建筑消防设备工程-第4章-自动喷水灭火系统

建筑消防设备工程 消防灭火系统 第四章自动喷水灭火系统 第4章自动喷水灭火系统 4 1系统概述自动喷水灭火系统是一种能自动喷水灭火 同时发出火警信号的消防灭火系统 美国消防协会统计 1925 1969年的45年中发生火灾78291次 控火成功率达96 2 失败率3 8 失败原因是水源不足或喷头年久失修 纽约8000多座10层以上的高层建筑中10年共发生1990次火灾 由于设有自动喷淋灭火装置 控火率达97 2 第4章自动喷水灭火系统 国内 上海一百曾发生三次火灾 第1次 1958年 地下室 油布伞自然起火 只用了一个喷头 第2次 1965年 首层橱窗电动模型的灯泡将可燃物烤着起火 只用了一个喷头即灭火 第3次 1976年 屋顶静电植绒车间起火 起火部位无喷头 但两侧有喷头 阻止了火焰的蔓延与扩大 在消火栓的帮助下很快灭火 综上所述 自动喷水灭火系统在扑灭初期火灾效果很好 定义 由洒水喷头 报警阀组 水流报警装置 水流指示器或压力开关 等组件 以及管道 供水设施组成 并能在发生火灾时喷水及报警的自动灭火系统 第4章自动喷水灭火系统 自动喷水灭火系统的分类 第4章自动喷水灭火系统 按喷头开闭形式 闭式喷水灭火系统 湿式自动喷水灭火系统 干式自动喷水灭火系统 干湿式自动喷水灭火系统 预作用自动喷水灭火系统 开式喷水灭火系统 重复启闭预作用自动喷水灭火系统 闭式自动喷水 泡沫联用系统 雨淋灭火系统 水幕系统 水喷雾灭火系统 雨淋自动喷水 泡沫联用系统 等等 等等 瞬间象下暴雨般喷出大量的水 覆盖着火区达到灭火的目的 由开式喷头 管网 雨淋阀 控制阀 供水设备 探测报警设备组成 组成同雨淋系统 只是喷头不同 采用具有螺旋状叶片的喷头 当压力水通过喷头时 叶片旋转 在离心力作用下形成雾状水喷向保护部位 一般适用于电气设备的灭火 用来保护门窗及其它孔洞 起冷却 阻火 防火隔断的作用 其组成是 水幕喷头 管网 雨淋阀 供水设备 探测报警装置 4 1 1系统设置场所火灾危险等级 第4章自动喷水灭火系统 1 火灾危险等级划分的主要依据根据火灾荷载 由可燃物的性质 数量及分布状况决定 室内空间条件 面积 高度 人员密集程度 采用自动喷水灭火系统扑救初期火灾的难易程度 以及疏散及外部增援条件等因素 划分设置场所的火灾危险等级 建筑物内存在物品的性质 数量 以及其结构的疏密 包装和分布状况 将决定火灾荷载及发生火灾时的燃烧速度与放热量 是划分自动喷水灭火系统设置场所火灾危险等级的重要依据 2 火灾危险等级与举例四个火灾危险等级 轻危险级 可燃物较少 可燃性低和火灾发热量较低 外部增援和疏散人员较容易的场所 中危险级 级 可燃物数量为中等 可燃性中等 火灾初期不会引起剧烈燃烧的场所 大部分民用建筑和工业厂房划归此类 严重危险级 级 火灾危险性大 可燃物数量多 火灾时容易引起猛烈燃烧并可能迅速蔓延的场所 仓库火灾危险级 级 第4章自动喷水灭火系统 4 1 2自动喷水灭火系统基本设计参数 仅在走道布置喷头的闭式系统 其作用面积应按最大疏散距离所对应的走道面积确定 装设网格 栅板类通透性吊顶的场所 系统的喷水强度按表4 2的1 3倍计 干式系统的作用面积按表4 2的1 3倍计 第4章自动喷水灭火系统 第4章自动喷水灭火系统 自动喷水灭火系统的持续喷水时间 按火灾延续时间不小于1小时确定 第4章自动喷水灭火系统 4 1 3自动喷水灭火系统设置原则 适用范围广 凡可用水灭火的建 构筑物 均可设自喷系统 1 应设闭式喷水灭火系统的建 构筑物2 应设置水幕系统的建 构筑物3 应设置雨淋喷水灭火系统的建 构筑物4 应设置水喷雾灭火系统的建 构筑物 