［摘要］在自动喷淋系统中，格栅状管网相对传统枝状与环状具有更可靠、安装方便与节约管材的特点，但由于其水力计算的复杂以及目前介绍得较少，使其在实际应用受到了限制。文章通过对格栅状管网工作流程的简单介绍，并初步推导对其水力计算的原理，并结合一个使用早期抑制快速响应喷头喷淋系统的联合仓库实例，通过使用excel软件来进行水力计算，其计算结果能满足工程设计要求。
［关键词］格栅状管网；早期抑制快速响应；excel
［作者简介］王伟，中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司助理工程师，研究方向：给排水设计，广西南宁，530022
［中图分类号］ TU991.32 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2012）01-0036-0004
一、绪论
一般来说，自动喷淋灭火系统采用的管网形式主要有：枝状管网、环状管网与格栅状管网[1]，如图1所示。格栅状管网在国外已经得到极其广泛的应用，理论和实际工程均已证明：相对于枝状和环状管网，格栅状管网不仅喷头压力和流量分布均匀、所需水源的压力和流量（泵的功率）减小；而且在确保消防功能的前提下，由于配水支管不变径，从而可大量减少管材规格和变径接头的数量及施工和管理费用。因此，采用格栅状管网可使材料、工时和施工、管理成本明显下降，技术经济效益明显提高[2]。
目前格栅状管网在国内应用得相对较少，与传统的枝状与环状管网相比，国内的各种设计规范与给排水设计手册里对格栅状管网的具体工作原理与水力计算方法介绍得较少，一些参考书上面引用的国外例子也对其无详细的解释，给广大设计人员对格栅状管网的工作原理带来了一定的误解，间接地影响了格栅状管网的应用。
完整的水力计算是一个工程的重要技术支持，因此对格栅状管网的水力计算就显得尤为重要。本文通过结合一个NEPA上的格栅状管网计算图简单介绍了格栅状管网工作原理，并结合一个使用早期抑制快速响应喷头喷淋系统的联合仓库工程例子，初步验证了利用excel软件对格栅状管网的水力计算方法，并提出了在实际工程中关于其计算的观点。
二、问题分析
（一）工作流程
鉴于国内对于格栅状管网的具体计算过程较少，暂无可参考例子，本文引用了一个NEPA的格栅状管网计算事例。笔者通过对文献[3]其图上流量数值的重新核算，通过核实其流量的相互关系，得出了整个管网的大致工作流程，如图2所示。
如图2所示，1节点的流量为17.07+6.68=23.75；17节点的流量为30.66-6.68=23.98；2节点的流量为41.58-17.37=24.21，其余各点流量也可得出。由此得出，最不利节点1点出水由两路供水提供，其余作用面积内的2～4支管的最不利节点也是如此。通过流量关系我们可以得出，整个系统的总进水量为319.66，然后通过左右两条主干管向作用面积内的喷头供水，左侧主干管水量逐渐增加，右侧主干管水量逐渐减少，而右侧主干管所减少的水量均又通过各供水支管流向左侧主干管，整个左侧主干管的最大流量211.67即为各支管通过的流量之和，并且各支管流量由于管网特性相同。因此，通过的流量也大致相同。
（二）计算方法推导
当我们面对此类水力计算时，往往不知道该从何入手，但从自喷的应用原理可以了解到，虽然最不利1节点的两路进水水量不同，但其压力是一致的。因此，可假设最不利进水点一路进水为x,则另一路进水为q-x，而压力值均为p为已知值，最不利点的出水q也可通过公式1得出。分两个环路逐步反推各节点的压力与水量。由于第1、2、3路支管的喷头构造、数量、管段、长度、管径等一致，在此可认为1、2、3路支管的管网特性一样，通过4节点与18节点的流量与压力，就可以得出1支管的管网特性。因此，得到9节点的压力后，就可以得出2支管的流量。依次类推至3支管。
然后在其他各支管再校核其通过的流量造成压降是否满足两端推算得到的数值差，如果满足，则证明前面所估算数值准确，整个计算过程只有x与各支管的水量为未知，但支管水量可由主干管最大段流量除以支管数（不包括作用面积内）的值而先试算，其试算过程中所有支管总流量之和仍需满足主干管最大段流量值，以此来保证试算结果的正确性。
（三）可采用的主要计算公式
采用的计算公式主要基于自动喷水灭火系统设计规范[4]里面的计算公式，主要有如下：
公式1：
式中：q――喷头处节点流量，L/s；P――喷头处水压，MPa；K――喷头流量系数
公式2：
式中：q――管段流量L/s；dj――管道的计算内径（mm）
公式3：
i――管道单位长度水头损失（MPa/m）
dj――管道的计算内径（mm）
公式4：h = i ×( L +)
L=管道长度 =管道当量长度
公式5：
B――管段管网特性；H――管段起点压力（MPa）；q=管段流量L/s。
三、实际应用
在某地铁项目的物资联合仓库中，笔者利用excel对格栅状管网进行了水力计算，确定了其管径与进口压力值，经实际工程验证，可以满足要求。该工程总建筑面积为4000m2，层高为10m，按严重危险等级配置仓库早期抑制快速响应喷头式的喷淋系统，喷头流量系数为K=200，喷头最低工作压力为0.5MPa,喷头的最大间距为3m，作用面积内开放的喷头数为12只，这种喷头的特点是流量大，能够满足大空间高标准的需求。首先通过公式1确定最不利点的水量为7.454L/S，然后经简单估算支管管径统一为DN80。最后通过计算可得到最不利点1节点上方向进水流量为6.855L/s,下方向进水为0.60L/s，进口点的压力值为0.66Mpa，水量为94.78L/s，主干管管径为DN250，整个计算过程的最大误差校核值不大于3.5%，可满足工程实际的应用，各管段的水量详见图2。
由结果可以看出，虽然采用早期抑制快速响应喷头式的喷淋系统其最低工作压力为0.5MPa，相对较高，但采用了格栅状管网的系统，大大降低了其沿程水力损失，且管径规格少，可降低工程造价与施工难度，该工程也已顺利进行施工阶段。
三、结论
本文通过介绍格栅状管网的大致工作原理，探讨了excel对其水力计算的计算方法，并结合实际工程例子对计算方法进行验证，证明了其在实际工程的实用性。从实际例子可以看出，其计算精度在工程应用上已经足够精确，在此得出实际工作中对格栅状管网的简单估算办法：
1.格栅状管网个通径支管的大小可由2~3个最不利喷头流量进行估算。
2.除作用面积外的各支管流量值可先假定为一致。
3.实际上采用格栅状管网的自喷系统，相比于支管管网与环状管网，其压头损失小得多，当逐步计算完作用面积内的压力值后，其余管段的压力损失适当估算即可。
［参考文献］
［1］全国民用建筑工程设计技术措施给水排水［S］.北京:中国计划出版社,2009.
［2］陈玉梅.格栅状管网的特点及其应用［J］.消防技术与产品信息,2005,(10).
［3］黄晓家.自动喷水灭火系统设计手册［M］.北京:中国建筑工业出版社,2002.
［4］GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范［S］.北京:中国计划出版社,2005.