浅谈旋转型喷头自喷系统技术规程

符恩 肖睿书 赵宇

1 前言

《旋转型喷头自动喷水灭火系统技术规程》[1]（以下简称规程）施行日期是2013年1月1日，深受建筑自喷系统设计安装人员的欢迎。规程指出了旋转型喷头（RS）是我国自主开发的新型自动喷水消防产品，具有结构简单、性能稳定、喷洒密度均匀、洒水覆盖面积大、响应快速、保护半径长、灭火效率高的特点。采用旋转型洒水喷头的自喷系统，在保证喷水强度的前提下，可以加大喷头布置间距，减少喷头设置数量，从而简化管道系统。RS采取了旋转式腔体设计，增添了控制出水和喷淋效果的圆锥活塞分流器，确保射出大水滴，有助于提高大水滴穿透火舌的能力，尽快抵达可燃物表面，借助覆盖喷洒旋转水流形成的强大下压风力，达到迅速吹熄淋灭火舌的效果。

RS由感应部件和布水部件组成（详见图1和图2）。感应部件采用玻璃球，布水部件采用胶圈密封圆锥活塞分流器和旋转式腔体。火灾发生时，感温玻璃球受热破碎，分流器在重力作用下（下垂型）或在水力作用下（直立型、扩展覆盖型）移位，被分流器封闭在管道内的水流进入旋转式腔体，并从喷头喷出，利用两束对称水流的反作用力不停地（面向调节螺丝）顺时针旋转，将水甩出，称为水力自动旋转大水滴布水旋风灭火方式。非旋转喷头（包括早期抑制快速响应仓库用ESFR和CMSA）受溅水盘和支架双杆阻挡，喷出小水滴形成狭短带状并有干涸区，长边的两倍射流半径（相当于保护直径≤3.6m）被约束得很小，入口动压超过0.25MPa时开始半雾化，压力越大，雾化越严重，灭火效率亦越低。而RS则相反，不但保护直径一般大于等于12m，且压力愈大风力越大灭火效果愈好。

2 喷头结构

旋转型喷头结构示意详见图1，DN25下垂喷头外观详见图2。

由于旋转型喷头没有溅水盘和挡板，因此下垂型（含吊顶型）、直立型和扩展覆盖面型喷头的均匀布水和劲旋强风灭火效果都十分良好。笔者主要推荐下垂型，喷头安装高度≤13m（DN15） 、15m（DN20）和 18m（DN25～40）。

规程报道了LAS-25中口径喷头和标准喷头的对比试验。在喷头工作压力0.25MPa和安装高度5m的条件下，以国家制定1A木垛作为试验的结果表明，前者灭火时间仅为8s～16s，木垛火堆完全熄灭，而后者较难熄灭，前者灭火效果十分明显。

由国家消防装备质量监督检验中心完成的试验结果，验证RS同时兼有强风和大水滴雨淋迅猛交替吹熄淋灭的特殊功能。

3 术语

图1 旋转型喷头结构示意

图2 DN25喷头外观

N—配水管安装喷头数，轻危险级、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数，即流量系数K=80的喷规[2]表8.0.7控制喷头数，注意喷规强调7.1.3之4款执行时，间距不超过4×4（m）布置的十字梁，可在梁间布置1只喷头，但喷水强度I仍应符合表5.0.1的规定，此款尚不够全面，忽略了5.0.1A新增强条规定，例如车库顶板为十字梁布置，喷水强度为8＞6，不能再采用K=80的标准喷头，需设计K≥115的非标喷头，眼下很难买到K≥115的非标喷头，配水管径不能盲目照搬中危险级Ⅰ级的数据，例如工作压力为0.1MPa，标准喷头的流量是1.33L/s而非标喷头是1.92L/s，作自喷系统经济分析，仿制标准喷头的山寨版劣质产品泛滥，单价8元/只就够了，但非标产品很难假冒，流量系数K=240（160）口径20的ESFR（CMSA）喷头符合喷规7.1.3之4款要求，但单价高达75（60）元/只，配水管径需按表8.0.7中危险级的数据放大一级，K=160的CMSA喷头亦然，既难买单价又高出8元/只许多倍，注意水泵轴功率习惯用N表示，宜更改为PN为妥；

NO—开放喷头数，普通K=80标准喷头、K≥115、240、360早期抑制快速响应ESFR喷头或K≥160特殊应用控火型CMSA喷头必需符合喷规，NO≥12个不封顶，RS不与喷规挂钩，依据规程即可，NO≤7个封顶；

