自动喷水灭火系统介绍及水力计算PPT课件

自动喷水灭火系统,介绍及水力计算,编制人：李全,1,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,目录,2,自动喷水灭火系统介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,3,自动喷水灭火系统介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,喷头采用闭式喷头，通过喷头的热敏感元件动作，控制系统的启动。,喷头采用开式喷头，通过雨淋阀的开启与关闭，控制系统的启动。,4,自动喷水灭火系统介绍,湿式喷水灭火系统,由闭式喷头、管道系统、湿式报警阀、报警装置和供水设施等组成。由于该系统在报警阀的前后管道内始终充满着压力水，故称湿式喷水灭火系统或湿管系统。火灾发生时，在火场温度的作用下，闭式喷头的感温元件温升达到预定的动作温度范围时，喷头开启，喷水灭火。水在管路中流动后，打开湿式阀瓣，水经过延时器后通向水力警铃的通道，水流中水力警铃发出声响报警信号，与此同时，水力警铃前的压力开关信号及装在配水管始端上的水流指示器信号传送至报警控制器控制室，经判断确认火警后启动消防水泵向管网加压供水，达到持续自动喷水灭火的目的。湿式喷水灭火系统具有结构简单、施工和管理维护方便、使用可靠、灭火速度快、控火效率高等优点。但由于其管路在喷头中始终充满水，所以应用受环境温度的限制，适合安装在室内温度不低于4，且不高于70能用水灭火的建、构筑物内。,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,5,自动喷水灭火系统介绍,干式喷水灭火系统,为了满足寒冷和高温场所安装自动灭火系统的需要，在湿式系统的基础上发展起来的。该系统是由闭式喷头、管道系统、干式报警阀、报警装置、充气设备、排气设备和供水设备等组成。其管路和喷头内平时没有水，只处于充气状态，故称之为干式系统或干管系统。干式喷水灭火系统的主要特点是在报警阀后管路内无水，不怕冻结，不怕环境温度高。因此，该系统适用于环境温度低于4和高于70的建筑物和场所。干式喷水灭火系统与湿式喷水灭火系统相比，因增加一套充气设备，且要求管网内的气压要经常保持在一定范围内，因此，管理比较复杂，投资较大。在喷水灭火速度上不如湿式系统来得快。,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,6,自动喷水灭火系统介绍,预作用喷水灭火系统（1）,预作用系统是将火灾自动探测报警技术和自动喷水灭火系统有机地结合起来，对保护对象起了双重保护作用。预作用系统由闭式喷头、管道系统、雨淋阀、火灾探测器、报警控制装置、充气设备、控制组件和供水设施部件组成。这种系统平时呈干式，在火灾发生时能实现对火灾的初期报警，并立刻使管网充水将系统转变为湿式。系统的这种转变过程包含着预备动作的功能，故称为预作用喷水灭火系统。非工作状态下，系统在雨淋阀之后的管道内，有不充气和充满低压气体两种情况，火灾发生时，安装在保护区的感温、感烟火灾探测器首先发出火警信号，控制器在将报警信号作声光显示的同时开启雨淋阀，使水进入管路，并在很短时间内完成充水过程，使系统转变成湿式系统，以后的动作与湿式系统相同。,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,7,自动喷水灭火系统介绍,雨淋灭火系统,雨淋灭火系统是由火灾探测系统、开式喷头、传动装置、喷水管网、雨淋阀等组成。发生火灾时，系统管道内给水是通过火灾探测系统控制雨淋阀来实现的，并设有手动开启阀门装置。雨淋喷水灭火系统采用开式喷头。只要雨淋阀启动后，就可以它的保护区内迅速地、大面积地喷水灭火，因此降温和灭火效果均十分显著；但其自动控制部分需有很高的可靠性，不允许误动作或不动作。,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,8,自动喷水灭火系统介绍,水幕系统,水幕系统（也称水幕灭火系统）是由水幕喷头、雨淋报警阀组或感温雨淋阀、供水与配水管道、控制阀及水流报警装置等组成的主要起阻火、冷却、隔离作用的自动喷水灭火系统。水幕系统的工作原理与雨淋喷水系统基本相同。所不同的是水幕系统喷出的水为水帘状，而雨淋系统喷出的水为开花射流。由于水幕喷头将水喷洒成水帘状，所以说水幕系统不是直接用来灭火的，其作用是冷却简易防火分隔物（如防火卷帘、防火幕），提高其耐火性能，或者形成防火水帘阻止火焰穿过开口部位，防止火势蔓延。,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,9,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,自动喷水系统喷头分类,易熔金属元件喷头,玻璃球喷头,按照感温原件分类,10,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,自动喷水系统喷头分类,闭式喷头,开式喷头,按照结构方式分类,11,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,玻璃球喷头动作,12,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,易熔元件喷头动作,13,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,喷头温级,14,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,闭式喷头应用场所,15,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,开式喷头及特殊喷头应用场所,16,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,湿式报警阀,当自动喷淋灭火系统的保护区域内发出火情时，火场环境温度升高时，闭式喷头上的玻璃球炸裂（或易融合金融化），喷头打开喷水灭火。