第4章自动喷水灭火系统 在同一建筑物内可能同时存在多种自动喷水灭火系统 1 湿式自动喷水灭火系统定义 准工作状态时管道内充满用于启动系统的有压水的闭式自动喷水灭火系统 使用最早 应用最广泛 灭火速度快 控火率较高 系统比较简单的一种自喷系统 系统组成 作用原理 喷头 管道 报警阀 报警装置和供水设施组成 应用范围室内温度为4 70 的建 构筑物 第4章自动喷水灭火系统 4 2 1各类系统的组成和特点 4 2闭式自动喷水灭火系统 第4章自动喷水灭火系统 2 干式自动喷水灭火系统定义 准工作状态时管道内充满用于启动系统的有压气体的闭式自动喷水灭火系统 与湿式自喷系统类似 只是报警阀的结构和作用原理不同 系统组成 作用原理 喷头 管道 充气设备 干式报警阀 报警装置和供水设施组成 应用范围室内温度低于4 或高于70 的建 构筑物 管网容积不宜过大 第4章自动喷水灭火系统 3 干湿式自动喷水灭火系统具有干式和湿式自喷系统二者的性能 采用干湿式报警阀 寒冷季节为干式 温暖季节为湿式 系统与干式基本相同 系统组成 作用原理 喷头 管道 充气设备 干湿式报警阀 报警装置和供水设施组成 应用范围 安装在冬季采暖期不长的建筑物内 第4章自动喷水灭火系统 4 预作用自动喷水灭火系统定义 准工作状态时配水管道内不充水 由火灾自动报警系统自动开启雨淋报警阀后 转换为湿式系统的闭式自动喷水灭火系统 在预作用阀后的管道中 平时不充水而充以压缩空气或氮气 或为空管 发生火灾后 报警器核实信号无误后 打开预作用阀 管网再转为湿式系统 系统组成 作用原理 喷头 管道 预作用阀 探测器 控制系统和供水设施组成 应用范围 平时不允许有水渍损害的高级重要的建 构筑物或干式自喷系统适用的场所 该系统既能早期发现火灾并报警 又有自动喷水灭火的性能 安全可靠性高 5 重复启闭预作用灭火系统定义 是由预作用自动喷水灭火系统发展形成 不但能像预作用系统一样自动喷水灭火 而且火被扑灭后能自动关闭 复燃后还能再次开启灭火 重复启闭的核心是水流控制阀 雨淋阀 和定温补偿型感温探测系统 应用范围 平时不允许有水渍损害的高等级重要建 构筑物或必须在灭火后及时停止喷水的场所 第4章自动喷水灭火系统 6 自动喷水 泡沫联用系统在闭式自喷系统中配置泡沫液供给设备即可 系统组成 作用原理 湿式自喷系统加上泡沫罐 泡沫控制阀 比例混合器后即可组成 应用范围 有可燃液体存在的场所 A类火灾 A B类混合火灾 炼油厂 油罐区等 1 闭式喷头通过热敏感释放机构的动作而喷水 由喷水口 温感释放器 溅水盘组成 分类 a 按热敏感元件分 有易熔合金元件和玻璃球喷头两种 b 按安装位置和布水方式分 有直立型 下垂型 边墙型 吊顶型 装饰用 干式下垂型和普通型等 4 2 2系统主要设备和控配件 装有彩色可膨胀液体作为感温释放装置 易熔合金作为感温释放装置 c 按温度级别分 常用的有57 橙色 68 红色 79 黄色 93 绿色四种 喷头动作温度 t t环 30 无空调时 t 38 30 68 红色有空调时 t 25 30 55 58 橙色厨房 93 绿色喷头的两个重要参数 响应时间指数 RTI 闭式喷头的热敏性能指标 对玻璃球洒水喷头 有 3和 5两种规格 其RTI分别小于等于50 m s 0 5和80 m s 0 5 在相同的火场条件下 RTI小的喷头提前开放喷水 能较早地控制火的发展 减少火灾损失 流量 特性 系数 K 闭式喷头的流量性能指标 计算喷头流量的依据 标准喷头的流量系数K 80 第4章自动喷水灭火系统 快速响应喷头热敏性能明显高于标准响应喷头 能在火场中提前动作 在初期小火阶段就喷水 降低灭火难度的喷头 RTI 50 