《建筑消防》课程设计某建筑自动喷水灭火系统

建筑消防建筑消防课程设计课程设计前前 言言建筑消防技术在建筑施工管理是非常重要的，也是施工人员和管理人员最容易忽略的环节，一旦发生火灾，轻则造成财产损失，重则造成重大伤亡事故。在设计消防方案时要通过科学的分析与计算，从而可以从源头上避免一些事故的发生，这也是符合本质安全的原理，保证生产顺利进行。本次课程设计任务比较艰巨，为了搞好这次设计，我们收集了大量的资料，小组明确分工，专题分析，及时蹉商，分头准备，由我们组的人全身心地投入，完成了本次课程设计。特此感谢所有支持和帮助我们这次设计的所有人员。由于本人水平有限，设计中难免有错误之处，恳请大家批评指正。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 II 页 共 34 页建筑消防技术课程设计任务书建筑消防技术课程设计任务书一、一、 建筑消防技术课程设计的目的建筑消防技术课程设计的目的使学生更好地熟悉和掌握专业主干课建筑消防技术的基本理论和几种灭火系统的设计及计算过程，包括相关法律法规的要求，重点在于：1、熟悉建筑防火分区平面布置、安全疏散； 2、掌握消火栓及自动喷水灭火系统的设计、布置、水力计算等；3、熟悉气体灭火系统的设计及计算；4、熟悉泡沫灭火系统的设计及计算；5、熟悉防烟排烟技术、消防电气、火灾自动报警与消防联动控制；6、了解建筑设计防火规范的规定，并了解相关消防法律法规的要求。二、二、XXXX 建筑物概况建筑物概况1、总建筑面积 6100 m2；高 18.6 m，共 6 层，属于 一类高层 民用建筑。2、耐火等级：一级3、结构形式、装修材料等基本情况；4、建筑物位置、人口密度比较大。三、课程设计的主要内容三、课程设计的主要内容1、参观建筑物消防系统并绘制基本框架图形（1 天） ；2、消防系统类型的选择及初步设计（1 天） ；3、消防系统整体设计及计算（3 天） ；4、绘制消防系统设计图纸（2 天） ；5、报告的编制与修改（3 天） 。四、课程设计要求四、课程设计要求1、完成时间：2 周；2、要求每个学生完成课程设计书一份，约 5000 字。要求学生对所设计的内容必须概念准确，参数选择合理，符合设计手册与设计规范及相关参考书籍的要求，计算正确，计算书书写工整、清晰，文笔流畅。设计合理，文字线条优南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 III 页 共 34 页美，图表清晰，符合规范；3、独立完成。五、主要参考书五、主要参考书1、 建筑消防技术 ，科学出版社，2006 年；2、 建筑设计防火规范 （GB50016-2006） ；3、 建筑防火设计手册 ，北京：中国建筑工业出版社，1998；4、 建筑灭火设计手册 ，北京：中国建筑工业出版社，1999；5、 建筑消防系统 ，北京：中国建筑工业出版社，1997；6、 高层民用建筑设计防火规范 （GB50045-95） ；7、 二氧化碳灭火系统设计规范 （GB50193-93） ；8、 低倍数泡沫灭火系统设计规范 （GB50151-92） ；9、 高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范 （GB50196-93） ；10、 火灾自动报警系统设计规范 （GB50116-98） 。目目 录录第一章 概 述.11.1 设计依据.11.1.1 技术规范.11.1.2 法律规范.11.2 工程概况.1第二章 设计方案.32.1 给水系统.32.2 消防系统 .32.3 管道及设备安装要求 .4第三章 消火栓系统设计.53.1 室外消火栓系统设计.53.1.1 室外消火栓的类型.53.1.2 室外消火栓的布置.53.2 室内消火栓系统设计.73.2.1 系统组成及主要设施.73.3 设计计算.9第四章 自动喷水灭火系统.164.1 设计依据.164.2 湿式自动喷水灭火系统的组成及工作原理.164.3 系统供水.184.4 系统水力计算.194.4.1 设计技术参数.194.4.2 喷头的布置.204.4.3 管径的选择.204.5 自动喷水灭火系统管网水力设计计算过程.214.5.1 确定设计作用面积.214 .6 管段水力计算.244.6.1 管径的估算.244.6.2 对管道水流速度的校核.254.6.3 管道水头损失计算.254.6.4 系统入口处所需压力.274.6.5 湿式自动喷水灭火系统计算.274.6.6 沿程计算原理介绍.284.7 自动喷水灭火系统及其有关计算 .294.7.1 设计基本数据.294.7.2 喷头的布置.304.7.3 消防水泵和消防水池的计算和选择.31后 记.33南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 1 页 共 34 页 第一章第一章 概概 述述完成建筑消防给水系统设计，主要参照以下法律法规，设计时本着基于规范高于规范的原则，根据建筑物的特殊情况选择合理、经济的设计方案的。1.11.1 设计依据设计依据1.1.1 技术规范技术规范（1）GB50045-95（2005 年版） ， 高层民用建筑设计防火规范（2）GB50038-94（2003 年版） ， 人民防空地下室设计规范（3）GBJ-87（2001 年版） ， 建筑设计防火规范（4）GB50084-2001， 自动喷水灭火系统设计规范 （2005 年版）1.1.2 法律规范法律规范中华人民共和国消防法 ，1998 年 9 月 1 日起施行。