CN112717315A - 一种智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法 - Google Patents

一种智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，所述设计参数包括智慧喷头动作个数n，其由函数n＝kf(D，RT1，h，Q)确定，其中，k为安全系数，取1.5～2；D为喷水强度；RT1为智慧喷头热敏感系数；h为智慧喷头的安装距地面高度；Q为热释放速率；该方法还包括起火位置的确定，所述起火位置由函数ri＝f(TDi，T，Q，h)确定，其中ri为第i个智慧喷头到起火位置(火源)的水平距离；TDi为第i个智慧喷头温度传感器测得的智慧喷头处的温度，T为环境温度、Q为热释放速率、h为智慧喷头的安装距地面高度。本发明方法科学有效地设计确定灭火系统的各项参数，使得智慧自动喷水灭火系统更加有效且经济合理。

Description

一种智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法
技术领域
本发明属于灭火领域，具体涉及一种智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法。
背景技术
自动喷水灭火系统是人类社会迄今发明的最佳火灾防控系统，能有效控制火灾损失、保护生命和财产损失。传统自动喷水灭火系统安装与不安装至少可以减少财产损失60％以上，以及减少火场人员伤亡70％以上，并且保障火场以外无人员伤亡。尽管如此，但是现有自动喷水灭火系统仍存在动作滞后、有时灭火失败、导致生命和财产损失的不足，另外还存在系统设计流量大、投资较高的缺陷。智慧自动喷水灭火系统可以较好地解决上述问题，其更加有效且更加经济合理，但是存在参数设计难以确定的不足。
因此，需要新的技术和方法，以至少部分消除现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，以不少部分解决上述现有技术中存在的问题，更加科学有效地设计确定灭火系统的各项参数。研究发现，影响灭火系统灭火效能的参数一般可以包括喷水强度、热释放速率(火灾规模)、智慧喷头的动作时间、智慧喷头动作的个数等等。
根据本发明的一方面，提供一种智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，所述设计参数包括智慧喷头动作个数n，所述智慧喷头动作个数n由函数n＝kf(D，RT1，h，Q)确定，其中，k为安全系数，取1.5～2；D为喷水强度；RT1为智慧喷头热敏感系数；h为智慧喷头的安装距地面高度；Q为热释放速率。例如，所述的智慧喷头可以为火场温度大数据电动驱动或火场热力驱动的双控喷头。
优选地，所述智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法还包括起火位置的确定，所述起火位置由函数ri＝f(TDi，T，Q，h)确定，其中ri为第i个智慧喷头到起火位置(火源)的水平距离；TDi为第i个智慧喷头温度传感器测得的智慧喷头处的温度，T为环境温度、Q为热释放速率、h为智慧喷头的安装距地面高度。
优选地，所述智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法还包括确定起火位置周围的四个智慧喷头，并根据智慧喷头喷水保护的半径R，将四个智慧喷头所围的方形区域划分为八个区域，也即，第I，II，III，IV、V、VI、VII、VIII区域，其中，第I区域为第1和第2智慧喷头重复保护的区域，第II区域为第2和第3智慧喷头重复保护的区域，第III区域为第3和第4智慧喷头重复保护的区域，第IV区域为第4和第1智慧喷头重复保护的区域。
优选地，当起火位置位于选自第I，II，III，IV区域中的区域时，启动重复保护该所选区域的两个智慧喷头。