m s 0 5的闭式喷头是快速响应喷头 快速响应早期抑制喷头 ESFR RTI 28 8 m s 0 5的闭式喷头 用于保护高堆垛与高货架仓库的大流量 K 200 特种洒水喷头 边墙型扩展覆盖喷头流量系数K 115的边墙型快速响应喷头 第4章自动喷水灭火系统 喷头的设置条件 a 采用闭式系统场所的最大净空高度 详表4 8 b 闭式喷头的公称动作温度 c 湿式喷头的选型 d 干式及预作用系统的喷头选型 e 快速响应喷头的应用 f 同一隔间内应采用相同热敏性能的喷头 g 备用喷头的备用量 不小于总量的1 每种型号不少于10只 第4章自动喷水灭火系统 2 报警阀又称检查信号阀或控制信号阀 是自喷系统的重要部件之一 平时用于检查火警信号 发生火灾后发出火警信号 不同类型闭式自喷系统应安装不同结构的报警阀 报警阀分湿式 干式 干湿式 预作用式四种 a 湿式报警阀作用 接通式切断水源 启动水力警铃 使压力开关闭合 接通电源 防止管网中水倒流至水源 第4章自动喷水灭火系统 工作原理平时管网中充满压力水 且水处于静止状态 此时报警阀前后水压相等 阀芯由于重力落在阀座上 当发生火灾时 喷头出水 则报警阀后端水压下降 阀芯前后形成压力差 在压力差的推动下 阀芯浮向上 报警阀开启 水源源不断地流向管网 同时沿环形槽进入延迟器 压力开关 水力警铃 发生火警信号 并启动消防泵 第4章自动喷水灭火系统 b 干式报警阀c 干湿式报警阀d 预作用阀 以上内容自已看书了解 3 报警控制装置有报警控制箱 监测器 压力开关 水力警铃等 在系统中 不但起着探测火警 启动系统 发出声 光等信号的作用 同时还能监测和监视系统的各种故障 减少系统的失效率 增强系统控火 灭火能力 报警控制箱 失火时发出指令 启动控制阀 消防泵 报警组织疏散 使整个系统能及时投入工作状态 平时监测系统是否正常工作 监测器 监测整个系统的工作状态 减少失败率 提高系统的灭火性能 常用的监测器 有阀门限位器 压力 水位 监测器 水流指示器 气压保持器等 用来监测系统的总控制阀门 保持开启状态 用来监测系统的供水设备压力 水位是否正常 第4章自动喷水灭火系统 水流指示器 当喷头开放喷水 管道中水流产生流动 引起桨板动作 接通电路 延时20 30秒 将信号传到控制中心 或自动开泵 水流指示器安装在喷水管网的每层水平分支管上或某一区域的分支管上 可通过它直接报知火灾发生的部位 建筑的具体楼层或区域 是高层建筑实现分区报警不可缺少的重要设备 第4章自动喷水灭火系统 报警器 除预作用和雨淋系统中用探测器的热敏感元件启动报警外 其它系统均采用水力报警器 靠水力启动的报警器有水力警铃和压力开关 水力警铃 是一个机械装置 当自动喷水系统动作时 流经信号管的水 通过叶轮驱动铃锤击铃报警 压力开关 安装在延时器与水力警铃之间的信号管上 当延时器内水流充满时 水流经过压力开关并启动水力警铃报警时 由于信号管内水压升高接通电路 压力开关闭合 将管道内的水压变为电信号 传到控制箱 可作为辅助报警装置报警 不能代替水力报警装置 另外 还可直接启动消防泵 第4章自动喷水灭火系统 延迟器 用于湿式 干湿式 系统 防止误报警 安装在报警阀与水力警铃之间的信号管上 平时管网中压力波动时 水流冲击报警阀 报警阀阀片动作时 会有少量水流入信号管 进入延迟器后从其泄水口排出 只有当大量的水源源不断进入延迟器时 延迟器罐内的阀芯在水的重力作用下下降堵死排水口 约25 30s后水充满延迟器 并从其顶部的出水管流向水力警铃 发出报警信号 末端试水装置 检验系统的可靠性 测试系统能否在一个喷头开放的最不利条件下可靠报警并正常启动 要求在每个报警阀的供水最不利点处设置 