自动喷水灭火系统

宾馆概况1.1建筑基本概况逸嘉宾馆地处山西省大同市的商业区附近，属于繁华地带，因此逸嘉宾馆人员较为密集。逸嘉宾馆为高层民用公共建筑，该宾馆共8层，全部位于地上，首层楼高4m，第二层至第八层每层楼高3.2m，总高度为26.4m。总建筑面积为6328.8m2，首层建筑面积为966.24m2，第二层至第八层标准层每层建筑面积为766.08m2，占地966.24m2，总体积为21025.152m3。首层为多功能服务大厅，第二层至第八层主要以客房为主。图1.1首层图图1.2标准层1.2其他条件大同市位于山西省最北端，地处温带大陆性季风气候区，受季风影响，四季鲜明。大同市气候干寒、多风，温差较大，年均气温6.4℃，一月零下11.8℃。最低温度零下29.2℃，七月平均气温21.9℃，最高温度为30℃。年降水量400至500毫米，初霜期为九月下旬，无霜期125天左右。1.3供水情况本建筑的消防用水主要由市政供水管网供给，管径为450mm，埋深为2m，市政供水管网完全可以满足逸嘉宾馆消防供水需求。2自动喷水灭火系统确定2.1灭火系统简介2.1.1自动喷水灭火系统我国自改革开放以来，国力增强，经济发展迅速，对于消防也越来越重视。在工程建筑中，自动喷水灭火系统以灭火率高、可靠性好、经济实用脱颖而出，得道人们的信任，在工程建筑中应用广泛。自动喷水灭火系统根据系统中喷头开闭形式的不同，分为闭式和开式自动喷水灭火系统两大类。闭式系统又分湿式系统、干式系统、预作用系统、重复启闭预作用系统等。开式系统又分雨淋系统、水幕系统等。1）湿式系统湿式系统是闭式系统中最基本的系统形式。主要由闭式喷头、水流指示器、湿式报警阀、压力开关等组件及末端试水装置和供水设施等组成。湿式系统是世界上使用时间最长、应用最广泛的一种系统，主要因结构简单，使用可靠，施工和维护管理方便，灭火及时，扑救和控火效率高，综合费用低，适用范围广。但是在使用时，因管网中有水，所以可能会发生泄露情况。系统适用环境适用于常年环境温度在4ºC至70ºC范围的能用水灭火的建筑物或构筑物内[6]。2）干式系统干式系统的配水管网中平时没有水，而是充满了有压气体。由闭式喷头、管道系统、干式报警控制装置、水流指示器、充气设备、排气设备和供水设施等组成。干式系统需增加一套充气设备，系统一次性投资高。干式系统管理复杂，维护费用也高。相比湿式系统，干式系统可减少管网渗漏造成的水渍损失，避免低温冻结和高温汽化的危险，不受环境温度制约。适用于常年环境温度低于4ºC或高于70ºC的能用水灭火的建筑物或构筑物内，或适用于采暖期长而建筑内无采暖的场所。3）预作用自动喷水灭火系统发生火灾时，火灾探测器报警后，自动控制系统控制阀门排气、充水，由干式转换为湿式系统。转换过程中含有灭火预备动作的功能，故称预作用系统。相比干式系统，预作用系统灭火效率更高。相对于湿式系统，干式系统克服了产生水渍的缺点，用于管道和喷头易于被损坏而产生误喷和漏水，造成严重水渍的场所。并且预作用系统可在早期报警和自动检测功能，能随时发现系统中的渗漏和损坏情况，从而提高了系统的安全可靠性。预作用系统可用于对自动喷水灭火系统安全要求较高或冬季结冰和不能采暖的建筑物内，也可用于不允许有误喷而造成水渍损失或系统处于准工作状态时，严禁管网漏水的建筑物中。4）雨淋系统雨淋灭火系统由火灾自动报警系统或传动管控制，自动开启雨淋报警阀和启动供水泵后，向开式洒水喷头供水的开式自动喷水灭火系统。系统灭火控制面积大，出水量大，灭火及时。由于开式喷头向系统保护区域内同时喷水，能有效地控制火灾，防止火灾蔓延，耗水量也较大。系统反应速度快，灭火效率高。喷头开启的时间比闭式系统短。系统适用于火灾水平迅速蔓延的场所，以及高度超过闭式喷头保护能力的空间，严重危险Ⅱ级的场所。工业和民用建筑空间高度超过8米的场所，且必须设计自动灭火系统的场所可设置雨淋系统。5）水幕系统水幕系统，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。