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本科毕业设计题目：某酒店自动喷水灭火系统设计学 院:资源与环境工程学院专 业:安全工程学 号:学生姓名:指导教师:日 期:二一五年六月武汉科技大学本科毕业设计摘 要 水喷淋灭火系统作为当前最为主流的消防灭火系统，包括开式或闭式喷头、传动装置、喷水管网、湿式报警阀这几部分组成，这些部件都有着严格的技术规范要求。在发生火灾时，系统管道上的水喷头遇高温自爆(一般是摄氏68-70度），固定在支管管路上的水流指示器开始运作，然后将火灾信号输送到火灾报警控制系统控制器，便开启喷淋泵进行喷水灭火，此外为了确保安全还另外设置了手动启动装置。因为其安全可靠，经济适用，灭火成功率高，目前我国高层建筑大多采用自动水喷淋消防系统。事实证明，安装有自动喷水灭火系统的高层建筑在发生火灾时灭火成功率大大提高。 本设计主要根据自动喷水灭火系统设计规范要求以及考虑现实因素并参考国内外先进文献对某酒店进行水喷淋消防系统设计。关键词： 消防设计；自动水喷淋； 建筑火灾IAbstract Water sprinkler system as the current most mainstream fire extinguishing systems, including open or closed nozzle, gear, water pipe network, wet alarm valves these parts, these parts have a strict technical specifications. In case of fire, water sprinkler system on the pipeline blew when the temperature (usually 68-70 degrees Celsius), fixed the road in support tube flow indicator operational, then the fire signal to the fire alarm control system controller, then open sprinkler sprinkler pump, in addition to ensure the safety additionally set a manual starter. Because of its safe, reliable, affordable, extinguishing success rate, Chinas most high-rise buildings with automatic fire sprinkler systems. It turns out that there are high-rise buildings to install automatic fire sprinkler system greatly increased the success rate in the event of a fire. The design is mainly based on automatic sprinkler system design specifications requirement and consider practical factors and with reference to the advanced literatures of a hotel and water spray fire control system design.Keywords: Fire protection design； Automatic water spray ；Building fire 目 录摘 要IAbstractII前言11.自动喷水灭火系统简介31.1 确定建筑物危险等级42.确定设计技术数据42.1 选择系统类型及构成42.2 选择和布置喷头42.2.1 喷头特征52.2.2 喷头的布置52.2.3 最不利点的确定52.3 管网布置52.3.1 管径确定62.3.2 管网布置62.4 水力计算62.4.1 计算公式62.4.2 “逐点法”水力计算72.4.3 对最小不利点的理解计算83.自动喷水系统管道水力计算83.1 第四层自动喷水灭火系统83.1.1 第四层最不利点消防水喷淋计算数据83.1.2 校核设计作用面内的平均喷水强度93.1.3 选择消防水泵93.2 第五层自动喷水灭火系统103.2.1 第五层最不利点消防水喷淋计算数据103.2.2 校核设计作用面内的平均喷水强度113.2.3 选择消防水泵113.3 第六层自动喷水灭火系统113.3.1 第六层最不利点消防水喷淋计算数据113.3.2 校核设计作用面内的平均喷水强度123.3.3 选择消防水泵124. 