消防工程专业毕业设计（论文）- 自动喷水灭火系统设计.doc

安全与环境工程学院 消防工程专业 本科毕业设计论文1.2 自动喷水灭火系统设计1.2.1确定宾馆火灾危险等级根据gb 500842001自动喷水灭火系统设计规范,本建筑中包含了两个不同危险等级,主楼的-1到10层和负楼的1至7层为中i危险等级,而负楼的-1、-2层作地下车库用，为中ii危险等级。1.2.2设计技术数据确定设计技术数据为：设计喷水强度：；设计作用面积：a=160m2；最不利点处喷头工作压力：p0=0.1mpa。1.2.3 选择与布置喷头1.2.3.1 选择喷头由于广州市金泉宾馆地处中国南部，这里夏季最高温度可达38左右。选择下垂型闭式洒水喷头，本系统采闭式68下垂型玻璃球式洒水喷头，其动作温度为68，公称直径15mm，额定工作压力为1.2mpa，流量特性系数k=804。1.2.3.2 确定喷头的布置形式和布置间距喷头保护面积计算公式： （1-1）式中：a每个喷头的保护面积，m2；最不利点喷头喷水量，l/min；设计喷水强度，l/(minm2)；最不利点处工作压力，mpa。k喷头的流量特性系数（本系统的喷头k=80）对于地上部分的建筑物,属于中i危险等级,故每个喷头的保护面积为：对于地下部分的建筑物,属于中ii危险等级,故每个喷头的保护面积为： 喷头的布置主要依据自动喷水灭火系统设计规范中关于保护面积和间距的规定，以及建筑消防给排水工程中有关喷头布置要求而设置。采用正方形布置时（如图1.2所示），喷头的布置间距可按下式计算。 （1-2）图1.2 正方形布置喷头中i危险等级中: 取最大喷头间距为3.6m。中ii危险等级中: 取最大喷头间距为3.0m。以上计算的只是按正方形布置，喷水强度和喷水强度时的喷头的间距，其他喷水强度的标准喷头布置间距在自动喷水灭火系统设计规范都有规定，见表1.1。表1.1 同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距喷水强度正方形布置的边长(m)矩形或平行四边形布置的长边边长(m)一只喷头的最大的保护面积(m2)喷头与边墙的最大距离(m)44.44.520.02.263.64.012.51.883.43.611.51.712203.03.69.01.5注：1.仅在走道设置单排喷头的闭式系统，其喷头检举应做到地面不留漏喷空白点确定；2.货架内喷头的检举不应小于2m，并不应大于3m。按照规范上的相关规定，本着所布置的喷头的保护半径在地面上的投影,使地面不留空白点的原则,以及有利于均匀布水的位置的原则，本设计采取了正方形布置与长方形布置结合的方式来布置喷头。以上的表1.1列出的只是最大的喷头间距，考虑到房间的实际状况和布置美观等要求，本建筑的喷头布置如消防平面图所示。1.2.3.3系统管道及组件布置1) 管道采用镀锌钢管，每根配水支管或配水管的直径不应小于25mm，每根配水支管上设置的喷头数均不超过8个；2) 系统的管路设0.003的坡度坡向配水立管，以便泄水排污；3) 自动喷水灭火系统设计规范中规定：自动喷水灭火系统应设置报警阀组。报警阀组宜设置在安全易于操作的地点，报警阀距地面的高度宜为1.2m。一个报警阀组控制的喷头数不宜超过800只。除报警阀组控制的喷头只保护不超过防火分区面积的同层场所外，每个防火分区、每个楼层均应设水流指示器。当水流指示器入口前设置控制阀时，应采用信号阀。每个报警阀组控制的最不利点喷头处，应设末端试水装置，其他防火分区、楼层的最不利点喷头处，均应设直径为25mm的试水阀。根据以上规定，本设计中设置两个湿式报警阀组，分别控制主楼和副楼的喷淋头。在每个楼层的水平干管上设一个水流指示器，水流指示器前设一个信号阀，在每层最远点的喷头处设一末端试水装置。1.2.4 确定最不利点在计算这个工程所需的用水量之前，我们必须确定它的最不利点。