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，防止火势蔓延。2.1.2气体灭火系统气体灭火系统是指平时灭火剂以液体、液化气体或气体状态存贮于压力容器内，灭火时以气体状态喷射作为灭火介质的灭火系统。并能在防护区空间内形成各方向均一的气体浓度，而且至少能保持该灭火浓度达到规范规定的浸渍时间，实现扑灭该防护区的空间、立体火灾。气体灭火系统常用气体为卤代烷、二氧化碳、七氟丙烷、IG541、气溶胶等。气体灭火系统优点是高效、无残留，电绝性高。缺点是会对环境造成破坏，容易破坏大气层，有的气体会有一定毒性。气体灭火系统主要应用与计算机房、UPS机房、发电机房、变配电放、档案馆、文物馆、美术馆等场所。2.2综合考虑社会、健康、安全及环境因素自动喷水灭火系统是一种具有工作性能稳定；灭火、控火效果好；经济实用；对环境污染小；维护管理方便等优点，的用途广泛的灭火系统。可用于公共建筑、工厂、商店、电气设备等场所。设计自动喷水灭火系统主要有下面几个方面的原因。1）社会因素随着时代的发展，建筑行业也发展迅速，这就可能发生以下情况：建筑物密集，火灾发生时连锁效应使火灾范围扩大，损失加重；火灾发生在工厂中，引发化学物质爆炸；火灾发生在高层建筑或超高层建筑中，灭火困难，救援困难等情况。无论那种情况发生，都会造成社会动荡，引发人民议论。在一定程度上会影响社会的发展，所以从这个方面来说，自动喷水灭火系统是非常有意义的。自动喷水灭火系统在一定程度上，抑制火灾的发展与产生，可以很大程度上的减小火灾发生的可能与损失，为火灾救援的时间，增加人员存活可能性。有效的火灾控制有利于社会发展和人民生活的安定。并且研发新的消防用品，可以刺激社会的创新意识，有利于科学技术的进步与发展。2）健康、安全因素自动喷水灭火系统的设计，有利于保护人民财产安全。在火灾发生时，大多数的人员死亡并非是烧死的，而是死于有毒烟雾和窒息。中毒死亡之中的多数原因是因为一氧化碳。在窒息死亡中因为火灾发生消耗大量氧气，供给呼吸减少最后缺氧而死。在火灾中还有一些则是死于热辐射。自动喷水灭火系统不仅可以扑灭火灾，还可以起到降低环境温和稀释有毒气体的作用。火灾发生初期，自动喷水灭火系统就可以扑灭火灾或者抑制火灾扩大，因此自动喷水灭火系统可以有效的减少火灾死亡，有效的保护人民财产安全，和人员健康。3）环境因素随着时代发展，在房屋建设和装修中化工产品大量应用。这就导致在火灾发生时，会产生大量的有毒气体，并且如果燃烧不完全也会产生污染环境的有毒气体，对周围环境造成污染。有毒气体在空中随着降雨落下，会对周围的水体造成污染，破坏水中的生态环境，人类饮用也会对人体造成危害。在火灾中燃烧产生最多的气体为二氧化碳，二氧化碳的排放会加剧温室效应。燃烧也会危害周围的建筑物扩大火势。如果不加以控制，会对周围环境造成不可逆转的危害。所以自动喷水灭火系统的设计可以减少或降低，在火灾中有毒气体的产生，减小火灾发生时对周围环境的污染。逸嘉宾馆地处山西省大同市的商业区附近，逸嘉宾馆地处山西省大同市的商业区，宾馆平时的人流量较大，并且宾馆内的可燃物较多，周围的人员密度较大，周围建筑也比较多，一旦发生火灾如果控制不及时将会发生很严重的后果。并且宾馆内的大多数的物品含有许多的化学物质，燃烧后可能产生许多对人体有毒有害的物质，并且还会污染环境，很可能会对环境造成不可逆转的损失。所以进行自动喷水灭火系统的设置是非常有必要的。这样可以在火灾发生的初期就可以避免火势扩大，减少了生命和财产损失，保护人民安全。2.3灭火系统确定本次设计主要是针对逸嘉宾馆的消防设计。本次设计选用自动喷水灭火系统主要有以下几个方面。一是宾馆人员密集，如果应用气体灭火系统，一旦发生火灾，气体灭火系统排出的气体的密度一般比氧气大，所以会造成下部氧气浓度下降，不利于人员逃生；二是宾馆内的主要可燃物为，木制材料以及被子一类的布类材料，选择自动喷水灭火系统完全可以达到灭火要求。