻危险级场所中使用，只有在经过特别认证后，才允许在中危险级场所按经过特别认证的条件使用。

有些设计者不论场合，为了美观，随意应用的做法是错误的。

2、喷头保护跨度超过喷头的最大保护跨度
边墙型喷头靠边墙安装，水是喷向其正前方的，受重力影响水流最终以抛物线状落地如图所示：
从喷头至水流落地点的水平距离叫喷头的射水跨度，因其不满足“能够喷湿对面墙和邻近端墙距溅水盘1.2m高度以下的墙面”的要求，因此不能叫保护跨度。

因为从落地点至溅水盘1.2米高度以下的那段抛物线的水量，在保护区地面上的喷水强度不能满足标准要求，不能起到保护作用。

按照标准要求只取喷头至距喷头溅水盘1.2米高度处之间布水线，这段布水抛物线的水平投影叫最大保护跨度。

设计时有人误将喷头的射水跨度当做喷头的最大保护跨度来校核喷头的保护跨
度是错误的。

3、喷头保护面积内喷水强度不足
《喷规》表7．1．12中的数据，是标准喷头K=80，在0.1MPa的工作压力下，在喷头前喷水量占流量的70％～80％，喷向背墙的水量占20％～30％流量的原则下，符合喷水强度要求计算出来的。

如果选用标准边墙型喷头，且喷头的工作压力是0.1MPa，可以直接套用表中的数据。

如果喷头的工作压力不是0.1MPa，或者选用非标准边墙型喷头，则要按下面两个原则就行设计计算：
1）按喷头工作压力查喷水曲线，计算出喷头的最大保护跨度和喷头的最大间距。

喷头的最大保护跨度和喷头的最大间距都应该满足“能够喷湿对面墙和邻近端墙距溅水盘1.2m高度以下的墙面”的要求。

按喷头的最大保护跨度和喷头的最大间距布置喷头。

2）计算喷头的喷水强度是否满足要求。

不少设计者只注意到第一点，却忽视了第二点，往往造成喷头保护面积内喷水强度不足。

例如办公室，净宽4.26米，净长6.06米，按中危险I级设计自喷系统，选用K=115边墙扩展型喷头，工作压力0.2MPa。

查喷头在0.2MPa时的喷水曲线，得最大保护跨度为6.2米，最大间距为2.55x2=5.1米。

保护跨度6.06米＜最大保护跨度为6.2米，符合要求。

喷头流量q=115x(10x0.2)0.5=162.6(L/min)
喷头有效喷水量q u=80%x162.6=130.1(L/min)
喷头喷水强度Q=130.1/(6.2x5.1)=4.10(L/min.m2)
这里的“喷头喷水强度”是指单个喷头在有效保护面积内的平均喷水强度，是采用喷头最大有效保护面积内喷头喷水量占喷头喷水量的70~80%计算出来的。

笔者也曾经这样计算过K=115边墙扩展型喷头，工作压力0.1MPa时的喷水强度：把全部喷向地面的喷水的湿水边线（曲线），用二次抛物线Y=0.536X2-6.2量化，再用微积分计算出地面湿水面积约为28m2，平均喷水强度为
115/28=4.1(L/min.m2)。

这个结果和用前面的计算方法得到的结果基本一致。

这个方法比较麻烦，但可以证明采用“喷头最大有效保护面积内喷头喷水量占喷头喷水量的70~80%”计算喷头喷水强度是可行的。

从计算结果可以看出，K=115边墙扩展型喷头，工作压力0.2MPa时最大保护面积6.2x5.1=31.6m2，虽然大于该办公室面积只有4.26x6.06=25.8m2，但布置一个喷头不能满足喷水强度要求。

应该在该办公室布置2个喷头。

单排布置可以符合要求，当然，双排布置灭火效果会更好。

这时，保护面积内的喷水强度为8.2 L/min.m2，高于要求喷水强度6 L/min.m2的1/3以上，可以考虑减少喷头工作压力。

下表是该办公室布置2个K=115边墙扩展型喷头的计算结果：
工作压力最大保
护跨度
最大间距射水跨度喷头喷水强度
(L/min.m2)
单排布置双排布置
0.2 MPa 6.2m 5.1m 8.0m 4.10 满足要求满足要求
0.15MPa 5.3m 4.8m 7.2m 4.43 不满足要求满足要求
0.10MPa 4.5m 4.4m 6.2 4.65 不满足要求满足要求
0.05MPa 3.9m 4.0m 5.0m 4.17 不满足要求不满足要求
综上所述，该办公室可以单侧布置两个K=115边墙扩展型喷头，工作压力
0.2MPa；也可以双排布置两个K=115边墙扩展型喷头，工作压力0.1MPa。

从上表也可以看出，单个K=115边墙扩展型喷头边的喷水强度在
4.10~4.65L/min.m2范围内，单个喷头只能满足轻危险级场所喷水强度要求，喷头单排或双排布置，如果喷头布置恰当，可以满足中危险I级场所喷水强度要求。

这样，从另外一个方面，也就不难理解为什么规定边墙型喷头只能用在轻危险级、中危险级I级场所了。

有人这样计算：：
K=115边墙扩展型喷头，工作压力0.2MPa，
喷头流量q=115x(10x0.2)0.5=162.6(L/min)，
喷头有效喷水量q u=70%x162.6=113.8(L/min)，
轻危险级最大保护面积=113.8/4=28.5（m2），
中危险I级最大保护面积=113.8/6=19.0（m2）。

计算结果：该办公室按中危险I级应设两个喷头。

虽然计算的结果和前面计算结果一样，但概念却是错误的。

轻危险级场所保护面积28.5m2无疑是正确的，因为只要在喷头最大保护范围内，其喷水强度达到了轻危险级场所喷水强度4L/min.m2的要求; 中危险I级场所，即使房间面积小于上述计算结果“中危险I级最大保护面积19.0m2”，如果只设一个喷头，其喷水强度为4.10L/min.m2，还是达不到中危险I级场所喷水强度6L/min.m2的要求，设置两个喷头才可以满足要求。

如果我们把单个喷头最大有效保护面积内喷水强度看作一致的话，喷头的喷水强度是不会随着房间面积的大小而变化的，因为喷到墙上的水量对地面来说是无效的水量。

也就是说，我们不能简单的计算出一个喷头的最大保护面积，用它去核算房间的保护面积就了事。

4、喷头溅水盘距顶板的距离太大
规范对边墙型喷头溅水盘距顶板的距离有严格限制，许多设计往往忽略这一点。

《喷规》7．1．14规定：直立式边墙型喷头，其溅水盘与顶板的距离不应小于100mm，且不宜大于150mm，与背墙的距离不应小于50mm，并不应大于100mm。

水平式边墙型喷头溅水盘与顶板的距离不应小于150mm，且不应大于300mm。

但是一般装有边墙型喷头的位置往往有梁，要保证规范要求的距离就必须将支管外露，有些设计，为了美观就将喷头就装在梁底，这严重影响喷头的感温效果，喷头得不到及时开放，延误灭火时机。