1.2 工程概况工程概况XX 工程为某校教学楼，平面图形状为条形，长为 60.4 m，宽为 16.8 m，共十一个教室，每层的建筑面积大于 1000 mm2。建筑高度为 18.6 m，层数为6，层高为 3.1m，该建筑线条明凇，造型大方，符合当代建筑要求。该工程为独立及条形基础，结构为砖混结构，设计使用年限为 70 年，耐火等级为二级。 南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 2 页 共 34 页表1-2 建筑分类名称一类二类居住建筑高级住宅十九层及十九层以上地普通住宅十层至十八层地普通住宅公共建筑1.医院2.高级旅馆3.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超过1000m2的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼4.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超过1500m2的商住楼5.中央级和省级（含计划单列市）广播电视楼6.网局级和省级（含计划单列市）电力调度楼7.省级（含计划单列市）邮政楼、防灾指挥调度楼8.藏书超过 100 万册的图书馆、书库9.重要的办公楼、科研楼、档案楼10.建筑高度超过 50m 的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等1.一类建筑以外商业楼、展览楼、电信楼、财贸金融楼、商住楼、图书馆、书库2.省级以下的邮政楼、防灾指挥调度楼、广播电视楼、电力调度楼3.建筑高度不超过 50m 的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等高规3.0.4 规定，一类高层建筑的耐火等级应为一级，二类高层建筑的耐火等级不应低于二级。群房的耐火等级不应低于二级。高层建筑地下室的耐火等级应为一级。参照表 1-2 的相关规定，本设计建筑属于公共建筑中的一类建筑，其耐火等级应达到一级耐火等级标准2。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 3 页 共 34 页第二章第二章 设计方案设计方案2.12.1 给水系统给水系统室内给水系统由市政管网供水，采用市政直接供水和水泵两种供水方式相结合。为了避免直接从供水管网抽水。由生活给水泵从调节水池抽水至屋顶水箱，屋顶设置 10 吨不锈钢板水箱，供水采用上行下给的给水方式。 (1) 水源本工程由市政管网供水，接入管为 DN150，市政供水压力 0.2MPa。(2) 供水方式采用调节水池生活水泵屋顶水箱供水方式。建筑内部采用上行下给的给水方式。 。为避免从管网直接抽水，在一层设置调节水池，选用 40t 不锈钢水箱。屋顶水箱选用 10t 不锈钢水箱。水箱进水管设置两个浮球阀门，一备一用，根据水箱内水位变化控制水泵的启闭。同时水箱需设置溢流管，高度为高于最高水位 20 到 30mm，排至屋面。(3) 生活泵选取 65MS7-11 型离心泵两台，一用一备。从调节水池抽水送至屋顶生活水箱及屋顶消防水箱。2.2.2 2 消防系统消防系统分别设计室内消火栓系统和自动喷水灭火系统。(1) 消防水源某市政管网满足任何时刻都能供足够的水，管网为网状，可不设消防水池。消防泵直接从市政管网抽水。消防水分两路进水，进水管管径为 DN150。在屋顶设置 18t 的不锈钢消防水箱，提供十分钟的消防水量。(2) 消防水量 室内消火栓流量为 40L/S，室外消火栓流量为 30L/S，自动喷水灭火系统流量为 30L/S。(3) 室内消火栓消防系统南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 4 页 共 34 页采用临时高压消防给水系统，火灾时启动消防水泵，使满足消防水压。室内消火栓系统采用并联给水，消火栓口距地面高度为 1.1m。室内消火栓选用 SN65 型、水枪为 QZ19、胶水带 DN65 长 25m。 (4) 自动喷水灭火系统本建筑属于轻危险级，整个教学楼设置自动喷水灭火系统。重要设备用房等不宜用水消防的部位设置二氧化碳或干粉灭火器。楼梯部位配置适量灭火器。2.32.3 管道及设备安装要求管道及设备安装要求(1) 给水管道及设备安装要求 室内给水管道平面布置详见相应水施图； 给水管材采用食品级 UPVC 管； 各层给水管道采用暗装敷设，横向管道在室内装修前敷设在吊顶中，支管以 2%的坡度坡向泄水装置； 管道穿越墙壁时，需预留孔洞，管道穿越楼板时应预埋金属套管；水泵基础应高出地面 0.25m，水泵采用自动启动。(2) 消防管道及设备安装要求消火栓的安装管道均采用热浸镀锌钢管，连接采用光沟槽式机械接头；消火栓立管采用 DN100mm,消火栓口径采用 DN65mm,水枪喷嘴口径为19mm，采用衬胶水龙带，直径 65mm，长度 25m；自动喷水灭火系统的安装 管道均采用热浸镀锌钢管； 设置的吊架和支架的位置以不妨碍喷头喷水为原则，吊架距离喷头的距离应大于 0.3m； 装置喷头的场所，应注意防止腐蚀气体的侵蚀，不得受外力碰击，定期清除灰尘。