I—喷规喷水强度 （L/min·m2）；

IO—下垂RS（简写DR即downward rotarysprinkler）可借助下压强风吹熄淋灭火舌效率高可乘以67%调低I，详见规程表3.2.2-1注4，普通标准喷头和K≥115非旋转喷头不能享受67%调低待遇；对于仓库而言，最上方布置的喷头虽然亦可采用下垂喷头，但该喷头受喷规表7.1.4的约束，连接ESFR或CMSA喷头的竖支短管必需匹配用很别扭的倒U形安装方式，喷头上方需加集热板，仰视观瞻难看，容易造成配水管受扭矩作用导致接头漏水破裂，每根短支管长约1.1m，而下垂RS即DR依据规程3.2.3之2款和3.2.4，直接利用三通或异径弯头无短管连接DR喷头，不存在上述仰视美观和管道受扭等问题，且DR喷头不必加装集热板；

DN—配水管径或喷头口径（mm）；

DRS—旋转喷头口径（mm），进一步细分为DDR（下垂旋转）、DER（扩展覆盖旋转）和DUR（个别情况才用直立旋转），DRS有15、20、25、32和40mm五大种，按K值90、142、242、281、310和360有六小类，必要时简写D或DN；

DTS—普通标准（或ESFR）喷头口径，进一步细分为DTS（普通K=80）、DESFR（普通ESFRK≥240）或DCMSA（普通CMSA的K≥160），必要时简写D或DN；

QRS—旋转喷头流量（L/s），进一步细分为QDR（下垂旋转）、QER（内置扩展覆盖旋转）和QUR（个别情况才用直立旋转），多层货架储物仓库可采用扩展旋转为QER（内置ER）；

QTS—普通标准（ESFR或CMSA）喷头系统流量（L/s），进一步细分为QTS（普通标准K=80）、QESFR（普通非标K≥240）或QCMSA；

KL—流量不均匀系数：TS取1.3，RS取1.1；

T—喷规持续喷水时间（h），堆垛仓库取1.5h，货架仓库取2h；

P—喷头最低工作压力（MPa）：TS查喷规，RS按规程；注意表示电动机功率符号P改为PM为好；

VRS—RS系统用水量（m3），车库或仓库 VRS均小于 VTS；

VTS—TS、ESFR或CMSA（仓库特殊应用控火型）系统用水量（m3）；

VHR—消火栓（HR）系统用水量（m3）；

M—喷规作用面积（m2），查表5.0.1车库采用160m2，但依据表5.0.1A内插为273m2宜取200m2，因K=115≠80非标喷头系统取160偏小很不安全；

NO/N—车库或仓库M≥200m2：TS（含ESFR或CMSA）喷头系统NO/N≤81%，从上至下各层加集热板开放喷头数TS≥12不封顶，内置NO/N≤27%，若内置NO计算值＞第一层NO，则取第一层NO计算，使内置第二层以下QTS≤第一层QTS，RS（含DR或ER）喷头系统NO/N≤69%，从上至下各层均不加集热板，RS≤7封顶，计算第一层DR系统NO＞7亦取7，系统流量QER（第二层以下扩展喷头）宜≤QDR（第一层下垂），第二层以下ER系统NO/N≤23%；

VS—稳压水容积即国标图S205[3]的气压罐稳压泵平时运行的启停时间差TS=3min之内的调节容积VS（L），规程TS扩大为1min至12min，有利于气压罐匹配稳压泵的优化；

表1 中危险Ⅱ级以上配水管控制的最大非标喷头数（只）

AR—下垂旋转型（DR）喷头系统车库或堆垛仓库面积造价指标仅为57取60元/m2，以南宁某工程甲车库为例，一个大柱网间距≤8.5×8.5m，仅布置两只DRS=20和K=142的DR喷头，虽然南宁某工程乙堆垛仓库I=12，但查规程表3.2.2-1注4，其I值可乘以67%调低，故工程甲和乙的AR=60元/m2留有余地；

AT—直立型传统喷头系统面积造价指标为66元/m2～100元/m2不等，某工程柱网间距≤8m×8m，套用喷规7.1.3之4款，可在十字梁间布置一只喷头，但查5.0.1A必须采用K≥115的非标喷头，此时AT=66元/m2，若柱距＞8m×8m和≤8m×8m各占一半，则AT=83元/m2，另一工程未能取得上述4款光顾，AT=100元/

m2；

R—喷头保护半径，据实测资料TS的R仅为1.8m，受双吊杆和溅水盘的干扰，喷水投影有干涸盲区，当有条件套用喷规7.1.3之4款取间距4m×4m，细小颗粒水流无法扑灭汽车燃烧烈火，普通喷头形同虚设，而RS的R可达到6m以上，按喷规条文说明7.1.2之图10，正方形、长方形、菱形或其他形布置的最大RS间距，不应大于1.414R即长边边长8.5m以内为合格，此外RS可采用下垂型（DR）代替直立型，喷头位置在风管之下，喷洒保护畅通无阻，不需要在风管、其他阻挡洒水的管道或大梁之下增补支管或喷头，十分方便设计安装。