建筑消防给水工程所需压力值的大小，必须满足将所需的水量输送到建筑物内最不利点用水设备处，并保证有足够的水压。在本设计中，主楼共有11层，通过校核，它的最不利点，就在11层。副楼共8层，最不利点在顶层。通过进行水利计算，分别比较得出了本设计主楼和负楼的最不利点。1.2.5 确定计算区域 先要确定160平方设计作用面积的位置，根据规范需要取它的长边平行于配水支管，根据本建筑内房间面积和管道的走向等一些实际的问题来确定这个面积范围。所以，确定的区域如计算图所示。1.2.6水力计算采用沿程阻力损失法，查表1.2得出的管网管径如图纸系统图所示表1.2 轻、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数 公称直径 (mm)控制的标准喷头数（只）轻危险级中危险级25113233405450108651812804832100642.2.6.1 计算公式 1) 喷头的流量计算公式： （1-3）式中：q喷头流量, l/min；p喷头工作压力, mpa；k喷头流量系数,（本系统的喷头k=80）。2) 管道内水的平均流速计算公式： （1-4）式中：v管道内水的平均流速,m/s；q管段流量,l/min；流速系数，不同管径的流速系统见表1.3。表1.3 流速系数值管材管 径 (mm)253240507080100150流 速 系 数钢管1.8831.050.80.470.2830.2040.1150.0533) 每米管道的水头损失计算公式： （1-5）式中：i每米管道的水头损失，mpa/s；v管道内水的平均流速，m/s；dj管道的计算内径，mm；取值应按管道内径减1mm确定。4) 管道的水头损失计算公式：h=il （1-6）式中：i每米管道的水头损失，mpa/s；l管道的长度，m。 管道的局部水头损失可把局部的管件换算成当量长度的管径（见表1.4）。表1.4 当量长度表（m）管件名称 管件直径（mm）25324050658010012515045弯头0.30.30.60.60.90.91.21.52.190弯头0.60.91.21.51.82.13.13.74.3三通或四通1.51.82.43.13.74.66.17.69.2蝶阀1.82.13.13.72.73.1闸阀0.30.30.30.60.60.9止回阀1.52.12.73.44.34.96.78.39.82.2.6.2主楼十一层管网水力计算确定11-12-a-b-c-d-e-fg-o计算管路，见图1.5图1.5 主楼十一层水力计算示意图1) 11-12段：设最不利点压力 根据公式（1-3），有：根据公式1-4，有：根据公式1-5和公式1-6，可得：2) 12-a段： 3) 求21点压力 设21点的压力为： 又有前面计算12-a管段时得出： 由于压力平衡原理，故：1.4642x=0.1543 ,计算可得：x=0.1054即21点压力为： 由此可求出其他各点的参数值4) 21-22段： 5) 22-a段： 6) a-23段:由于计算节点接出支管，故该点的7) 23-24段:8) 24-b段：9) 求25点压力 设25点的压力为： 又有前面计算24-b管段时得出： 由于压力平衡原理，故：1.4x=0.2137 ,计算可得：x=0.1526即25点压力为： 由此可求出其他各点的参数值10) 22-a段： 11) b-c段：11) 求32点压力 设32点的压力为： 又有前面计算b-c管段时得出： 由于压力平衡原理，故：1.4338x=0.2169 ,计算可得：x=0.1513即32点压力为： 由此可求出其他各点的参数值12) 32-31段：13) 31-c段：14) c-d段 15) 求41点压力 设41点的压力为： 又有前面计算b-c管段时得出： 由于压力平衡原理，故：2.0373x=0.2192 ,计算可得：x=0.1076即41点压力为： 由此可求出其他各点的参数值16) 41-42段：17) 42-d段：18) d-e段： 19) 求51点压力 设51点的压力为： 又有前面计算d-e管段时得出： 由于压力平衡原理，故：1.882x=0.2285,计算可得：x=0.1214即51点压力为： 由此可求出其他各点的参数值20) 51-52段：21) 52-53段：22) 54-53段：23) 54-e段：24) 求57点压力设57点的压力为： 又有前面计算d-e管段时得出： 由于压力平衡原理，故：1.602x=0.2285,计算可得：x=0.1426即57点压力为： 由此可求出其他各点的参数值25) 57-56段：26) 56-55段：27) 55-e段：28) e-f段:29) 64-f段：根据特定系数法得： 30) f-g段:30) g-o段:1.2.6.4 计算泵口参数 1.2.6.5 水力计算结果系统设计秒流量：qs=36.181l/s；消防水泵出口压力：消防水泵扬程: 2.2.7 选择消防水泵所以，按照上述qs与值，选择自动喷水系统的消防水泵两台（其中一用一备）， 选择如下：厂家: 江西省新瑞洪泵业有限公司型号:xbd9.8/40-150dl5流量:40l/s扬程: 100米功率: 55千瓦备注: 转速1480，效率6773%，必需气蚀余量2.8米，进出口直径dn150。2.3 设置水泵结合器本系统中的设计流量为38l/s,按照规范中的说明,系统水泵结合器的数量应按系统的设计流量确定,每个水泵结合器的流量应按1015l/s计算.所以,本系统设了3个水泵结合器. 水泵接合器与室外消火栓或消防水池的距离宜为1540m.。第2章 办公楼室内消火栓系统设计高层建筑室内消火栓给水系统是目前扑救高层建筑火灾的主要灭火系统，所担负的任务不仅用于扑救初期火灾，还担负着扑救大火的任务。所以,高层建筑室内消火栓给水系统应设置成独立的消防给水系统,采用临时高压消防给水系统,当室内消防用水达到最大时,应满足室内最不利点灭火设备的要求.2.1系统设备选型根据高层民用建筑设计防火规范规定：高层建筑室内消火栓的栓口直径应为65mm,消火栓配备的水带长度不应超过25m,水枪喷嘴口径不应小于19mm。结合本建筑的实际情况和规范选择sn65mm单出口消火栓，直径65mm麻质水带(长25m)，口径19mm的手提式直流水枪。2.2消火栓管道布置高层民用建筑设计防火规范规定：室内消防给水系统应与生活、生产给水系统分开独立设置。室内消防给水管道应布置成环状。室内消防给水环状管网的进水管和区域高压或临时高压给水系统的引入管不应少于两根，当其中一根发生故障时，其余的进水管或引入管应能保证消防用水量和水压的要求。消防竖管的布置，应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位。每根消防竖管的直径应按通过的流量经计算确定，但不应小于100。室内消防给水管道应采用阀门分成若干独立段。阀门的布置，应保证检修管道时关闭停用的竖管不超过一根。当竖管超过根时，可关闭不相邻的两根。阀门应有明显的启闭标志。消火栓栓口离地面的高度宜为1.1m，栓口出水方向向下或与设置消火栓的墙面成900角。同一建筑内采用同一型号规格。根据以上要求将管道在竖向和负一层的水平向布置成环状，阀门设置成常开状态，为了防止管道和消防设备检修后忘开或误关闭阀门，阀门设置明显的启闭标志。消火栓栓口离地面的高度为1.1m，栓口出水方向与设置消火栓的墙面成900角。采用同一型号规格。本建筑根据这些原则，布置了布置成环状管网,四条进水管,四个消防水泵，二主二备，分别负责主楼和副楼的消火栓管网供水。主楼和副楼的消火栓系统各设有三个水泵结合器和一个屋顶消火栓。其详细情况见各层的消防平面图及系统图。