临时高压消防给水系统，为确保消防初期灭火用水，均需设高位水箱，水箱的高度应该满足最不利喷头处工作压力不低于 0.05MPa 和建筑高度不超过南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 5 页 共 34 页100m、最不利点消火栓静水压不低于 0.07MPa 或建筑高度超过 100m、最不利消火栓静水压不低于 0.15MPa。第三章第三章 消火栓系统设计消火栓系统设计3.13.1 室外消火栓系统设计室外消火栓系统设计在低压消防给水系统中，室外消火栓是供消防车取水进行灭火的供水设备；在高压和临时高压消防给水系统中，室外消火栓是直接接出水带、水枪进行灭火的设备。3.1.1 室外消火栓的类型室外消火栓的类型1按设置条件，室外消火栓分为地上式和地下式消火栓（1）地上式消火栓地上式消火栓大部分露出地面，具有目标明显、易于寻找、出水操作方便等特点，适用于气温较高地区。但地上消火栓容易冻结、易损坏，在有些场合妨碍交通，容易影响市容。在我国南方地区宜采用地上消火栓。地上消火栓是由本体、进水弯管、阀塞、出水口和排水口组成。目前地上消火栓有两种型号，一种是 SS100，另一种是 SS150。3.1.2 室外消火栓的布置室外消火栓的布置设置室外消火栓的主要目的就是为了在火灾时接消防车取水进行灭火，所以室外消火栓将采用低压消火栓系统。1室外消火栓的数量根据高规第 7.2.2 条，高层建筑室内、外消火栓的用水量不应小于表 3-1 的规定。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 6 页 共 34 页3-1 消火栓给水系统的用水量消火栓用水量（L/s）高 层 建 筑 类 别建筑高度（m）室外室内每根竖管最小流量（L/s）每支枪最小流量（L/s）501510105普通住宅5015201055030301551.高级住宅2.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超过 1000m2 的商业楼、展览楼、综合楼、财贸金融楼、电信楼3.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超过 1500m2 的商住楼4.中央和省级广播电视楼5.网局级和省级电力调度楼6.省级邮政楼、防灾指挥调度楼7.藏书超过 100 万册的图书馆、书库8.重要的办公楼、科研楼、档案楼9.建筑高度超过 50m 的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等503040155该设计建筑每层建筑面积超过 1000m2办公楼，所以本建筑的室外消火栓的用水量为 30L/s。根据高规第 7.3.6 条的规定：室外消火栓的数量应按本规范第 7.2.2 条规定的室外消火栓用水量经计算确定，每个消火栓的用水量应为南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 7 页 共 34 页1015L/s，根据下面的公式可计算出室外消火栓的数量。（1015）式中：建筑室外消火栓数量，个；N建筑室外消火栓用水量，见表 3-2 规定的用水量，L/s；q每个室外消火栓的计算流量，L/s。10 15重要建筑室外消火栓用水量L/s，故30q （1015）（1015）个根据计算结果将设置 3 个室外低压地上式消火栓。3.23.2 室内消火栓系统设计室内消火栓系统设计3.2.1 系统组成及主要设施系统组成及主要设施室内消火栓给水系统由水枪、水带、消火栓、消防水喉、消防管道、消防水池、水箱、增压设备、和水源等组成。当室外给水管网的水压不能满足室内消防要求时，应当设置消防水泵和水箱。室内消火栓给水系统的主要设施：（1）室内消火栓设备消火栓设备是由消火栓、水带、水枪和有玻璃门的消火栓箱组成。设置消防水泵的系统，其消火栓箱应设启动水泵的按钮。水枪一般采用直流式，喷嘴口径有 13、16、19mm。喷嘴口径 13mm 水枪配 50mm 水带，16mm 水枪可配 50mm 或 65mm 水带，9mm 水枪配 65mm 水带。水带有麻织、化纤之分，口径一般为直径 50mm 和 65mm。水带长度有15、20、25 或 30m 四种。长度确定根据水利计算后选定。重要建筑水带长度不应大于 25m。室内消火栓有单出口和双出口之分，均为内扣式接口的球形阀式龙头。单出口消火栓直径有 50mm 和 65mm 两种，双出口消火栓直径为 65mm。每支水枪最小流量2.5L/s 时可选用直径 50mm 消火栓，最小流量5L/s 时，宜选用南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 8 页 共 34 页65mm 消火栓。该建筑室内消火栓口径应选 65mm。（）水泵接合器水泵接合器一端由室内消火栓给水管网底层引至室外，另一端进口可供消防车或移动水泵加压向室内管网供水。当室内消防泵发生故障或室内消防用水量不足时，消防车从室外消火栓、消防水池或天然水池取水，通过水泵接合器将水送至室内管网，供室内火场灭火。这种设备适用于消火栓系统和自动喷水灭火系统。水泵接合器有地上式、地下式和墙壁式 3 种。其接口为双接口，每个接口直径为 65mm 及 80mm 两种，它与室内管网的连接管直径不应小于100mm，并应设有阀门、止回阀和安全阀。（4）消防管道建筑物内消防管道是否与其他给水系统合并或独立设置，该根据建筑物的性质和使用要求经技术、经济比较后确定。（5）消防水池消防水池用于无室外消防水源情况下，贮存火灾持续时间内的室内消防用水量。