三是相对于气体灭火系统来说，自动喷水灭火系统更加经济实用，并且维护费用较低，更加安全可靠。从环境保护来说，使用自动喷水灭火系统可以减少对环境的污染，并且灭火剂容易获得。从以上几个方面的原因所以本次对逸嘉宾馆的消防设计主要应用自动喷水灭火系统。由于自动喷水灭火系统根据系统中喷头开闭形式的不同，分为闭式和开式自动喷水灭火系统两大类。开式自动喷水灭火系统根据喷头形式和使用的目的不同，可分为雨淋系统、水幕系统、水喷雾系统。雨淋系统主要提供整体保护的系统。适用于平面灭火，以及严重危险级别的建筑物内。水幕系统则是不直接用于灭火，起到冷却简易防火分隔物，提高耐火性能，防止火势蔓延扩大的作用。水喷雾灭火系统与雨淋系统基本相似，适用于固体火灾/电器火灾闪电高于60度的液体火灾。开式自动喷水灭火系统主要应用于厂房等空间较大的平面灭火场所，本次设计主要是针对宾馆的民用建筑，一般的房间不是很大，所以相对来说应用闭式系统则较为经济实用。干式系统相对于湿式系统来说统报警阀后管网无水，可减少管网渗漏造成的水渍损失，但是干式系统常年环境温度低于4ºC或高于70ºC的能用水灭火的建筑物或构筑物内。但是前期投入费用高，需要增加一套专门的充气稳压系统，后期的维护和管理要求相对要高，并且灭火率相对低，影响灭火速度。湿式系统与其他喷水灭火系统相比，预作用系统将电子技术和自动化技术结合起来，同时具备干式系统和湿式系统的特点，由于其独特的功能和特点，克服了干式系统控火灭火率低、湿式系统产生水渍的缺陷；可以代替干式系统提高灭火速度和效率，也可代替湿式系统，用于管道和喷头易于被损坏而产生误喷和漏水，造成严重水渍的场所。虽然克服了湿式系统和干式系统的缺点，并且前期投入费用高，需要增加一套专门的充气稳压系统，后期的维护和管理要求相对要高。预作用系统投入更高，对于一般宾馆来说并不适合。结构简单，施工和维护管理方便，使用可靠，灭火及时，扑救和控火效率高，建设投资少，管理费用低。虽然由于系统管网中充有压水，当系统渗漏时会损毁建筑装饰和影响建筑的使用。但是宾馆内系统渗漏造成的影响较小。所以综合比较本次设计选择湿式系统。2.4设计执行依据本次设计主要依据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2017）和《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）等规范来进行设计。2.5防火分区的划分依据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）规定，高层建筑内应采用防火墙等划分防火分区，划分防火分区的最大允许面积如表2.1所示。表2.1不同耐火等级建筑的防火分区最大允许建筑面积名称耐火等级防火分区的最大允许面积（m2）高层民用建筑一、二级1500单、多层民用建筑一、二级2500三级1200四级600地下或半地下建筑（室）一级500本设计建筑为高层民用公共建筑物，其耐火等级为一级，查表可知，根据表2.1划分防火分区的最大允许面积为1500m2[1]，依据以上规定进行防火分区划分，每层为一个防火分区。竖向防火分区是指用耐火性能较好的楼板及窗间墙（含窗下墙），在建筑物的垂直方向对每个楼层进行的防火分隔。根据相关规定，可将一个楼层划分为一个区域。2.6本章小结本章主要介绍了气体灭火系统自动喷水灭火系统的优缺点，并且通过各个方面对比，确定逸嘉宾馆选择湿式自动喷水灭火系统。并且介绍了自动喷水灭火系统在设计时所考虑相应因素。然后介绍了本次设计所参照的法律法规。最后进行平面分区与竖向分区。3自动喷水灭火系统设计3.1建筑物性质和火灾危险等级3.1.1建筑物性质根据表3.1内容所示，逸嘉宾馆总高度为26.4m，楼层最大面积966.24m2。因此确定该建筑为多层民用公共建筑物。