2.3系统设计计算 本建筑高37.4m，利用设置在楼顶的消防水箱，在火灾初期10分钟内自动向消防管网,以及水泵结合器和两台消防泵供水。2.3.1 计算消火栓的水枪充实水柱长度水枪充实水柱长度可用下式计算： （2-1）式中：水枪充实水柱长度，m；室内最高点离地面高度，m；水枪喷嘴离地面高度，m；一般取1m。根据高层民用建筑设计防火规范规定，消火栓的水枪充实水柱长度不应小于10m。所以，本建筑取 =10m。2.3.2 计算水枪喷嘴所需的压力 水枪设计压力计算公式： （2-2）式中：水枪喷嘴压力，kpa；水枪充实水柱长度，m； 与水枪喷嘴口径和充实水柱长度有关的系数，其值见表2.1。表2.1 系数值充实水柱长度（m）水枪喷嘴口径（mm）1316191015.014.013.52.3.3 计算每支水枪的设计流量每支水枪流量的计算公式： （2-3）式中：每支水枪的计算流量，l/s；水枪喷嘴压力，kpa；水枪喷嘴流量系数，其值见表2.2。表2.2 水枪喷嘴流量系数值喷嘴口径（mm）131619220.006460.007930.15770.2836 根据高层民用建筑设计防火规范规定，该建筑每支水枪的最小流量不应小于5l/s。通过比较，确定每支水枪的设计流量qf=5l/s2.3.4 确定消火栓的水枪设计充实水柱和设计喷嘴压力 在算得水枪设计流量后，根据公式（2-2）和（2-3），反算得出水枪设计喷嘴压力为：设计充实水柱为：根据高规中对本建筑特征的规定（建筑高度小于50米的高级旅馆）,由表2.3数据确定室内消火栓给水系统的消防用水量表2.3 消火栓系统用水量室外消火栓用水量(l/s)室内消火栓用水量(l/s)每支水枪最小流量(l/s)同时使用水枪数量(支)每根竖管最小流量(l/s)30305615 （2-4）式中：室内消火栓用水量，l/s；同时使用的水枪数量，支；每支水枪的设计流量，l/s。本建筑高度不超过50m，室内消火栓用水量超过20l/s，且设有自动喷水灭火系统，其室内消火栓用水量可减少5l/s，即实为25l/s。 2.3.5 确定室内消火栓及消防竖管的布置间距室内消火栓的保护半径计算公式： （2-5）式中：室内消火栓的保护半径，m；水带铺设长度，m；水枪充实水柱在平面上的投影长度，m。 考虑到水带在使用中的曲折弯转，水带铺设长度一般取水带实际长度的80%90%。水枪充实水柱在平面上的投影长度可按下式计算： （2-6）式中：sk水枪充实水柱，m；水枪射流上倾角，按45计。取保护半径为2.3.6 选择计算管路由于本建筑包括了主楼与副楼，分别由一台消防水泵负责供水。见系统图，故分别选择了p-1-2-3管段和q-a-b-c管段作为最不利计算管路。图2.3 消火栓给水管网轴测图2.3.7 最不利点消火栓栓口处所需水压的确定栓口所需水压计算公式：hxh=hqshd （2-7）式中：hxh室内消火栓栓口处所需水压，kpa；hqs水枪喷嘴设计压力，kpa；hd每条水带的水头损失，kpa；hd=sq2 （2-8）式中：q水带通过的实际流量（即水枪的设计流量），l/s；s每条水带的阻抗系数。（20m长水带的阻抗系数见表2.4）表2.4长20m的水带阻抗系数类型水带直径（mm）50657590s值麻质水带3.00.860.30.16胶里水带1.50.350.150.082.3.8 确定消防给水管网管径 根据高层建筑的供水特点和该建筑室内消火栓用水量（25l/s）以及每根消防竖管所通过的最小流量（15l/s）计算得出各段管径如图所示。高层建筑室内消防竖管的管径，应按最不利部位消防竖管所通过的流量和消火栓给水管道允许的流速范围的中，低限值计算确定。消防水泵的引水管道的流速不应超过1.2m/s,消防管道的设计流速不应超过2.5m/s。若算得的消防立管管径小于100mm，应采用100mm。 高层建筑室内消火栓给水系统的进水管径，应按室内消防用水量计算确定。