消防水池可设于室外地下或地面上，也可设在室内地下室，或与室内游泳池、水景水池兼用。消防水池应设有水位控制阀的进水管和溢水管、通气管、泄水管、出水管及水位指示器等附属装置。根据各种用水系统的供水水质要求是否一致。可将消防水池与生活或生产贮水池合用，也可单独设置。（6）消防水箱消防水箱对扑救初期火灾起着很重要的作用，水箱应设置在建筑物一定的高度位置，采用重力流向管网供水，经常保持消防给水管网中有一定的压力。重要建筑和高度超过 50m 的高层建筑，宜设置两个水箱（并联） ，以备检修或清时仍能保证火灾初期消防用水。当室内消防用水量超过 25L/s，经计算水箱的消防贮水量超过 18m3时，仍可采用 18m3。高层建筑的消防水箱的消防贮水量，一类建筑（除住宅）不应小于 18m3，二类建筑（除住宅）和一类建筑的住宅不应小于 12m3，二类建筑的住宅不应小于 6m3。消防水箱设置在低层合多层建筑的最高部位；建筑高度不超过 100nn 的高层建筑，水箱高度保证建筑物最不利消火栓静水压力不小于 0.07MPa。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 9 页 共 34 页（7）消防水泵在临时高压给水系统中，灭火时消防水泵保证建筑消防给水系统内所需水压和水量。消防水泵宜与其他用途的水泵一起布置在同一个水泵房内，水泵房一般设置在建筑物的底层。水泵房应有直通安全出口或直通室外的通道，与消防控制室应有直接的通讯设备。设有两台或多台消防泵的泵站，应有两条以上的消防泵出水管与室内管网连接。3.33.3 设计计算设计计算1消火栓的布置间距（1）消火栓保护半径：=250.9+3 = 25.5m dRcLh式中 水带展开时的弯曲折减系数，一般取 0.80.9；c水带长度；dL水枪充实水柱倾斜 45时的水平投影长度，对一般建筑（层高h33.5m）由于净高的限制，一般按=3m 计算；对于层高大于 3.5m 的建筑，h；（：水枪充实水柱长度，m） 。sin45mhHmH（2）消火栓布置间距：=2（25.52-232）1/2=22 m222SRb式中 消火栓间距，m；S消火栓最大保护半径，m；R消火栓最大保护宽度，mb因为建筑总长为 60.4 m，所以每层需要 3 个消防栓2消火栓口所需水压由下式计算：xhH=+=16.9+2.91=19.81 mH2OxhHqHdh式中 消火栓口压力，mH2O；xhH水枪喷嘴造成某充实水柱所需要的水压，mH2O；qH南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 10 页 共 34 页水流通过水龙带的损失，mH2O。dh（1）消火栓水枪喷口所需水压=81.19/（181.190.0097）=10.5 mH2O1fmqfmHHH 式中 与水枪喷口直径有关的系数，按实验得：，其fd30.25(0.1)ffdd值列入表 3-2；充实水柱高度，mH2O；mH实验系数，其值列入表 3-3。f41.1980(0.01)fmH表3-2 系数值fd1316190.01650.01240.0097表3-3 系数值f/mH2OmH68101216f1.191.191.201.211.24（2）消火栓水龙带水头损失根据建筑消火栓给水系统要求（见表 3-3）：该建筑的室内消火栓的消防水量不得小于 30L/s，需 3 股射流，每股射流流量不小于 10L/s，水枪射出的充实水柱长度 Sk（）10m，采用直径 D=65mm、L=25m 麻织水带。为满足mH设计要求由表 3-7 可得应选喷口直径为 19mm 水枪，充实水柱的长度为 8m，水枪喷口直径=10.5m，喷口射流量=4L/s，采用直径 65mm 的麻织水带，查qHxhq表 3-8 得0.00430，取5.2L/szA xhq水带水头损失按下式计算：=0.004302542mH2O=1.72mH2O2dzdxhhA L q式中 水带沿程水头损失，mH2O；dh南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 11 页 共 34 页水带长度，m；dL水带阻力系数，见表 3-4。zA表3-4 水带阻力系数值zA水带材质水 带 直 径/mm506580麻织衬胶0.015010.006770.004300.001720.001500.00075（3）水枪喷口射流量水枪喷口射出的流量与喷口压力之间的关系，可用下式计算：=(1.55710.5)1/24 L/sxhqqBH式中 水枪喷口的射流量，L/s；xhq水枪喷口造成某充实水柱所需要的压力，mH2O；qH水枪喷口直径，mm；fd流量系数，采用；1.0水流特性系数，与水枪喷口直径有关，见表 3-5。B表3-5 特性系数B水枪喷口直径/mm13161922B0.3460.7931.5572.836为简化计算，可查得mm 时，不同充实水柱长度、水枪喷口处1316 19fd 、的压力及实际流量，从而方便计算。