消防水泵的确定125.结束语13参考文献13致谢14附录A 材料设备清单15附录B 设计图16III前言自改革开放以来，我国社会经济飞速发展，人口数量也在不断增长。高速的人口增长速度使很多一线城市都出现了购房紧张的情况，为了缓解人口与土地空间的矛盾，各式各样的高层建筑应运而生。随着我国建筑技术的提高，有越来越多的高层建筑出现在人们的视线之内，这些高层建筑外观优美、功能完善，深受消费者的欢迎。然而与此同时，在全国各地也接连不断的出现高层建筑火灾事故，这些事故的惨痛教训让我们不得不关注高层建筑的火灾安全。高层建筑与单层或低层建筑相比，发生火灾的危险系数更大，一旦发生火灾事故势必会造成重大的人员伤亡和经济财产损失。所以在建设高层建筑时，一定要将防火的工作考虑到位，保证高层建筑有更高的灭火强度要求。据了解，自我国建国以来，消防喷淋灭火系统已逐渐发展为一种应用十分广泛的消防系统，尤其是在高层建筑的消防施工中更是扮演着重要的角色。消防水喷淋灭火系统有着明显的优势，它不仅可以在突发火灾时立即报警，还可以根据火场情况自动喷水，这为后来消防队员的营救工作最大限度的争取了时间，保障了人民群众的生命财产安全。根据有关资料显示，在火灾事故统计中凡是安装了消防水喷淋灭火系统的建筑90%以上都对减少损失发挥了关键作用，这个表明我国当前的消防水喷淋灭火系统的设计工作已经相当成熟，有着较高的准确度。此外，从经济成本方面考虑，消防水喷淋灭火系统相对于其他灭火系统造价低廉，适用于推广和广泛使用。 最近几年，全国各地不同类型的高层建筑火灾事故屡见不鲜，事故带来的影响极为严重，对人民的日常生活造成了重大的威胁。比如在2007年8月14日，位于上海的环球金融中心发生重大火灾，这个建筑是有着地上101层的超高层建筑，建筑主体高度达到492m，根据事后调查建筑的起火点位于第26层，火势从这一层开始上下蔓延，最终造成了至少6 个楼层的局部燃烧，事故带来的损失达数百万人民币；在2008年10月9日，位于哈尔滨市中心的360度高层商服住宅楼发生火灾，该建筑主体高度达到99.8m，火灾引燃了双子座A座和4层裙房，建筑内部的一层到四层裙烧毁严重，房间内的装修材料发出阵阵黑烟，造成极为严重的环境污染；在2009年8月25日南昌市红谷滩新区绿地中央广场31层，高度到达99.9m，燃烧面积超过1200m2，23 层脚手架防护网起火，火势上下蔓延；在2010年9月9日，吉林省长春市一座在建楼盘的两栋高达32 层的大楼。其中一栋高楼的9-19 层发生火灾，火势蔓延至另一栋在建高楼。大约有42人在这场火灾中受伤，保守估计经济损失在人民币五百万以上；2012年11 月15 日上海静安区余姚路胶州路28 层电焊工违规操作，导致突发大火，58 人遇难，70余人受伤，损失近5亿元。这些事故带来的教训是惨痛的，让我们不得不进行反思，寻求更好的解决办法，这也是本次设计的初衷所在。 本文所关注的建筑主要是超高层建筑，这些建筑在突发火灾时有着火势蔓延速度快、人员逃生困难和消防救援难度大的特点，为了切实的保护高层建筑内部人员的生命财产安全，故本文设计中以“预防为主，防效结合”为指导思想，主要目的是为了实现人员自救。本工程建筑中除小于5m的厕所和小于3m耐管道井外，均设置自动喷水、气体灭火及水喷雾系统联合保护，以便将火灾在最初5分钟内的萌芽阶段消灭，最大程度维护人民财产、生命安全；同时所有消火栓箱内配备消防水喉一套，以便火灾初期非消防人员有效控制火灾。 高层建筑火灾特点以及危害：(1)火灾蔓延途径多、危害大。高层建筑中的楼梯间，电梯井，管道井，电缆井，排气道众多，若未正确设置防火分隔，发生火灾时，这些井道就会像一座座高耸的烟囱，成为火灾竖向蔓延的途径t而横向敷设的各类送、排风管道，若不正确设置防火阀门，又会造成火灾在水平方向的迅速蔓延。(2)疏散困难，容易造成重大伤亡事故。高层建筑层效多，竖向距离长，人员疏散到地面或其他安全场所的时间相应增长。若不处理好疏散通道，火灾时楼内紧急疏散人员与消防扑救人员相向而行，出现对撞和混乱拥挤情况，也会造成疏散困难。(3)消防设施不够完善，扑救困难。首先，根据有关资料显示，在目前国内已经建成并运行的高层建筑中，只有大概三成左右的高层建筑符合高层民用建筑设计防火规范的相关规定，能够保障建筑安全；有四成左右的高层建筑虽然满足基本要求，但是在具体实际当中却存在着许多安全隐患和不合理的地方，需要进行整改；其余大概三成的高层建筑无法达标，存在重大安全隐患，一旦发生火灾就会带来严重的损失。