表3.1民用建筑的分类名称高层民用建筑单、多层民用建筑一类二类住宅建筑建筑高度大于54m的住宅建筑（包括设置商业服务网点的住宅建筑）建筑高度大于27m，但不大于54m的住宅建筑（包括设置商业服务网点的住宅建筑）建筑高度不大于27m的住宅建筑（包括设置商业服务网点的住宅建筑）公共建筑1.建筑高度大于50m的公共建筑2.任一楼层面积1000m2的商店、展览、电信、邮政、财贸金融建筑和其他多种功能组合的建筑3.医疗建筑、重要公共建筑4.省级及以上的广播电视和防灾指挥调度建筑、网局级和省级电力调度建筑5.藏书超过100万册的图书馆、书库除一类高层公共建筑外的其他高层公共建筑1.建筑高度大于24m的单层公共建筑2.建筑高度不大于24m的其他公共建筑

3.1.2火灾危险等级划分根据表3.2的规定确定逸嘉宾馆的危险等级为中危险级Ｉ级。表3.2设置场所火灾危险等级举例火灾危险等级设置场所举例轻危险建筑高度为24m及以下的旅馆、办公楼；仅在走道设置闭式系统的建筑等中危险Ⅰ级1）高层民用建筑：旅馆、办公楼、综合楼、邮政楼、金融电信楼指挥调度楼、广播电视楼等。2）公共建筑（含单多高层）；医院、疗养院；图书馆（书库除外档案馆、展览馆（厅）；影剧院、音乐厅和礼堂（舞台除外）及其他娱乐场所；火车站和飞机场及码头的建筑；总建筑面积小于5000m2的商场、总建筑面积小于1000m2的地下商场等。3）文化遗产建筑；木结构古建筑、国家文物保护单位等。4）工业建筑：食品、家用电器、玻璃制品等工厂的备料与生产车等；冷藏库、钢屋架等建筑构件。Ⅱ级1）民用建筑：书库、舞台（葡萄架除外）、汽车停车场、总建筑面积5000m2及以上的商场、总建筑面积1000m2及以上的地下商场、净空高度不超过8m、物品高度不超过3.5m的自选商场等。2）工业建筑：面貌麻丝及化纤的纺织、织物及制品、木材木器及胶合板、谷物加工、烟草及制品、饮用酒（啤酒除外）、皮革及制品、造纸及纸制品、制药等工厂的备料与生产车间。严重危险Ⅰ级印刷厂、酒精制品、可燃液体制品等工厂的备料与车间、净空高度不超过8m、物品高度超过3.5m的自选商场等。3.1.3耐火等级耐火等级主要由组成建筑物的构件的燃烧性能和耐火极限来确定，是衡量建筑物耐火程度的分级标度。影响耐火等级选定的因素有：建筑物的重要性、使用性质和火灾危险性、建筑物的高度和面积、火灾荷载的大小等因素。建筑耐火等级划分为一、二、三、四级；一级最高，耐火能力最强；四级最低，耐火能力最弱。民用建筑的耐火等级应根据其建筑高度、使用功能、重要性和火灾扑救难度等确定，并应符合下列规定：单层、多层重要公共建筑和二类高层建筑的耐火等级不应低于二级。逸嘉公寓为多层民用建筑，并且处于商业区，周围建筑较多，人员密集，所以耐火等级确定为一级。3.2确定设计技术数据民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数不应低于表3.3的规定。表3.3民用建筑和工业厂房的自动喷水灭火系统设计参数设置场所危险等级喷水强度/L·min-1·m-2作用面积/m2轻危险级4160中危险级Ⅰ级6Ⅱ级8严重危险级Ⅰ级12260Ⅱ级16注：系统最不利点处喷头的工作压力，不应低于0.05MPa。由表3.3可得出，逸嘉宾馆为二类民用建筑，危险等级为中危险级Ｉ级，因此设计喷水强度qu=6.0L/min·m2；设计作用面积A=160m2；最不利点处喷头工作初选为P0=0.1MPa。

3.3喷头形式及布置喷头是自动喷水灭火系统的主要组件。自动喷水灭火系统的火灾探测性能和灭火性能主要体现在喷头上。喷头在火灾时的作用过程首先是探测火灾，然后是在保护面积上进行布水以控制和扑灭火灾。3.3.1喷头的类型根据喷头是否有热敏元件封堵可把喷头分为闭式喷头和开式喷头。喷头口有堵水阀片的为闭式喷头，无阀片的为开式喷头。并且按照不同的公称动作温度的不同又分成不同等级；还可以根据喷头按溅水盘的形式和安装位置进行分类，分为分直立型、下垂型、边墙型和吊顶型喷头；或者按照喷头按热敏元件的反应快慢分标准响应型喷头、特殊喷头和快速响应型喷头；还可以以最大保护面积不同分标准喷头和扩大覆盖面喷头；还有一些其他的特殊喷头，如自动启闭洒水喷头、大水滴洒水喷头等。