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 12 页 共 34 页表3-6 技术数据mHqHxhq水 枪 喷 口 直 径131619充实水柱长度/m/ qHmH2O/（Lxhqs-1）/ qHmH2O/（Lxhqs-1）/ qHmH2O/（Lxhqs-1）68101214168.111.214.919.123.929.51.72.02.32.62.93.27.810.714.117.721.826.52.52.93.33.84.24.67.710.413.616.920.624.73.54.14.55.25.76.23给水管网管径和水头损失计算（1）管径的确定根据给水管道中设计流量，按下列公式计算可确定管径： 4QDv式中 管道设计流量，m3/s；Q管道的管径，m；D管道中的流速，m/s。v通过计算管段的流量，再确定流速可求得管径。消火栓给水管道中的流速宜采用 1.41.8m/s，不宜大于 2.5m/s。取 v=1.8L/s，由公式确定消防立管的管径，南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 13 页 共 34 页=105mm，根据消防竖管管径规格要求选择直径为34 15.6 101.8D100mm 的竖管，则实际流速为 1.27m/s。（2）沿程水头损失表3-7 局部阻力系数部件名称阀门突阔管段突缩管段R/d=1 的 90弯管R/d=0.5 的 90弯管三通阻力系数3.5（A2/A1-1）2（1-A2/A1）0.50.2461.00.9消火栓给水系统水力计算草图如图 3-1 所示，按枝状管路计算。4329876432-0.50011105147.60044.300图 3-1 水泵供水消火栓水力计算草图H 式中 管段的沿程水头损失，mH2O；yh计算管段长度，m；l管道单位长度水头损失，mH2O/m，对给水钢管按下列公式计算：i当 1.2 时：v南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 14 页 共 34 页20.031.30.8670.000912(1)jvidv当 1.2 时：v21.30.00107jvid管道内的平均流速，m/s；v管道计算内径，m。jd管段 1-2：L=1m，=5.2L/s，N=70mm，m/s，QD241.35QvDmH2O21.31.350.0010710.0620.07yhil （3）局部水头损失mH2O 221.350.1(1 00.246 1)0.10.011220jvhg.式中 管段局部水头损失总和，mH2O；jh管段局部阻力系数之和，按各种管件及附件构造情况有不同的数值；B 沿水流方向局部零件下游的流速，m/s；v重力加速度，m/s2。g2水箱设置高度如果由高位水箱重力流保证建筑物最不利消火栓灭火所需要的充实水柱长度，则高位水箱高度按下式计算：=16.9+2.91+0.1=19.91 mH2OqdHHhh式中 水箱与最不利点消火栓之间的几何高差，mH2O；H水箱至最不利点消火栓之间管网的水头损失，mH2O；h水枪喷嘴造成设计所需要的充实水柱长度时所需水压，mH2O，qH查表 3-7；消防水龙带的水头损失，mH2O。dh南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 15 页 共 34 页水箱的体积 V=30L/s600s=18000L=18m3高规规定当室内消防用水量超过 25L/s，经计算水箱的消防贮水量超过 18m3时，仍可采用 18m3。3消防水泵的扬程的计算消防水泵的扬程可按下式计算：=37.31+16.6=53.91 mH2ObqdzHHhhH消防水泵扬程：=6264.69mH2O(115 1 2)bHH.根据5.24=20.8L/s，=6264.69mH2O选择消火栓泵 2 台（1 用 1 备） ，型号：65MS7-11 型离心泵两台，其参数为：流量 Q=30L/s，扬程=70m。电机功率为 90kW。H泵式中 消防水泵的扬程，mH2O；bH水枪喷嘴造成设计所需充实水柱长度所需水压，mH2O；qH消防水龙带的水头损失，mH2O；dh管网的水头损失，mH2O；h消防水池最低水面与最不利消火栓之间的几何高差，m。zH（）水泵接合器的设置水泵结合器数量：（1015）20.8（1015）2 个由计算可知，应为室内消火栓系统设置2 个水泵接合器，每个水泵接合器用DN175mm 的镀锌钢管接至室内消火栓管网上。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 16 页 共 34 页第四章第四章 自动喷水灭火系统自动喷水灭火系统4.14.1 设计依据设计依据在进行自动喷水灭火系统设计时，除了参照第一章设计依据外，在选择系统设备和水利计算是还参考了下列规范：（1）GB5135-85， 自动喷水灭火系统洒水喷头的性能要求和试验方法 ；（2）GB5136-86， 自动喷水灭火系统产品系列型谱和型号编制方法 ；（3）GB50261-96， 自动喷水灭火系统施工及验收规范 ；（4）GA32-92， 自动喷水灭火系统水流指示器的性能要求和试验方法 ；（5）GA33-92， 自动喷水灭火系统水雾喷头的性能要求和实验方法 。4.24.2 湿式自动喷水灭火系统的组成及工作原理湿式自动喷水灭火系统的组成及工作原理湿式自动喷水灭火系统，其基本组成包括水源、加压设施、稳压设施、报警阀组、管网及闭式喷头等部分，该系统在报警阀的上下管道中始终充满着压力水，故称为湿式喷水灭火系统或湿管系统。其工作原理为：火灾发生时，火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作，喷头开启，喷水灭火。此时，管网中的水由静止变为流动，水流使水流指示器动作送出电信号，在报警控制器上指示某一区域已在喷水。