此时由于湿式报警阀出口侧管网水压下降，形成压差，阀瓣组件打开，水源水不断补充管网灭火，同时水流也经密封环槽内的孔流入延迟器，并迅速充满，以一定水压冲击水力警铃发出连续的报警声，压力开关动作接通电触点，接通控制中心，以声、光报警，同时启动主供水泵进行消防灭火。,17,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,干式报警阀,干式报警阀用于干式喷淋报警灭火消防系统中，属于系统消防供水的报警及控制阀门，该系统一般应用于环境温度低于4的建筑物中，在伺应状态时，由系统管网中的压缩空气通过干式报警阀将消防压力水封于供水侧，当闭式喷头发生动作引起管网气压下降并达到一定值时干式报警阀打开，压力水通过阀进入系统管网灭火。,18,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,预作用报警阀,预作用装置是一种用于预作用灭火系统中,结合湿式报警阀和雨淋报警阀的特点、并配以气压维护装置、电控制柜组成的产品，具有调控、监测系统管网中充气气压值和开启雨淋报警阀进行供水灭火的功能。,19,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,雨淋报警阀,雨淋报警阀是用于消防雨淋、水雾和水幕等灭火系统中，可通过远程和紧急手动控制来实现阀门的开启，并进行报警的一种消防控制阀门，它是雨淋、水雾和水幕灭火系统中重要控制阀门。,20,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,水力警铃,主要用于湿式喷水灭火系统，宜装在报警阀附近(连接管不宜超过6m)。作用原理:当报警阀打开消防水源后，具有一定压力的水流冲动叶轮打铃报警。水力警铃不得由电动报警装置取代。,21,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,水流指示器,作用步骤:某个喷头开启喷水或管网发生水量泄漏时，管道中的水产生流动；引起水流指示器中桨片随水流而动作；接通延时电路后，继电器触电吸合发出区域水流电信号，送至消防控制室,22,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,压力开关,作用原理：在水力警铃报警的同时，依靠警铃管内水压的升高自动接通电触点，完成电动警铃报警，向消防控制室传送电信号或启动消防水泵。,23,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,延迟器,是一个罐式容器，安装于报警阀与水力警铃(或压力开关)之间。是用于防止由于水压波动原因引起报警阀开启而导致的误报。报警阀开启后，水流需经30s左右充满延迟器后方可冲打水力警铃。,24,自动喷水系统组件介绍,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,末端试水装置,安装在系统管网末端，管径为DN25mm。打开排水阀门相当于一个喷头喷水，即可观察到水流指示器和报警阀是否正常工作。,25,自动喷水系统工作原理,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,湿式自动喷水系统工作原理,26,自动喷水系统工作原理,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,干式自动喷水系统工作原理,27,自动喷水系统工作原理,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,预作用自动喷水系统工作原理,28,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,确定设置场所火灾危险等级,首先需根据规范自动喷水灭火设计规范GB50084附录A来确认设置场所火灾危险等级，详见右表:,29,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,消防水系统选型,1、环境温度不低于4，且不高于70的场所应采用湿式系统。2、环境温度低于4，或高于70的场所应采用干式系统。3、具有下列要求之一的场所应采用预作用系统:（1）系统处于准工作状态时，严禁管道漏水；（2）严禁系统误喷；（3）替代干式系统。4、其余系统选型可参考GB50084,30,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,设计基本参数,注1：装设网格、栅板类通透性吊顶的场所，系统的喷水强度应按本规范表5.0.1规定值的1.3倍确定。注2：干式系统的作用面积应按本规范表5.0.1规定值的1.3倍确定。,根据火灾危险等级，确定喷水强度与作用面积、喷头工作压力。,31,自动喷水系统水力计算,.,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,喷头布置,直立型、下垂型喷头的布置，包括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、喷头的流量系数和工作压力确定，并不应大于表7.1.2的规定，且不宜小于2.4m。