优选地，当起火位置位于选自第V、VI、VII、VIII区域中的区域时，确定所述方形区域中心点到任一智慧喷头的水平距离r0，并将r0与所选区域对应智慧喷头的水平距离ri进行比较，当ri＜1/2r0时，启动所选区域对应智慧喷头；当ri＞1/2r0时，启动所选区域对应智慧喷头以及另外两支与所选区域对应智慧喷头相邻的智慧喷头；例如，对于V区要启动智慧喷头1,2,4三只智慧喷头，依次类推。
优选地，当ri＜1/2r0而启动所选区域对应智慧喷头时，如果与所选区域对应智慧喷头相邻的智慧喷头的温度传感器检测温度升高的梯度大于0.2℃/s时，则启动该相邻的两个智慧喷头。
优选地，当ri的值接近于0时，也即起火位置基本位于智慧喷头的正下方，如果该智慧喷头失效，则系统同时启动与该智慧喷头相邻的四个智慧喷头。
优选地，当ri的值不小于0.7r0直至接近于r0时，着火点说明位于4个喷头围合的中心，应同时启动火灾点周围的4个喷头。
优选地，所述设计参数包括还包括喷水强度D、热释放速率Q以及智慧喷头动作时间TD，
其中，所述喷水强度D由函数D＝f(h，q，RT1，Q)确定，其中，h为智慧喷头的安装距地面高度、q为火灾载荷、RT1为智慧喷头热敏感系数、Q为热释放速率；
所述热释放速率Q由函数Q＝f(α，q，t，ζ)确定，其中，α可燃物的燃烧性能、q为火灾载荷、t为燃烧的时间、ζ为可燃物的堆垛方式；
所述智慧喷头动作时间TD由函数TD＝f(T，Q，h，RT1，μ，C)确定，其中T为环境温度、Q为热释放速率、h为智慧喷头的安装距地面高度、RT1为智慧喷头热敏感系数、μ为火场中烟气层的流速、C为智慧喷头热敏元件的传热系数。
本发明设计方法更加科学有效地设计确定灭火系统的各项参数，使得智慧自动喷水灭火系统更加有效且更加经济合理。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
图1为根据本发明实施方案的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法中智慧自动喷水智慧喷头喷水保护范围示意图；
图2为根据本发明实施方案的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法确定着火位置(着火点)的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应该理解的是，具体实施方案旨在对本发明进行说明而并非限制之意。
根据本发明的实施方案，所的智慧自动喷水灭火系统设计参数可以包括喷水强度D、热释放速率Q、智慧喷头动作时间TD以及智慧喷头动作个数n等等。
喷水强度D可以由函数D＝f(h，q，RT1，Q)确定，其中，h为智慧喷头的安装距地面高度、q为火灾载荷、RT1为智慧喷头热敏感系数、Q为热释放速率。更具体地，喷水强度D是能有效灭火的喷水强度，L/min.m2；火灾荷载q是衡量建筑物室内所容纳可燃物数量多少的一个参数，是研究火灾全面发展阶段性状的基本要素。也即，建筑物容积所有可燃物由于燃烧而可能释放出的总能量MJ/m2；RT1为智慧喷头热敏感系数，通常也可称为响应时间指数(m·s)1/2，Q为热释放速率，也可称为智慧喷头动作时的火灾规模(Mw)。喷水强度可以根据试验以及累积大数据确定，通常可以取现行设计规范值的0.3～1.5倍。例如，所述的智慧喷头可以为火场温度大数据电动驱动或火场热力驱动的双控喷头。
热释放速率Q可以由函数Q＝f(α，q，t，ζ)确定，其中，α为可燃物的燃烧性能、q为火灾载荷、t为燃烧的时间、ζ为可燃物的堆垛方式。更具体地，α为可燃物的燃烧性能，通常可以用慢、中、快、超快火来描述。ζ为可燃物的堆垛方式，例如包括堆垛的形状、间距等。
智慧喷头动作时间TD可以由函数TD＝f(T，Q，h，RT1，μ，C)确定，其中T为环境温度、Q为热释放速率、h为智慧喷头的安装距地面高度、RT1为智慧喷头热敏感系数、μ为火场中烟气层的流速、C为智慧喷头热敏元件的传热系数。其中，α为可燃物的燃烧性能，通常可以用慢、中、快、超快火来描述。T可以容易地测定，RT1以及C可以根据所购买的产品来确定。
在确定上述参数之后，可以进一步确定智慧自动喷水灭火系统的智慧喷头动作个数，也即，发生火灾时喷水的智慧喷头个数。