由于喷水开启泄压，在压力差的作用下，原来处于关闭状态的湿式报警阀就自动开启。压力水通过湿式报警阀，流向灭火管网，同时打开通向水力警铃的通道，水流冲击水力警铃发出声响报警信号。消防控制中心根据水流指示器或压力开关的报警信号，自动启动消防水泵向系统加压供水，达到持续自动喷水灭火的目的。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 17 页 共 34 页楼层区域报警盘消防控制中心信息传达线末端试验阀试验阀消防水泵启动向系统供水，喷头出水灭火压力开关动作湿式报警阀开启水流指示器动作水力警铃报警传达指令动作线试验动作发生火灾喷头动作喷水4.34.3 管道布置管道布置1管网的布置管道布置应根据喷头的布置情况和数量可布置成如图 4-1 所示的几种形式。每侧（根）配水支管最多允许安装的喷头个数，对轻危险和中危险级系统，不超过 8 个，同时在吊顶上下安装喷头的配水支管，上下侧均不应超过 8 只；对严重危险级和仓库危险级不超过 6 个，以防止配水支管管径过大，喷头出水量不均衡和系统中压力过高。由于管道因锈蚀等因素引起过水面缩小，要求配水支管最小管径不小于。25mm图 4-1 管网布置形式1立管；2配水干关；3配水支管图 4-2 湿式自动喷水系统原理图南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 18 页 共 34 页自动喷水灭火系统管网内的工作压力不应大于 1.2MPa。水源的要求与消火栓给水系统的相同。来自消防水箱的初期灭火用水必需经过输水管接至报警阀前。自动喷水灭火系统应设消防水泵结合器，一般不宜少于两个，每个按1015L/s 计算。2管道的直径管道的直径应经水力计算确定，但为了保证系统的可靠性和尽量均衡系统的水力性能，轻危险级、中危险级场所中各种直径配水支管、配水管控制的标准喷头数，不应超过表 4-2 的规定。为了控制小管径管道的水头损失和防止杂物堵塞管道，短立管及末端试水装置的连接管最小直径不小于 25mm。表4-2 轻、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数控制的标准喷头数/只控制的标准喷头数/只公称管DN/mm轻危险级中危险级公称管径DN/mm轻危险级中危险级25116518123233804832405410064501084.34.3 系统供水系统供水1消防水箱采用临时高压给水系统的自动喷水系统，应设置高位消防水箱。高位消防水箱的消防储水量应按 10min 室内消防用水量计算，但不可超过 18m3（严重危险级除外） 。并联给水方式的分区消防水箱容量应与高位消防水箱相同。高位消防水箱的设置高度应保证最不利点喷头静水压力。最不利点喷头静水压力不应低于 0.1MPa。当高位消防水箱不能满足静压要求，应设增压稳压设南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 19 页 共 34 页施。2水泵闭式系统应设独立的供水泵，并应按一运一备或二运一备的比例设置备用消防水泵。系统供水泵应采用自灌式吸水方式，每组消防水泵的吸水管不应少于两条，当其中一条损坏或检修时，其余吸水管仍能通过全部水量。3水泵接合器自动喷水灭火系统应设置水泵接合器，其数量应按室内消防用水量经计算确定，每个水泵接合器的流量应按 1015L/s 计算。当水泵接合器的供水能力不能满足最不利点处作用面积的流量和压力要求时，应在当地消防车供水能力接近极限的部位，设置接力供水设施。接力供水设施由接力水箱和固定的电力泵或柴油机泵、手抬泵接力泵，以及水泵接合器或其他形式的接口组成。水泵接合器应设在便于同消防车连接的地方，其周围1540m 内应设消火栓或消防水池。4.44.4 系统水力计算系统水力计算自动喷水灭火系统的水力计算是自动喷水灭火系统的灵魂，不但涉及系统的经济性，而且还涉及系统的可靠性。闭式自动喷水灭火系统水利计算的目的在于确定管网管段管径、计算管网所需的供水压力、确定高位水箱的设置高度和选择消防水泵。自动喷水灭火系统的水力计算目前有两种方法，一是估算法，按规范给定流量和压力，基本无需计算；二是水力计算法，通过逐点计算的流量和管道水头损失，来确定系统设计流量和压力。目前水力计算的方法有两种，一种是最不利作用面积内第一个喷头的计算压力取大家认同值 0.10MPa，另一种是最不利作用面积内第一个喷头的压力应经过计算确定。第二种方法计算的压力和流量比较准确，而第一种方法计算有一定的误差。但第一种方法计算比较简单，因此，在实际工程中常被采用。在下面的水利计算中将采用第一种方法。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 20 页 共 34 页4.4.1 设计技术参数设计技术参数根据该高层办公楼的建筑危险等级（中度危险级级）以及设计规范要求，其设计参数可参照表 4-3。根据新规范的条文，建筑内设有不同类型的系统或有不同危险等级的场所时，系统的设计流量，应按其设计流量的最大值确定。表 4-3 民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数火灾危险等级喷水强度（L/min.m2）作用面积（m2）喷头工作压力（MPa）轻危险等级4I 级6中危险等级II 级8160I 级12严重危险级II 级162600.10注：系统最不利点处喷头的工作压力，不应低于 0.05MPa4.4.2 喷头的布置喷头的布置根据规范和实际的结合，该建筑的喷头布置见自动喷水灭火系统平面图所示。