,32,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,一、确定喷头间距,实例计算以湿式系统为例,对于一个建筑物，我们在确定了危险等级后，要根据建筑物的实际尺寸来确定喷头间距，如我们确定了一个建筑物为中危险级（如国家文物保护单位），也既喷水强度为6L/minm2由下图可知：,由图纸可以明白系统最不利点四个喷头ABCD围成的面积正方形ABCD的面积为S，只要保证S内的喷水强度不小于6L/minm2就满足规范要求；从图上看，在每个喷头的洒水量中有1/4的水量洒在S中，也就是S内的洒水量为一个喷头的洒水量；,33,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,34,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,由规范可知：标准喷头喷头流量系数K=80边墙型扩展覆盖喷头流量系数K=115快速响应早期抑制喷头流量系数K=200,由要保证S内的喷水强度不小于6L/minm2就满足规范要求可知：q/S=6L/minm2而S=L*L,当最不利点压力P=0.1Mpa时，L=3.65m=3.6m；当最不利点压力为0.05Mpa时，L=3.07m=3m,35,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,也就是说，在中危险级，也既喷水强度为6L/minm2时，喷头间距在3m3.6m之间布置。我们实际布置时，考虑喷头间距与建筑物尺寸的和谐，距离端墙保证不大于间距的一半。比如上图，我们保证喷头间距的均匀相等后，假如间距为3.00m，距离端墙为1.5m，如下图；,36,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,二、作用面积的确定,9.1.2水力计算选定的最不利点处作用面积宜为矩形，其长边应平行于配水支管，其长度不宜小于作用面积平方根的l.2倍。,按照上述规定，则该作用面积的实际长边长度应大于或等于15.17m；按照图所示应该在第5个与第6个喷头的中间位置偏向第6个喷头0.17m，如果不把第6个喷头划进来则小于规定；所以将第6个喷头划进来；这样实际的作用面积长边边长为18m；那么按照作用面积160m2则作用面积的短边至少应为160/18=8.89m。按照图纸看，8.89m的位置在第2行与第3行之间，现在我们取第2行与第三行中间，那么，短边为6m长；这样作用面积为6*18=108平方米；小于160平方米。不符合规范，少了52平方米，则应该把第三行划进来。这样短边为9m，这样围成的作用面积为9*18=162m2160m2符合规范要求；,37,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,下图我们确定了作用面积的周界，同时按照喷规表8.0.7中参考的管径进行了标注，这个标注只是暂时的，以后计算时要校核,38,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,三、最不利点喷头压力的确定,最不利点的喷头当然是节点1喷头，喷规规定：9.1.4系统设计流量的计算，应保证任意作用面积内的平均喷水强度不低于本规范表5.0.1和表5.0.5的规定值。最不利点处作用面积内任意4只喷头围合范围内的平均喷水强度，轻危险级、中危险级不应低于本规范表5.0.1规定值的85；严重危险级和仓库危险级不应低于本规范表5.0.1和表5.0.5的规定值。按照这个理念，由于喷头布置间距一样，只要最不利点喷头与其周围3个喷头围成的面积内喷水强度大于等于85%规范规定的喷水强度，则作用面积内的任何四个喷头都会满足这个要求，由此得出：,最不利点喷头压力可以确定消防水箱的高度，按照本例子P0.08Mpa，可得出消防水箱需比最不利点喷头竖向高度高出8米,39,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,三、水力计算,水力计算目的：计算出系统总流量和系统总的压力损失，来选择消防泵和合适的管径。要求：1、管路流速不大于5m/s经济流速(GB500849.2.1)2、节点11处压力不大于0.4Mpa(GB500848.0.5)忽略短立管的损失,40,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,使用表格：,表流速系数Kc,表管道比阻值A,表当量长度表（m）,41,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,按照逐点法计算，每个管件的水力损失都计算在管道中，为了方便计算，这里忽略了管件的局部损失，最后按照延程损失的20%计入。,计算：,1#喷头上述已经知道1#喷头的工作压力P1=0.08Mpa=8mH2o则，1#喷头流量Q1=q/60=71.554/60=1.193L/S。,2#喷头由于2#喷头的工作压力P2=P1+h1-2=8mH2o+1.863mH2o=9.863mH2o=0.099MPa则，2#喷头流量Q2=K（10P2）1/21/60=80*0.991/2*1/60=1.324L/S。,支管L2-3由于支管L2-3内的水流量Q2-3=Q1+Q2=1.193L/S+1.324L/S=2.517L/S则支管L2-3的水力损失h2-3=A*L*Q2=0.09386*3*2.5172=0.018Mpa=1.784mH2o支管L2-3内的管流速V2-3=Kc*Q=1.054*2.517=2.653m/s5m/s,42,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,3#喷头由于3#喷头的工作压力P3=P2+h2-3=0.099+0.018=0.116Mpa=1.16mH2o则，3#喷头流量Q3=K（10P3）1/21/60=80*1.161/2*1/60=1.439L/S。