测试的内容包括 水流指示器 报警阀 压力开关 水力警铃 配水管道 最不利处的管网压力等 第4章自动喷水灭火系统 其他防火分区与楼层在最不利处设直径25mm的试水阀 自动排气阀 在自喷系统的最高处设置 排除系统内存积的气体 保证系统正常工作 在排气阀前应设检修阀门 连接管朝阀体保持向上坡度 第4章自动喷水灭火系统 4 3闭式自喷系统的设计计算4 3 1供水系统及方式 1 供水系统 应保证系统中最不利喷头处的工作压力 从压力来说 有常高压和临时高压两种给水系统 2 供水方式 并联 串联 分区供水 增压 局部 减压 防超压 水泵接合器的设置 水泵及泵房 水箱的布置等 均与消火栓系统类似 只是管网系统有所区别 第4章自动喷水灭火系统 3 系统分区大型建筑或高层建筑往往需设置若干个自动喷水灭火系统才能满足实际使用的要求 在平面上 竖向上分区设置各自的系统 平面分区的原则1 系统的布置最好与建筑防火分区一致 尽量做到区界内不出现两个以上的系统交叉 若在同层平面上有两个以上的自喷系统时 系统相邻处两个边缘喷头的间距不应超过0 5m 以加强喷水强度 起到加强两区之间的阻火能力 2 每一系统控制的喷头数不能超过一个报警阀控制的最大喷头数 3 管道系统横向安装宜设0 002 0 005的坡度 且应坡向排水管 管道的最大坡降不超过0 3m 并采取相应的排水措施排水 设带阀门的排水管或堵头等 第4章自动喷水灭火系统 竖向分区的原则1 自喷规范 规定 报警阀入口处的水压不应大于1 2MPa 每个报警阀组供水的最高 最低位置的喷头 其高程差不宜大于50m 考虑到管道系统安装在吊顶内 我国管道安装的条件 适当降低管网的工作压力可减少维修工作量和减少渗漏 故自喷的分区压力值可控制在0 5Mpa左右 2 屋顶设高位水箱的供水系统 最高层喷头最低工作压力小于规定的压力值时 需设置增压设备 可独立形成一个系统 3 在城市供水管能保证安全供水时 可充分利用城市管网的压力自成一个系统 第4章自动喷水灭火系统 4 3 2系统布置及设计要求1 喷头布置a 喷头布置基本要求 要求在所保护的区域内任何部位发生火灾均能得到一定强度的水量 直立型 下垂型喷头 同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距 应根据系统的喷水强度 喷头流量系数和工作压力确定 并不应大于表4 9规定 且不宜小于2 4m 同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距 第4章自动喷水灭火系统 边墙型标准喷头的最大保护跨度与间距的设置要求 注 1 两排相对喷头应交错布置 2 室内跨度大于两排相对喷头的最大保护跨度时 应在两排相对喷头中间增设一排喷头 第4章自动喷水灭火系统 除吊顶型喷头及吊顶下安装的喷头外 直立型 下垂型标准喷头 其溅水盘与顶板的距离 不应小于75mm 且不应大于150mm 直立式边墙型喷头溅水盘与顶板的距离 不应小于100mm 且不宜大于150mm 与背墙壁的距离不应小于50mm 并不应大于100mm 水平边墙型喷头溅水盘与顶板的距离 不应小于150mm 且不应大于300mm 喷头上方若有孔洞 缝隙等 应在喷头上方设集热挡水板 面积不宜小于0 12m2 周围弯边下沿宜与喷头的溅水盘平齐 净空高度大于800mm的闷顶和技术夹层内有可燃物时 应设置喷头 第4章自动喷水灭火系统 b 喷头的布置形式 有正方形 长方形 菱形三种 各种布置方式的间距 第4章自动喷水灭火系统 第4章自动喷水灭火系统 装有下列闭式自喷系统的建筑物内 应安装喷头的部位有 a 当吊顶 闷顶到楼板或屋面板的净距超过80cm 