喷头按矩形布置，矩形的长边长小于 4m，喷头与边墙的距离不应超过设计范中要求的 1.8m，但也不应小于 0.5m。喷头的水平间距在满足规范的要求情况下根据建筑物内部布局情况一般为 3.0m，不大于 3.6m。4.4.3 管径的选择管径的选择自动喷水灭火系统中管道的管径应按设计流量及流速设计计算确定。管道中的最大流速不宜超过 5m/s，而对于某些配水支管，可以采用缩小管径、增大沿程水头损失以达到减压的目的时，管中流速允许超过 5m/s，但也不能超过10m/s。自动喷水灭火系统中管道的管径也可根据作用面积内喷头开放的个数来初步确定，如表 4-4。在不同的喷水强度要求下，可调整喷头的间距来满足喷水强度的不同要求。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 21 页 共 34 页表4-4 中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数管径（mm）253240506580100安装喷头个数（个）13481232644.54.5 自动喷水灭火系统管网水力设计计算过程自动喷水灭火系统管网水力设计计算过程 本次课程设计中的教学楼采用的是湿式自动喷水灭火系统。其自动喷水灭火系统的管道布置平面图及立面图如下： 图 4-3 教学楼 2 层自动喷水系统管道布置平面图注：由于教学楼 4 层布置一样，所以只给出 2 层的自动喷水系统管道布置平面图。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 22 页 共 34 页图 4-4 教学楼自动喷水系统管道布置立面图4.5.1 确定设计作用面积确定设计作用面积1 设计作用面积的大小设计作用面积是指一次火灾中按喷水强度保护的最大面积。设计时作用面积的选取应按建筑物的火灾危险等级来选取，各危险等级的数据如表 1 所示：表 1 自动喷水灭火系统设计的基本数据和计算用水量建筑物的危险等级设计喷水度/minm2作用面积/m2喷头工作压力/MPa计算用水量/(L/S)级122600.152严重危险度级162600.169级61600.116中危险度级81600.121轻度危险41600.111本次设计所选取的教学楼属于轻度危险的建筑物，由表 1 可得，该教学楼的设计喷水强度为 4L/（） ，喷头的作用面积为 160，喷头的工作压2mmin 2m力为 0.1Mpa，计算用水量为 11L/S。2 设计作用面积的形状在火灾发生时，火势由火源点呈辐射状向四周蔓延，只有处于着火区域上方的喷头才能有效地阻止火势蔓延，扑灭火灾。因此在设计面积形状选择上，南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 23 页 共 34 页我们通常采用正方形布置、长方形以及菱形等几种情况。 正方形布置：支管的间距和喷头的间距均相等。L = A 式中：L正方形布置时设计作用面积的边长，mA设计作用面积，m2 长方形布置：支管的间距和喷头的间距不相等。 L = 1.2A式中：L正方形布置时设计作用面积的边长，mA设计作用面积，m2 根据教学楼的的构造和面积几何形状，我们可以得出，本教学楼的支管间距和喷头间距不相等，所以设计面积形状采用的是长方形布置。按照长方形布置时设计作用面积由上表得 A=160，所以边长 L=1.2=15.18m。2m1603 每个喷头的喷水量计算q = k p10式中：q每个喷头的喷水量 ，L/min P喷头处的工作压力 ，MPa K流量特性系数（见表 4-5）表 4-5 流量特性系数喷头公称直径（mm）K1057158020115对于此教学楼，我们采用的喷头公称直径为 15mm，所以其流量特性系数为80，喷头处的喷水压力为 0.1Mpa，所以每个喷头的喷水q=80L/min。1 . 010804 每个喷头的保护面积的计算 ；u014/4qqA 南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 24 页 共 34 页式中：每个喷头的保护面积，m21A 最不利点喷头喷水量，L/min0q 设计喷水强度，L/(min m2)uq该教学楼最不利点喷头的喷水压力为 0.1Mpa 时的喷水量，为 80L/min，喷头的设计喷水强度为 4L/(min m2)，所以每个喷头的保护面积为=20 448041Am2。6 根据喷头布置方式确定喷头布置间距 正方形布置：S=1A式中：S喷头呈正方形布置时的边长，m 长方形布置： S1.2=1.2=5.3m1A20式中：S喷头呈长方形布置时长边的边长，m因为喷头布置间距 S5.3，喷头布置间距为取 3.6 m。7 自动喷水灭火系统的喷头控制数量一个系统的报警阀门后控制的喷头数应有所限制，如表 4-6表 4-6 系统喷头限制数量表限制喷头数/个干式系统湿式系统预作用系统有排气装置无排气装置800800500250对于教学楼所采用的湿式自动喷水系统，该系统的限制喷头数应采用表上的 800 个。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 25 页 共 34 页4 4 .6.6 管段水力计算管段水力计算4.6.1 管径的估算管径的估算由于工程实际中所采用的管材质量以及施工单位存在差异，在工程设计中通常要求管道内的水流速度不超过 5m/s、配水管的入口压力不应大于0.40MPa。