,支管L3-4由于支管L3-4内的水流量Q3-4=Q1+Q2+Q3=1.193L/S+1.324L/S+1.439L/S=3.956L/S则支管L3-4的水力损失h3-4=A*L*Q2=0.09386*3*3.9562=0.044Mpa=4.406mH2o支管L3-4内的管流速V3-4=Kc*Q=1.054*3.956=4.169m/s5m/s,4#喷头由于4#喷头的工作压力P4=P3+h3-4=0.116+0.044=0.161Mpa=16.1mH2o则，4#喷头流量Q4=K（10P4）1/21/60=80*1.611/2*1/60=1.689L/S。,支管L4-5由于支管L4-5内的水流量Q4-5=Q4+Q3-4=1.689L/S+3.956L/S=5.645L/S则支管L4-5的水力损失h4-5=A*L*Q2=0.04453*3*5.6452=0.043Mpa=4.257mH2o支管L4-5内的管流速V4-5=Kc*Q=0.796*5.645=4.493m/s5m/s,43,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,5#喷头由于5#喷头的工作压力P5=P4+h4-5=0.161+0.043=0.203Mpa=20.3mH2o则，5#喷头流量Q5=K（10P5）1/21/60=80*2.031/2*1/60=1.9L/S。,支管L5-6由于支管L5-6内的水流量Q5-6=Q5+Q4-5=1.9L/S+5.645L/S=7.545L/S则支管L5-6的水力损失h5-6=A*L*Q2=0.01108*3*7.5452=0.019Mpa=1.892mH2o支管L5-6内的管流速V5-6=Kc*Q=0.471*7.545=3.554m/s5m/s,6#喷头由于6#喷头的工作压力P6=P5+h5-6=0.203+0.019=0.222Mpa=22.2mH2o则，6#喷头流量Q6=K（10P6）1/21/60=80*2.221/2*1/60=1.987L/S。,支管L6-7由于支管L6-7内的水流量Q6-7=Q6+Q5-6=1.987L/S+7.545L/S=9.532L/S则支管L6-7的水力损失h6-7=A*L*Q2=0.01108*1.5*9.5322=0.015Mpa=1.510mH2o支管L6-7内的管流速V6-7=Kc*Q=0.471*9.532=4.490m/s5m/s,44,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,5#喷头由于5#喷头的工作压力P5=P4+h4-5=0.161+0.043=0.203Mpa=20.3mH2o则，5#喷头流量Q5=K（10P5）1/21/60=80*2.031/2*1/60=1.9L/S。,支管L5-6由于支管L5-6内的水流量Q5-6=Q5+Q4-5=1.9L/S+5.645L/S=7.545L/S则支管L5-6的水力损失h5-6=A*L*Q2=0.01108*3*7.5452=0.019Mpa=1.892mH2o支管L5-6内的管流速V5-6=Kc*Q=0.471*7.545=3.554m/s5m/s,6#喷头由于6#喷头的工作压力P6=P5+h5-6=0.203+0.019=0.222Mpa=22.2mH2o则，6#喷头流量Q6=K（10P6）1/21/60=80*2.221/2*1/60=1.987L/S。,支管L6-7由于支管L6-7内的水流量Q6-7=Q6+Q5-6=1.987L/S+7.545L/S=9.532L/S则支管L6-7的水力损失h6-7=A*L*Q2=0.01108*1.5*9.5322=0.015Mpa=1.510mH2o支管L6-7内的管流速V6-7=Kc*Q=0.471*9.532=4.490m/s5m/s,45,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,节点7由于P7=P6+h6-7=0.222+0.015=0.237Mpa=23.7mH2o则，节点7流量Q7=Q6-7=9.532L/S。当知道节点7的压力和流量时，我们继续求下2个支管。由于下两个支管的形状特征与第一个支管一样，这时我们可以把第一个支管看成一个大喷头，只不过它的K值与标准喷头K=80不同，那么我们就求出这个大喷头的K值既K1-7由于Q1-7=K1-7（10P7）1/21/60且Q1-7=Q7=9.532L/S；P7=0.237Mpa带入上式，得K1-7=371.4,这样下两个支管的特性系数K值均与K1-7=371.4相同，我们把图纸简化如右图：,46,自动喷水系统水力计算,自动喷水灭火系统介绍及水力计算,管路L7-8Q7-8=Q7=9.532L/S则h7-8=A*L*Q2=0.01108*3*9.5322=0.030Mpa=3.020mH2oV7-8=Kc*Q=0.471*9.532=4.490m/s5m/s这时，管流速已经接近经济流速了，一般这个时候就要将该段管径提高一级，将阻力和流速降下来，但为了使大家最后看到不合理的位置，所以我不改变规范建议的管径，继续计算下去。,节点8由于P8=P7+h7-8=0.237+0.030=0.267Mpa=26.7mH2o则，节点8流量Q8=K8（10P8）1/21/60=K1-7（10P8）1/21/60=371.4*2.671/2*1/60=10.121L/S,管路L8-9Q8-9=Q7+Q8=9.532L/S+10.121=19.653L/S则h8-9=A*L*Q2=0.002893*3*19.