其水平干管的管径，应按所担负的消防竖管的实际流量由计算确定。同时应符合：消防竖管管径水平干管管径进水管管径。确定进水管的管径为dn150，水平环管的管径为dn150，竖管为dn100。消火栓出口到竖管的管径为dn65。2.3.8.1 计算主楼最不利管路p-1-2-3的水头损失经过核算，确定最不利点处消火栓为主楼十一层1/2*de轴处xfl3立管上的消火栓。，又因本设计中，竖管中同时开启的消火栓定为3个，故xfl3立管的最小流量为15l/s。环管的最小流量为25l/s。从消防水泵吸水管到系统最不利点消火栓的管路水头损失有以下几部分组成：1） p-1段(消防水泵到消防竖管xfl3与消防环管相交处)： 选择 ：注：独立的消火栓给水管网管道局部水头损失按沿程水头损失的10%进行估计。2）1-2段(消防竖管xfl3与消防环管相交处到十一层消火栓水平管)： 选择 3）2-3段(十一层消火栓水平管到消火栓出水口)： 选择 ：4）最不利管路p-1-2-3的水头损失为：2.3.8.2 计算副楼最不利管路p-a-b的水头损失 经过核算，确定最不利点出消火栓为副楼第八层1/6h*g轴处xfl5立管上的消火栓。，从消防水泵吸水管到系统最不利点消火栓的管路水头损失有以下几部分：1）q-a段(消防水泵到消防竖管xfl5与消防环管相交处)： 选择 ：2） a-b段(消防竖管xfl5与消防环管相交处到副楼八层消火栓水平管)： 选择 3）b-c段(副楼八层消火栓水平管到消火栓出水口)： 选择 ：4）最不利管路q-a-b-c的水头损失为：2.4 选择消防水泵2.4.1 确定主楼消防水泵的流量和扬程消防水泵扬程： （2-9）式中:hb 建筑物室内消火栓给水系统所需的扬程，m；h最不利点消火栓栓口与室外消防进水管网起点间的静水压，kpa； hxh最不利点消火栓栓口处所需的水压， kpa；计算管路的水头损失，kpa；主楼水泵扬程：根据表2.3，有水泵流量： 消火栓栓口的静水压力不应大于0.80mpa，当大于0.80mpa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50mpa时，消火栓处设减压装置，本设计中消火栓的静水压力超过0.5mpa，故增设一减压装置。2.4.2 确定副楼消防水泵的流量和扬程副楼水泵扬程：根据表2.3，有水泵流量： 本设计中消火栓的静水压力超过0.5mpa，故增设一减压装置。2.4.3 选择消防水泵所以，主楼水泵的扬程为70m，其流量为25l/s。选择消火栓的消防水泵两台（其中一用一备）， 型号如下：厂家:江西省新瑞洪泵业有限公司型号：xbd7.8/30-100dl4（立式多极泵）流量：30l/s扬程：80米功率：37千瓦备注: 转速1480，效率7275%，必需气蚀余量3.53米，进出口直径dn100。副楼水泵的扬程为55m，其流量为25l/s。选择消火栓的消防水泵两台（其中一用一备）， 型号如下：厂家: 江西省新瑞洪泵业有限公司型号：xbd5.9/30-100dl3（立式多极泵）流量：30l/s扬程：60米功率：30千瓦备注: 转速1480，效率7275%，必需气蚀余量3.53米，进出口直径dn100。2.5 设置水泵结合器本系统中的主、副楼的设计流量均为25l/s,按照规范中的说明,系统水泵结合器的数量应按系统的设计流量确定,每个水泵结合器的流量应按1015l/s计算。所以,本系统在主、副楼分别设了2个水泵结合器。 水泵接合器与室外消火栓或消防水池的距离宜为1540m.。2.6 设置消防水箱高位消防水箱是一种很适宜于扑救初期火灾的自动给水设备，其供水可靠性高、经济性好。当建筑物发生火灾而消防水泵未启动时，依靠在建筑物的最高部位设置的重力自流式消防水箱，把一定的消防用水输送到水源附近的灭火设备处进行灭火。高位消防水箱应储存扑