4 非标喷头配管

鉴于喷规表8.0.7仅适用于K=80标准喷头的配管场所。车库属中危险Ⅱ级，柱网间距≤8×8(m)顶板布置十字梁，可按7.1.3之4款在梁间布置1只喷头。但未说明K值究竟多少才合适，若设计不顾5.0.1A规定，强行提高喷头压力P≥0.25MPa以满足喷水强度I=8L/min·m2的要求，根据实验，P≥0.25MPa普通喷头开始雾化，受溅水盘和双支架杆阻挡影响，在保护直径仅为2×1.8=3.6(m)的条件下，出现干涸盲区范围颇大，无法扑灭汽车火焰，还忽略了7.2.3有关大梁、风管、成排布置的管道、桥架等下方应增设喷头的问题，在牺牲灭火功能大前提下，又按伪劣标准喷头单价仅为8元/只计算，得出较便宜的系统投资假象是不够全面的。为方便匹配管径，列出表1供参考。

5 车库或仓库喷头布置

根据规程3.2.3之2款，车库或仓库顶板下（无吊顶）安装的下垂旋转型喷头（DR），其上端进水管接口与顶板下缘的距离不宜大于1200mm。众所周知，结构专业常在一个柱网内布置十字梁，普通喷头设计困难，虽然仓库也可采用下垂型，但受喷规表7.1.4的影响，每个喷头连接支管必需采用倒U形，支管长约1.1m＞车库直立型竖支管的0.8m，和车库一样，应在风管、大梁或排管下方增补喷头及其支管，这些增补喷头的设计制图量或安装工程量很大。DR则按规程3.2.3之2款，因调节螺丝离上述管口100mm，相当于调节螺丝离板下缘1300mm为合格，万一略超过一点，又可按3.2.4“调节螺丝离楼（地）面净高不影响竖向空间功能使用时，亦适宜选用下垂旋转型喷头”来判断设计安装是否合格，具体地说就是车库（仓库）净高不宜小于2.1（2.4）m，为RS提供了宽松的设计安装条件。值得一提的是规程表3.2.2-1注6“下垂型喷头小部分洒水可兼向上喷至调节螺丝以上大于1.5m的高度”很重要，只要车库（仓库）接管口离板下缘不超过1400mm（调节螺丝为1500mm）就行了。

6 气压罐设计优化

规程5.4.3指出，稳压泵的额定出水量应小于1L/s，气压罐的有效水容积VX不应小于300L，稳压泵的额定出水量宜为（0.56～1.00）L/s，平时运行气压罐稳压水 容 积 VS宜 为 （34～60） L～ （408～720）L，平时稳压泵的运行时间TS宜为1min～12min。上述内容可操作性很强，比国标图S205[3]的VS=50L～133L范围宽得多，此外上海凯泉泵业集团生产的类似管道泵KQDP25-2S不锈钢多级离心泵就是这样的稳压泵，配用功率PM=0.37kW～3kW较小，比S205的PM=1.5kW～4kW低很多。值得一提的是规程5.4.4表明VX最大可不超过3m3，比喷规10.3.2强条计算VX达到18m3时气压罐系统设计十分困难，而RS系统可绕过喷规依托规程予以解决。

7 条文说明举例

7.1 规程条文说明3.1.5的流量432L/s和储水量3110m3是参考文献[4]表1喷水强度I=22仓库的计算值。

7.2 规程条文说明4.2.2第10款：当大型储物仓库（最上层下垂DR）流量QDR≤68.9L/s或（从上至下第2层以下错层相向内置ER设在第2、4、6与第3、5、7共7层为限）QER≤68.9L/s时，系统流量可取 QS≤82.7L/s而不是 QS≤138L/s的依据是文献[4]表2喷水强度I=22仓库的计算值，结合规程正文10款得出的结果。

8 结语

8.1 规程的出版发行为修编国标图S206[5]提供了技术依托，建议把DN15～40五大种和K=90～360六小类规格的旋转型喷头纳入S206的上图内容。

8.2 露天变压器（≥40MV·A）宜用开式扩展覆盖面旋转喷头（ER）系统。

8.3 车库或仓库柱网间距≤8.5×8.5（m）布置顶板十字梁，可采用一个柱网仅布置2只不规则形状的大间距下垂旋转型喷头系统。

8.4 医院、商场或宾馆宜推荐闭式扩展覆盖面旋转喷头系统，节省许多房间吊顶的土建投资。

[1]CECS213：2012，旋转型喷头自动喷水灭火系统技术规程[S].

[2]GB50084-2001（2005年版），自动喷水灭火系统设计规范[S].

[3]GB50261-2005，自动喷水灭火系统施工及验收规范[S].

[4]何崇敏·建筑自喷系统宜合理布置配水管，亚洲建筑给水排水，2012，3：78-81.

[5]04S206，自动喷水与水喷雾灭火设施安装[M].