其次，高层建筑的建设施工单位为了节约建设成本，又符合相关技术规范，在实际的高层建筑水消防系统的设计中往往是参照火灾初期的用水需求来制作的，然而在发生火灾时，由于当前的建筑材料多为易燃建材，所以很容易形成火势蔓延形成重大火灾，所以此时的用水需求就变得特别大，原来的用水量标准明显不够。比如在高层民用建筑设计防火规范中，室内消火栓的用水量要参照高层建筑的地上高度、使用用途以及建筑内部的面积大小来确定，其规定用水量在lOL/s40L/s之间，但是目前在许多高层建筑救援事件中，实际的用水量在80L/sl 20L/s之间，这表明当前的规范用水量已经远远不能满足灭火需求，在突发火灾时，会给救援工作带来阻力。(4)功能复杂，起火因素多。现在的高层建筑能满足消费者各方面的需求，功能呈现出多样化的发展趋势，很多高层建筑内部结构非常复杂，增加了营救的难度系数，此外，建筑内部的商户较多，相关的安全管理工作很容易出现真空地带，防范工作容易被忽视，比如有些商户将货物堆砌在过道或楼梯间中，这给火灾时的安全疏散都带来隐患。并且这些东西大多为易燃品，极易发生火灾。由于高层建筑火灾存在以上特点，在设计中，要切实贯彻“以防为主，防消结合”的消防工作方针，积极采用消防先进技术，消除和减少起火因素，一旦起火，能够及时有效地进行扑救，将火灾损失减少到最低限度。 公安部先后颁布了消防法、建筑工程消防监督审核管理规定、自动喷水灭火系统设计规范、火灾事故调查规定、消防监督检查规定、机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定等部门规章以便从法律层面更好的约束市场，制定标准。消防安全越来越得到人们的关注和重视，高校以及与消防有关的企事业单位也积极开发研究更好的消防设备。例如：消防车，消防云梯，自动报警器，火灾探测器等等。近年来不断出现的重大火灾事故更加说明了消防安全工程的重要意义，因此通过对消防水喷淋的设计和实施可以有效的减少火灾对人员的伤害和有助于财产的保护。 1.自动喷水灭火系统简介 自动喷淋灭火系统是一种常见的灭火系统，该系统的最大特点就是在突发火灾时，系统可以自主启动喷头以喷水的方式进行灭火，以此同时，释放出火灾报警通知，告知建筑内部的人员及时撤离。自动喷淋灭火系统具有自动喷水、自动报警和初期火灾降温等优点,并且可以和其他消防设施同步联动工作，因此能有效控制、扑灭初期火灾。 据有关资料显示，自动水喷淋灭火系统是目前全球范围内普及率最高的固定类型的灭火装置，对于高层建筑或中高层建筑的防火防爆具有重要意义，是一种能够有效保证人员安全和减少财产损失的系统。自动喷水灭火系统的的成本比较实惠，喷水灭火效果较好，其具有十分良好的应用空间。研究自动喷水灭火系统的原理，对相关建筑进行灭火设计具有十分重要的意义。在自动水喷淋灭火系统中核心技术就是实现自喷灭火，这是人类在探索自然科学的过程中用来抵御意外伤害的重大进步，该技术将火场报警技术与自动灭火技术相结合，具有十分明显的优势。据统计，在美国以往发生的火灾事故中，具备自动水喷淋灭火系统的建筑在财产损失方面会降低30%以上，而人员伤亡率则会至少减低50%，火场的灭火情况表明灭火成功率在90%以上。美国的有关机构曾做过统计，为建筑为进行火灾投保的企业逐渐增加，而这些商业银行为了规避风险则鼓励高层建筑配备自动水喷淋灭火系统，这些都促进着该系统的技术成熟和广泛应用。自动水喷淋灭火系统已经被全世界无数的火灾事故证明，安装此系统后能切实的减少火灾灾害，增加灭火成功率，为人员营救争取宝贵时间，这也是该系统得到推广的根本原因所在。1.1 确定建筑物危险等级 本次设计所给的图纸为某酒店第四层，第五层，第六层的平面图。第四层有15间KTV室、2间贵宾房、1间总统套房房及一个休息大厅。第五层有17间客房、2间副房、1间电梯前厅和1间值班室。第六层有15间客房，1间客厅，1间厨房和2间副房。层上空及其他一些辅助型的房间，净空高度8m，详细见图纸，其发生火灾的可能为KTV室、客房或者厨房。可燃物主要为衣物等固体可燃物，适合利用水喷淋灭火系统进行火灾扑救。本工程按照二类高层建筑，中危险级设防，火灾危险性级别为丙类，消防用水量按两小时计。 2.确定设计技术数据 净高5.1 L/min,故强度上满足要求；3.1.3 选择消防水泵水泵扬程：H=0.65+0.05=0.70 MPa查阅消防泵相关资料，可选用型号IS125-100-315的消防泵,其流量为66.7L/s，扬程为1.20MPa。