根据这个标准再结合工程实践，通常在设计中为简化计算，在对系统进行计算前，根据经验按照不同管径配水管上最多允许安装的喷头数（见表 4-7） ，对管径进行估算：表 4-7 一般场所喷洒管网管径的初步确定管径/mm253240507080100最多喷头数/个1345891213323364根据表 4-7，从图 3 教学楼的管道布置平面图，我们可以看到该教学楼的最大管径为 100mm，所以喷头应采用 33-64 个。4.6.2 对管道水流速度的校核对管道水流速度的校核流速表达公式： PSPQKV式中，为流速，m/s；为流速系数，m/l； 为流量，L/s。PVSKPQ表 4-8 流速系数表（单位：m/L）kc管径/mm管材1520253240507080100125150200250钢管铸铁管流5.853.0151.8831.050.80.470.2830.2040.1150.0750.053南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 26 页 共 34 页速系数0.1270.0810.05660.0310.021该教学楼的流速系数根据表 5 可得，管材为钢管，管径为 100所以流速系数为 0.115m/L，管材的流量为 11L/S,管道流速=0.115 11=1.265m/s4 L/min m2，满足轻危险级建筑物防火要求。 。4.7.3 消防水泵和消防水池的计算和选择消防水泵和消防水池的计算和选择 根据表4-2得管道总水头损失为0.4007MPa，最不利点喷头流出压力为0.1Mpa，沿程水头损失为0.4007Mpa,局部水头损失取沿程损失值的20%，为0.08014 Mpa.消防水泵的扬程为： =10+1.668+15.9+42.6=70.03mH2O 0bHHZh式中：供水管或消防泵处的压力，；pbH02mH 最高最远喷头的工作水头，； pH02mH 最高最远喷头与供水管或消防泵中心之间的几何高差，pjH；02mH 自动喷水灭火系统的沿程损失和局部损失之和，；ph02mH南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 33 页 共 34 页控制信号阀(阀门直径选100mm)的压力损失， 。kpH02mH（1）水泵的选型满足最不利点消火栓出口压力要求的水泵最小扬程：=10+1.668+15.9+42.6=70.03 mH2O0bHHZh消防水泵扬程：=73.9577.169 mH2O根据28.14L/s，=73.9577.169 mH2O 选择消火栓泵 2 台（1 用 1 备），型号：XBD40-120-TB，其参数为：流量 Q=35L/s，扬程=75m。配带电机H泵型号为 Y2280M-2。（2） 喷头平均喷水强度校核在作用面积内取最不利 4 个喷头围合范围内的平均喷水强度与规范规定的喷水强度作比较，能否满足规定要求。（L/minm1234144 1.336060608.64 (3.3 3)4 (3.3 3)4 (3.3 3)pqqqqqW2）本系统按中危险级设计，设计喷水强度为：4L/minm2；平均喷水强度L/minm2设计喷水强度 4L/minm2，符合规范要8.6pW 求。（3）水泵接合器数量水泵结合器数量：（1015）28（1015）2 个（4）消防水池高规规定：消防水池有效容积要满足火灾延续时间内 50min 的水泵供水量，可得其体积 v消防水池 = 28.13 x 50 x60=84390L =84.39m3。采用7m6m2.5m 的水池供水。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 34 页 共 34 页后后 记记通过这次课程设计使我对所学的课程有了更深的理解，巩固了书本上的知识，也使我懂得了一些设计的东西，也增加了自己的实践能力，为以后的毕业设计积累了不少经验，而且通过这次设计培养了我的独立思考，查找文献知识，独立动手的能力，同时使我在各方能力上都有了相应的提高。也使我认识到建筑消防技术的重要性，它对保护人民的生命和财产具有重要影响，为我以后的工作打下了实践的基础。但此次设计也使我感到自己专业知识的匮乏，计算能力的不足，阅读面的狭窄，实践经验的不足，因此，以后自己应多充实自己，尽力弥补自己的不足之处。最后感谢在设计过程中老师的指导和同学的帮助。南华大学环境保护与安全工程学院建筑消防课程设计第 35 页 共 34 页主要参考书主要参考书1、 建筑消防技术 ，科学出版社，2006 年；2、 建筑设计防火规范 （GB50016-2006） ；3、 建筑防火设计手册 ，北京：中国建筑工业出版社，1998；4、 建筑灭火设计手册 ，北京：中国建筑工业出版社，1999；5、 建筑消防系统 ，北京：中国建筑工业出版社，1997；6、 高层民用建筑设计防火规范 （GB50045-95） ；7、 二氧化碳灭火系统设计规范 （GB50193-93） ；8、 低倍数泡沫灭火系统设计规范 （GB50151-92） ；9、 高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范 （GB50196-93） ；10、 火灾自动报警系统设计规范 （GB50116-98） 。