在本发明的实施例中，可以通过大量的数据积累，形成智慧自动喷水灭火系统的数据库，并形成智慧判定，提供系统设计参数，以提高自动喷水灭火系统的安全可靠性和经济合理性。经研究发现，智慧自动喷水灭火系统的智慧喷头动作个数设计值可以为1-6个。下面结合附图来进行详细说明。
图1为根据本发明实施方案的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法中智慧自动喷水智慧喷头喷水保护范围示意图；图2为根据本发明实施方案的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法确定着火位置(着火点)的示意图。
如图所示，喷水灭火系统的智慧喷头一般等距离规则布置，各个智慧喷头喷水能够覆盖(保护)以其喷水半径R的圆形面积，各智慧喷头累加能够覆盖所有地面面积，同时，这也意味着各个智慧喷头所保护的面积之间存在重叠。图中示出了第1-6个智慧喷头，以第1-4智慧喷头所围成的方形区域为例，其划分为包括中心点的八个区域，也即，第I，II，III，IV、V、VI、VII、VIII区域，其中，第I区域为第1和第2智慧喷头重复保护的区域，第II区域为第2和第3智慧喷头重复保护的区域，第III区域为第3和第4智慧喷头重复保护的区域，第IV区域为第4和第1智慧喷头重复保护的区域。同时第V、VI、VII、VIII区域分别可有一个智慧喷头进行保护。当着火点位于4只喷头的接近中心位置时，应同时启动4只喷头。
在确定智慧喷头动作之前，还需要确定着火点(火源)的位置。通常距离着火点火源最近的智慧智慧喷头的温度传感器的温度最高，然后随着距离由近及远依次降低。但是有时因为传感器可能误判，导致灭火失败。因此应根据着火点位置、着火点周围多个智慧喷头的传感器的测量温度来进行综合判断。
更具体地，起火位置可以由函数ri＝f(TDi，T，Q，h)确定，其中ri为第i个智慧喷头到起火位置(火源)的水平距离；TDi为第i个智慧喷头温度传感器测得的智慧喷头处的温度，T为环境温度、Q为热释放速率、h为智慧喷头的安装距地面高度。图2示出了火灾发生在第IV区域，该火源距离各智慧喷头的水平距离分别为据r1，r2，r3以及r4。
如图所示，可以根据r1，r2，r3以及r4的距离以及智慧智慧喷头温度传感器测得的温度高低，双参数判定着火位置，并根据智慧喷头的安装距地面高度h、火灾载荷Q(热释放速率)等综合判定智慧喷头启动个数，具体如下：
若着火点在I，II，III，IV区域时，分别启动智慧喷头1与2,2与3,3与3,4与1。
当起火位置位于选自第V、VI、VII、VIII区域中的区域时，确定各智慧喷头到所述方形区域中心点的水平距离r0，并将r0与所选区域对应智慧喷头的水平距离ri进行比较，当ri＜1/2r0时，启动所选区域对应智慧喷头；当ri＞1/2r0时，启动所选区域对应智慧喷头以及另外两支与所选区域对应智慧喷头相邻的智慧喷头。例如，当起火位置位于VIII区域中并且r4＞1/2r0，此时，应当启动第1/3和4智慧喷头。当ri的值接近于0时，也即起火位置基本位于智慧喷头的正下方，例如位于第4智慧喷头的正下方，如果该第4智慧喷头失效，则系统同时启动与该智慧喷头相邻的四个智慧喷头，也即启动第1、3、5和6智慧喷头。
另外，当ri＜1/2r0而启动所选区域对应智慧喷头时，如果与所选区域对应智慧喷头相邻的智慧喷头的温度传感器检测温度升高的梯度大于0.2℃/s时，则启动该相邻的智慧喷头，也即，如果在着火区域VIII，如果仅打开智慧喷头4之后，相邻智慧喷头6和5的温度传感器温度升高的梯度大于0.2℃/s时，系统应同时打开6,5两个智慧喷头，以有效灭火和控火。
另外，当ri的值接近于r0或大于0.7r0时，着火点说明位于4个喷头围合的中心，应同时启动火灾点周围的4个喷头。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，所述设计参数包括智慧喷头动作个数n，所述智慧喷头动作个数n由函数n＝kf(D，RT1，h，Q)确定，其中，k为安全系数，取1.5～2；D为喷水强度；RT1为智慧喷头热敏感系数；h为智慧喷头的安装距地面高度；Q为热释放速率。