且其内有可燃物 甲 乙 丙类液体管道 电缆 可燃气体管道时 应在吊顶 闷顶内设置喷头 b 在自动扶梯 螺旋梯穿楼板的部位应设置喷头或水幕分隔 在电梯 升降机的机房中应设喷头 c 宽度超过80cm的挑廊的下面应设喷头 d 喷头下方有宽度超过80cm的矩形风道或直径超过1m的圆形风道的下面应设喷头 第4章自动喷水灭火系统 2 报警阀组报警阀组一般包括报警阀 控制阀 试警铃阀 放水阀 水力警铃 压力开关 报警阀前后的压力表等 湿式系统还有延迟器 规定 a 关于报警阀组控制的喷头数的设计 b 每个报警阀组控制的最高与最低喷头的高程差不超过50m c 报警阀组前的控制阀宜采用安全信号阀 d 报警阀的安装高度及地点要求 e 关于水力警铃的安装 f 关于压力开关的安装 第4章自动喷水灭火系统 3 管道系统自喷系统应与消火栓系统分开设置 报警阀后的管道上不应设置其它用水设施 配水管道上的工作压力不大于1 2Mpa 一个报警阀所控制的管道系统为一个单元管网 设有2个或2个以上报警阀组时 阀组前的管道 水泵压水管 水箱供水管与水泵接合器供水管 应成环状 配水管网上的主要控配件a 水流指示器 b 安全信号阀及阀前压力设计 c 减压孔板的设置要求 d 末端试水装置 e 自动排气阀的设置 第4章自动喷水灭火系统 配水管网的布置形式a 端 中布置b 端 侧布置c 配水支管两侧每根支管控制的喷头数 轻 中级不超过8只 吊顶上下侧同时安装的 上下侧均不超过8只 严重和仓库级不超过6只 d 水平安装的管道应有坡度坡向立管 第4章自动喷水灭火系统 管道直径的估算和最小管径1 轻危险级 中危险级场所中配水支管 配水管控制的标准喷头数 不超过下表 轻危险级 中危险级场所中配水支管 配水管控制的标准喷头数2 短立管及末端试水装置的连接管 其管径不应小于25mm 3 干式系统的配水管道充水时间 不宜大于1min 预作用系统与雨淋系统的配水管道充水时间 不宜大于2min 4 干式系统 预作用系统的供气管道 采用钢管时 管径不宜小于15mm 采用铜管时 管径不宜小于10mm 第4章自动喷水灭火系统 管材和安装1 管材 热镀锌钢管 2 管道的连接 采用沟槽式连接件 卡箍 或法兰 丝扣连接 报警阀前采用内壁不防腐钢管时 可焊接连接 3 系统中管段直径 100mm时 应分段采用法兰或卡箍连接 水平管道上法兰间的管段长度不宜大于20m 立管上法兰间的管段不应跨越3个楼层 净空高度 8m时 立管上须有法兰 4 管道的固定 采用管道吊架 支架和防晃支架 第4章自动喷水灭火系统 4 3闭式自喷系统的设计计算各危险等级设计的基本参数包括 喷水强度 作用面积 设计要求的喷头流量系数 K 喷头最大间距 一只喷头的保护面积 最不利喷头处的最低工作压力 持续喷水时间等 a 喷水强度 自喷系统最重要的控制数据 是一个实验数据 不同的火灾危险等级 要达到控火 灭火的目的必须达到一定的喷水强度 b 作用面积 一次火灾中系统按喷水强度保护的最大面积 在这个面积内 喷水强度及喷水的均匀性都能得到保证 是由建筑物的燃烧性能 可燃物的多少及燃烧时间等因素来确定的或者说是由火灾危险等级决定的 第4章自动喷水灭火系统 c 一只喷头的保护面积 同一根配水支管上相邻喷头的距离与相邻配水支管之间距离的乘积 d 最不利喷头处的最低工作压力 为了保证一定的喷水强度 对作用面积内水力条件最不利的喷头压力进行了规定 一般情况下 水箱供水工况为0 05Mpa 水泵供水工况为0 10Mpa e 动作喷头数 与作用面积相关 面积一定 选定了喷头类型 也就确定了动作喷头数 f 理论供水量 喷水强度与作用面积的乘积 g 持续喷水时间 一次火灾中系统的设计连续出水时间 