3.2 第五层自动喷水灭火系统3.2.1 第五层最不利点消防水喷淋计算数据 根据标准取值（先取最不利点处水压为0.05MPa），将数据输入给排水计算软件，得第五层自动水喷淋水力计算表如下表3.2结果所示：表3.2 第五层最不利点消防水喷淋计算数据系统名称:自喷-自动喷淋系统一危险等级:中危险级(级)设计强度:6(L/min.m2) 作用面积:200(m2) 末端压力:0.05(MPa)控制流速:5.0(m/s) 管道材质:普通镀锌钢管管道坡度:0 流量系数:80前编号后编号流量(l/s)管径(DN)流速(m/s)坡度(MPa/m)管长(m)流量系数管件当量(m)计算管长(m)水损(MPa)前压(MPa)后压(MPa)120.94251.780.003882.05800.602.650.01030.05000.0603231.98253.730.017072.05801.503.550.06060.06030.1209343.44323.630.011123.80802.005.800.06450.12090.1854455.26404.190.012312.80802.705.500.06770.18540.2531567.38503.480.006032.20803.405.600.03380.25310.2869679.64504.540.010292.80803.105.900.06070.28690.34767812.12703.440.004252.20804.206.400.02720.34760.37488914.71704.170.006252.80803.706.500.04060.37480.415491017.42704.940.008782.20803.705.900.05180.41540.4672101120.31804.090.004812.80805.208.000.03850.46720.5057111223.30804.690.006342.20804.606.800.04310.50570.5488121326.431003.050.001872.80806.909.700.01810.54880.5670131429.601003.420.002342.20806.108.300.01940.56700.5864141532.831003.790.002882.80806.108.900.02560.58640.6120151636.131004.170.003492.20806.108.300.02900.61200.6410161739.511004.560.004172.80806.108.900.03710.64100.6781171842.981004.960.004942.20806.108.300.04100.67810.7191181946.551253.510.001871.78808.7010.480.01960.71910.7386分析： 结算结果符合经济流速要求，不必进行修正。按照上述计算的结果，系统设计流量为：Q=(1.31.5)*46.55 =(60.5269.83) L/s取65L/s3.2.2 校核设计作用面内的平均喷水强度设计作用面内的平均喷水强度为：65 *60/200=19.5L/min5.1 L/min,故强度上满足要求；3.2.3 选择消防水泵水泵扬程：H= 0.67+0.05=0.72 MPa查阅消防泵相关资料，可选用型号IS125-100-315的消防泵,其流量为66.7L/s，扬程为1.20MPa。3.3 第六层自动喷水灭火系统3.3.1 第六层最不利点消防水喷淋计算数据根据标准取值（先取最不利点处水压为0.05MPa），将数据输入给排水计算软件，得第六层自动水喷淋水力计算表如下表3.3结果所示；表3.3 第六层最不利点消防水喷淋计算数据系统名称:自喷-自动喷淋系统一危险等级:中危险级(级)设计强度:6(L/min.m2) 作用面积:200(m2) 末端压力:0.05(MPa)控制流速:5.0(m/s) 管道材质:普通镀锌钢管管道坡度:0 流量系数:80前编号后编号流量(l/s)管径(DN)流速(m/s)坡度(MPa/m)管长(m)流量系数管件当量(m)计算管长(m)水损(MPa)前压(MPa)后压(MPa)120.94251.780.003882.05800.602.650.01030.05000.0603231.98253.730.017072.05801.503.550.06060.06030.1209343.44323.630.011123.80802.005.800.06450.12090.1854455.26404.190.012312.80802.705.500.06770.18540.2531567.38503.480.006032.20803.405.600.03380.25310.2869679.64504