表3.4各种类型喷头适用场所喷头类型适用场所闭式喷头玻璃球洒水喷头适用于宾馆等美观要求高和具有腐蚀性场所易熔合金洒水喷头适用于外观要求不高，腐蚀性不大的工厂、仓库和民用建筑直立型洒水喷头适用安装在管路下面经常有移动物体的场所、尘埃较多的场所下垂型洒水喷头适用于各种保护场所边墙型洒水喷头安装空间狭窄，通道装建筑吊顶型洒水喷头属装饰型喷头，可安装于旅馆、客厅、餐厅、办公室等建筑普通型洒水喷可直立、下垂安装，适用于有可燃吊顶的房间干式下垂型洒水喷头专用于干式喷水灭火系统的下垂型喷头

续表3.4各种类型喷头适用场所喷头类型适用场所特殊喷头自动启闭洒水喷头具有自动启闭功能，凡需降低水渍损失的场所均适用快速反应洒水喷头具有短时启闭功能，凡要求启动时间短的场所均适用大水滴洒水喷头适用于高架库房等火灾危险等级高的场所扩大覆盖面洒水喷头喷水保护面积可达30～36m2，可降低系统造价3.3.2喷头形式及布置喷头选择应根据被保护建筑物或场所的实际情况和要求来合理选择，如安装地点的几何形状、结构特点、最高环境温度、腐蚀情况及美观要求等。表3.5几种类型喷头的技术性能参数喷头喷头公称直径/mm动作温度/℃和颜色玻璃球喷头易熔元件喷头闭式喷头10、15、2057-橙、68-红、79-黄93-绿、141-蓝、182-紫红、227-黑、260-黑、343-黑57～77-本色80～107-白121～149-蓝163-191-红204～246-红260～302-橙320～343-黑开式喷头10、15、20--水幕喷头6、8、10、12.7、16、19--

表3.6流量特性系数喷头公称直径/mmK1057158020115闭式系统的喷头，其公称动作温度宜高于环境最高温度30℃，因此闭式喷头的动作温度为57℃。由于宾馆内顶棚有石膏板装饰，因此喷头选用下垂型，公称直径为15mm，其喷头流量系数为K=80。1）每只喷头的流量可按下式计算：（3.1）式中：q—每只喷头的n流量，L/min；Kp—喷头流量特性系数；为喷头工作压力，MPa。将=0.10，=80代入上式得2）喷头的布置间距：（3.2）式中：d—喷头的布置间距；q—喷头的排水量，L·min-1；qu—喷水强度，L·min-1·m-2。将q=80L/min，qu=6L·min-1·m-2代入上式得d=3.65m本次设计主要应用矩形布置。根据表3.7中数据以及计算结果，可知按矩形布置，同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距取为4m，喷头与端墙的最大距离为1.8m。根据房间实际尺寸，喷头间距取3.04m，排与排之间距离为3.6m.喷头与墙之间最大距离为1.8m，最小为1.04m。表3.7相邻喷头及配水支管的最大间距喷水强度/L·min-1·m-2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一只喷头的最大保护面积/m2喷头与端墙的最大距离/m44.44.520.02.263.64.012.51.883.43.611.51.7≥123.03.69.01.53.4报警阀组湿式报警阀组是只允许水单方向流入喷水系统并在规定流量下报警并启动消防泵的一种单向阀组。主要由湿式报警阀、水力警铃、压力开关、延迟器、控制阀等组成。报警阀具有三个基本作用：第一，接通或切断水源，即在系统动作前，它将管网与水流隔开，避免用水和可能的污染，当系统开启时，报警阀打开，接通水源和配水管；[6]第二，输出报警信号，即在报警阀开启的同时，部分水流通过阀座上的环形槽，经信号管道送至水力警铃，发出音响报警信号；[6]第三，对于湿式系统还可防止水流倒回水源。[6]3.5管网布置与管径确定3.5.1管网布置管网主要分为分类报警阀前的管网和报警阀后的管网。报警阀前的管网主要有两种布置形式环状管网和枝状管网。