一般为1 0h 仓库危险级为1 5h或2 0h 第4章自动喷水灭火系统 4 3 1管道水力计算 1 管道水头损失计算管道沿程水损计算我国采用 建规 推荐公式 式中 i 管道单位长度水损 mH2O m v 管道内平均流速 m s dj 管道计算内径 m 按管道内径减去1mm确定 Q 管中通过的流量 L s 第4章自动喷水灭火系统 管道局部水损计算a 公式法hj 局部水头损失的总和 mH2O 局部阻力系数之和 mH2O 管道中的平均水流速度 m s g 重力加速度 9 8m s2 b 当量长度法将管道中水流经过的各种管件形成的局部水损折算成管道长度 并加和即可 我国现行规范推荐方法 c 沿程水损的百分数估算法局部水损按沿程水损的20 计 第4章自动喷水灭火系统 d 报警阀的局部水损计算式中 Hkp 报警阀的局部水头损失 mH2O Q 通过报警阀的流量 L s S 报警阀的比阻值 mH2O s2 L2 第4章自动喷水灭火系统 自动喷水灭火系统设计规范 规定 湿式报警阀 水流指示器的局部水损取0 02MPa 雨淋阀取0 07MPa 第4章自动喷水灭火系统 2 管道系统中的减压措施设计在自喷管道系统中 由于各喷头所在位置不同 水流经过管道时 水损不同 造成各喷头的出水水压不等 为了尽可能地减少这种压力的不均衡 尽可能地减少各管段的喷水量差异 要采用适当的减压措施 a 减压孔板计算及设置同消火栓系统 此外 还须满足 应设在直径不小于50mm的水平直管段上 孔板前后的长度不宜小于该管段管径的5倍 孔口直径不应小于设置管段直径的30 且不应小于20mm 应采用不锈钢板制作 第4章自动喷水灭火系统 b 节流管节流管的计算公式及设计要求 同学们自己看书了解 c 减压阀计算及采用的减压阀类型同消火栓系统 同时应注意 减压阀应设在报警阀组入口之前 满足减压阀组的安装要求 前后的配件 备用 安装方向等 第4章自动喷水灭火系统 3 管道系统中的水压和流速水压 a 配水管道的工作压力不大于1 2MPa b 轻 中危险级场所中各配水支管入口的压力不宜大于0 4MPa c 最不利点喷头的工作压力按不同的系统 不同的火灾危险等级及不同的工况根据 喷规 确定 流速 管道内的流速宜采用经济流速 必要时可超过5m s 但不应大于10m s 第4章自动喷水灭火系统 4 水泵扬程或系统入口处的压力计算其中 Hb 消防水泵扬程或系统入口处的压力 mH2O H0 最不利喷头的工作压力 mH2O h 管网的沿程与局部水头损失之和 mH2O z 消防水池最低水位与最不利喷头间的几何高差 mH2O 当消防水池最低水位或系统入口高于最不利喷头时 z取负值 第4章自动喷水灭火系统 5 水箱设置高度计算要求 保证最不利喷头灭火所需的流量和压力 若高度不能满足 须设局部增压措施 其中 H 水箱与最不利喷头间的几何高差 mH2OH0 最不利喷头处所需的出流压力 mH2O h 水箱与最不利喷头间的水头损失 mH2O 第4章自动喷水灭火系统 4 3 2系统中各点流量及压力计算1 喷头流量计算式中 q 喷头流量 L min P 喷头工作压力 MPa K 喷头流量系数 标准喷头K 80 第4章自动喷水灭火系统 2 流量特性系数法计算各管段流量流量特性系数法 从作用面积内最不利点喷头开始 沿程计算各喷头的压力 出流量 各管段的累计流量及水头损失 直到将作用面积内的全部喷头计算完毕为止 以后流量不再增加 只计算沿程和局部水损 直至不同工况下的供水点处 特点 在系统中除最不利点喷头外的任一个喷头或任意4个喷头围合的保护面积的平均喷水强度均超过设计要求 供水设施按此流量和扬程设计 偏于安全 现行规范推荐此法 第4章自动喷