.540.010292.80803.105.900.06070.28690.34767812.12703.440.004252.20804.206.400.02720.34760.37488914.71704.170.006252.80803.706.500.04060.37480.415491017.42704.940.008782.20803.705.900.05180.41540.4672101120.31804.090.004812.80805.208.000.03850.46720.5057111223.30804.690.006342.20804.606.800.04310.50570.5488121326.431003.050.001872.80806.909.700.01810.54880.5670131429.601003.420.002342.20806.108.300.01940.56700.5864141532.831003.790.002882.80806.108.900.02560.58640.6120151636.131004.170.003492.20806.108.300.02900.61200.6410161739.511004.560.004172.80806.108.900.03710.64100.6781171842.981004.960.004942.20806.108.300.04100.67810.7191181946.551253.510.001871.78808.7010.480.01960.71910.7386分析： 结算结果符合经济流速要求，不必进行修正。按照上述计算的结果，系统设计流量为：Q=(1.31.5)*46.55 =(60.5269.83) L/s取65L/s3.3.2 校核设计作用面内的平均喷水强度设计作用面内的平均喷水强度为：65 *60/200=19.5L/min5.1 L/min,故强度上满足要求；3.3.3 选择消防水泵水泵扬程：H=0.67+0.05=0.72 MPa查阅消防泵相关资料，可选用型号IS125-100-315的消防泵,其流量为66.7L/s，扬程为1.20MPa。4. 消防水泵的确定 根据设计计算确定四、五、六层的水泵选择型号均为IS100-65-250型消防水泵，因此考虑到各方因素条件本设计选择的消防水泵为IS100-65-250。IS100-65-250型单级单吸离心清水泵，适用于工业和城市给排水，亦可用于农业排灌。用于输送清水或物理及化学性质类似于水的其他液体，被输送液体温度不高于80，允许进口压力0.6MPa。流量Q =66.7L/s扬程H =120m。泵为卧式安装，水平轴向吸入，向上径向吐出。泵为悬架式结构，检修时不需拆卸进出口管路，即可退出转子部件进行检修。泵是通过普通弹性联轴器或加长弹性联轴器与电动机联结，泵的轴封采用软填料密封。轴承为单列向心球轴承，采用润滑油润滑。材质为普通灰铸铁。5.结束语 本设计以自动喷水灭火系统设计规范为参照，在满足高层建筑或中高层建筑防火水消防需求的基础上，选取科学合理的自动水喷淋灭火系统设计方案，用来实现高层建筑灭火的目的。在高层建筑自动水喷淋灭火系统的设计中要时刻关注建筑物自身的结构特点，充分了解建筑物内部防火分区的划分情况、不同区域的消防用水量和内部结构特点，只有这样才能与建筑物达到深度的结合和关联，设计出真正有效的水消防灭火系统。与此同时，还要根据最新的设计规范对设计方案不断修改，以符合国家在这方面的要求。随着经济技术的发展，国内的大型建筑设计逐渐呈现形式多样化和功能全面化，所以自动水喷淋灭火系统也要与时俱进，具备更新的设计理论和设计方案，这样才能在突发火灾时发挥作用，这也是本设计的初衷所在，希望对日后的自动水喷淋系统能后起到指导和借鉴的作用。由于设计者能力有限，希望老师和专家能给予指正。 参考文献1 自动喷水灭火系统设计规范GB_500842001(2005年版)。2 吴志林.自动喷淋灭火系统在高层建筑消防施工中的应用J.材料与装饰，2014，（4）：123 李雪峰吴祝红 上海超高层五星级酒店消防设计J大天地科技天地，2011，（7）：124 刘明自动喷水灭火系统作用下的火灾流场数值模拟 D哈尔滨工程大学硕士学位论文2006345 王浩峰 大型公共建筑消防系统若干问题的探讨J建筑设计，2011，（7）：126 吴杰 大型公共建筑消防系统若干问题的探讨J江西化工，2002，（2）：127 张东见 高层建筑水消防系统设计案例分析J甘肃科学学报，2005，17（1）：12致谢 经过两个多月的毕业论文写作，大学生活终于要画上一个圆满的句号。