2.根据权利要求1所述的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，其特征在于，还包括起火位置的确定，所述起火位置由函数ri＝f(TDi，T，Q，h)确定，其中ri为第i个智慧喷头到起火位置(火源)的水平距离；TDi为第i个智慧喷头温度传感器测得的智慧喷头处的温度，T为环境温度、Q为热释放速率、h为智慧喷头的安装距地面高度。
3.根据权利要求2所述的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，其特征在于，还包括确定起火点位置周围的四个智慧喷头，并根据智慧喷头喷水保护的半径R，将四个智慧喷头所围的方形区域划分为八个区域，也即，第I，II，III，IV、V、VI、VII、VIII区域，其中，第I区域为第1和第2智慧喷头重复保护的区域，第II区域为第2和第3智慧喷头重复保护的区域，第III区域为第3和第4智慧喷头重复保护的区域，第IV区域为第4和第1智慧喷头重复保护的区域。
4.根据权利要求3所述的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，其特征在于，当起火位置位于选自第I，II，III，IV区域中的区域时，启动重复保护该所选区域的两个智慧喷头。
5.根据权利要求3所述的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，其特征在于，当起火位置位于选自第V、VI、VII、VIII区域中的区域时，确定方形区域中心点的到任一智慧喷头的水平距离为r0，并将r0与所选区域对应智慧喷头的水平距离ri进行比较，当ri＜1/2r0时，启动所选区域对应智慧喷头；当ri＞1/2r0时，启动所选区域对应智慧喷头以及另外两支与所选区域对应智慧喷头相邻的智慧喷头。
6.根据权利要求5所述的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，其特征在于，当ri＜1/2r0而启动所选区域对应智慧喷头时，如果与所选区域对应智慧喷头相邻的智慧喷头的温度传感器检测温度升高的梯度大于0.2℃/s时，则启动该相邻的智慧喷头。
7.根据权利要求2或权利要求5所述的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，其特征在于，当ri的值接近于0时，也即起火位置基本位于智慧喷头的正下方，如果该智慧喷头失效，则系统同时启动与该智慧喷头相邻的四个智慧喷头。
8.根据权利要求5所述的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，其特征在于，当ri为0.7r0～r0时，则系统同时启动与该智慧喷头相邻的四个智慧喷头，或者，如果与所选区域对应智慧喷头相邻的智慧喷头的温度传感器检测温度升高的梯度大于0.2℃/s时，则启动该相邻的智慧喷头。
9.根据权利要求1所述的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，其特征在于，所述设计参数包括还包括喷水强度D、热释放速率Q以及智慧喷头动作时间TD，
其中，所述喷水强度D由函数D＝f(h，q，RT1，Q)确定，其中，h为智慧喷头的安装距地面高度、q为火灾载荷、RT1为智慧喷头热敏感系数、Q为热释放速率；
所述热释放速率Q由函数Q＝f(α，q，t，ζ)确定，其中，α可燃物的燃烧性能、q为火灾载荷、t为燃烧的时间、ζ为可燃物的堆垛方式；
所述智慧喷头动作时间TD由函数TD＝f(T，Q，h，RT1，μ，C)确定，其中T为环境温度、Q为热释放速率、h为智慧喷头的安装距地面高度、RT1为智慧喷头热敏感系数、μ为火场中烟气层的流速、C为智慧喷头热敏元件的传热系数。
10.根据权利要求1所述的智慧自动喷水灭火系统设计参数确定方法，其特征在于，所述智慧喷头为火场温度大数据电动驱动或火场热力驱动的双控喷头。
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