毕业论文作为一个本科生学业任务的最后一项工作对于我们每个学生都有着不一样的意义，这不仅是对自己大学四年的中所学知识的一种回顾，更是自己真正独立解决问题的开始。在我的论文写作过程中有很多收获，最想感谢的人就是我的论文指导老师吴建星老师。虽然在大学四年中学习过一些论文写作的相关知识，但是实际操作起来却出现了很多问题。有一次在向吴老师汇报论文进度时，吴老师问我某一段写作的用意，去掉这一段会不会对文章的结构造成影响。我一时回答不上来，才发现自己的论文中还缺乏一个学者应有的行文逻辑，那时的论文仿佛是段落的堆砌，而没有形成体系。吴老师的这次提醒使我收获很大，在此后的写作过程中我都会认真思考每一段文字、每一张图片的位置，力求做到结构清晰、言之有物。在这个过程中我意识到写论文就好像盖一座大厦，其中的每一段文字都好比是大厦上的一砖一瓦，只有放对了位置用对了材料最后才能有所建树，否则只会是浪费时间，经不起推敲。 一篇优秀的毕业生论文不仅要做到内容充实，而且在文字的排版方面也要十分留意。在做毕业设计以前，我对word使用方法一直是一知半解，一有问题就请同学帮忙。不曾想就这样一次次的错过了熟练使用这个软件的学习机会。在本次的论文写作中，所有的文档排版工作都由我自主完成，遇到不会的地方就上网寻找解决办法，也让我深刻的体会到只有自己经历过才会真正学到手。吴老师对我们的论文格式有着严格的要求，我想这不仅是一个本科毕业生做事的严谨态度，更是对日后的工作有着深远的影响。在很多时候，向别人介绍自己论文之前给人第一印象的就是文章的排版和格式，如果连这些工作都做不好，很可能会失去表现自己的机会，进而留下遗憾。想到这里，非常感谢吴老师这一点一直以来的严格要求，让我受益匪浅。最后由于我们研究水平有限，论文还存在很多不足之处，尤其是理论层次的深入，还望老师予以指正。附录A 材料设备清单表8.1 第四层材料清单项目型号数量喷头ZST-15160个信号阀XZ45X-101个水流指示器DN-1001个消防泵IS125-100-3152台湿式报警阀ZSDZ1个镀锌水管DN-25183m镀锌水管DN-32102m镀锌水管DN-4018m镀锌水管DN-5016m镀锌水管DN-7014m镀锌水管DN-8010m镀锌水管DN-10015m镀锌水管DN-1254m90度弯头D401个三通管道50-50-501个三通管道50-50-401个三通管道125-125-1001个三通管道80-80-1001个四通管道125-125-50-251个四通管道125-100-50-401个四通管道100-100-50-402个四通管道100-100-40-322个四通管道100-80-40-321个四通管道80-80-50-401个四通管道80-80-40-401个四通管道80-80-40-251个四通管道80-70-50-402个四通管道80-70-40-401个四通管道70-70-40-322个四通管道70-50-32-251个四通管道80-80-40-251个四通管道50-50-40-321个变径管40-502个变径管32-501个变径管80-1251个表8.2 第五层材料清单项目型号数量喷头ZST-15161个信号阀XZ45X-101个水流指示器DN-1001个湿式报警阀ZSDZ1个镀锌水管DN-25192m镀锌水管DN-32108m镀锌水管DN-4019m镀锌水管DN-5017m镀锌水管DN-7015m镀锌水管DN-8012m镀锌水管DN-10015m镀锌水管DN-1254m90度弯头D321个三通管道50-50-501个三通管道50-50-401个三通管道125-125-1001个四通管道125-100-40-252个四通管道100-100-50-402个四通管道100-100-40-322个四通管道100-80-40-401个四通管道100-80-40-321个四通管道80-80-40-321个四通管道80-80-40-401个四通管道80-70-50-402个四通管道80-70-40-401个四通管道70-70-50-402个四通管道70-70-50-321个四通管道70-70-40-321个四通管道70-50-40-322个四通管道70-70-40-321个四通管道50-50-50-401个变径管40-502个变径管32-401个表8.3 第六层材料清单项目型号数量喷头ZST-15161个信号阀XZ45X-101个水流指示器DN-1001个湿式报警阀ZSDZ1个镀锌水管DN-25191m镀锌水管DN-32110m镀锌水管DN-4021m镀锌水管DN-5020m镀锌水管DN-7016m镀锌水管DN-8014
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