报警阀后的管网分为枝状管网、环状管网和格栅状管网。枝状管网又分为侧边末端进水、侧边中央进水、中央末端进水和中央中心进水4种形式。管网选择可以根据危险等级来确定：1)轻危险等级宜采用枝状管网中的任何一种管网形式。[2]2)中危险Ⅰ级宜采用枝状管网的侧边中心和中央中心2种管网形式。[2]3)中危险Ⅱ级宜采用枝状管网的侧边中心或中央中心和环状管网。3种管网形式。[2]4)严重危险等级和仓库危险等级宜采用环状管网或格栅状管网。同时在下式系统和预作用系统不宜采用格栅状管网。逸嘉宾馆为中危险Ⅰ级，并且根据实际情况本次设计选择中央末端供水。[2]3.5.2管径确定根据表3.8进行管径选择。表3.8轻、中危险等级系统中配水支管、配水管控制的标准喷头数公称直径/mm控制的标准喷头数/只公称直径/mm控制的标准喷头数/只轻级中级轻级中级251165181232338048324044100-6450108

3.6管网水力计算3.6.1水力计算1）作用面积内喷头数的确定作用面积内的喷头数是确定公式：（3.3）式中：N—作用面积内的喷头的数量，个；A—相应危险等级的作用面积，m2；As—喷头保护面积，m2。根据公式可以确定不同危险等级中作用面积内的所需最小喷头数量。表3.9作用面积内采用标准喷头的最大保护面积时的喷头数量危险性等级作用面积/m2标准喷头的最大保护面积/m2作用面积内计算喷头的数量/个计算数量取整数数量轻1602088中Ⅰ16012.512.813中Ⅱ16011.513.914严重Ⅰ，Ⅱ260928.929仓库Ⅰ200922.223仓库Ⅱ300933.334仓库Ⅲ260928.929由QUOTEA表3.9知，作用面积内喷头的数量最少为13个。2）标准喷头的保护面积的确定喷头的最小保护面积与喷头的最小工作压力有关。在保证喷水强度的情况下，不同危险等级的最小保护面积是最小工作压力下的最大保护面积。喷头的工作压力根据相关规定要大于0.05MPa。因此可以得出不同危险等级的最小保护面积。如表3.10所示。表3.10各危险等级的标准喷头在允许最小压力下的保护面积危险性等级轻中Ⅰ中Ⅱ严重Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ；仓库Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ标准喷头最小保护面积/m214.149.437.075.76根据相关规定，喷头最大保护面积为160m2；由表3.10知，喷头的最小保护面积为9.43m2。喷头保护面积：3）作用面积形状的确定根据最不利面积可以确定作用面积的形状。通过水利计算的作用面积最好为正方形，当最不利作用面积为矩形时其长边应平行于配水支管，且不宜小于作用面积平方根的1.2倍。最不利作用面积为矩形作用面积的长边的计算公式：（3.4）式中：Lmin—作用面积长边的最小长度,m。根据式作用面积的长边：支管上喷头数量：根据实际情况每排喷头数量为5个，所以取5个，因此实际长度为：作用面积的短边的计算公式：（3.5）式中：B—作用面积的短边，m；L—经计算确定的作用面积长边值，m。根据式作用面积的长边可知短边：根据短边长度计算支管个数：根据计算，支管排数取2排，保护面积为：需增补喷头数量：取5个，则实际作用面积：符合规范要求。4）最不利作用面积的位置最不利作用面积通常为供水量最大处，即水力条件最不利处。本次设计最不利面积位于顶层最左面。3.6.2最不利点压强验证初算最不利点处喷头流量：（3.6）式中：—初算最不利点处喷头流量，L/min；η—取0.85；根据公式可以得出：初算最不利点处喷头压强公式：式中：——最不利点处喷头压强，MPa；根据公式可以得出：因为，所以喷头压强取0.05MPa。则最不利点处喷头流量：（3.7）3.6.3管道的水力计算图3.11最不利面积（3.8）式中：i—管道单位长度的水头损失，MPa/m；dj—管道计算内径，mm；qg—管道设计流量，L/min；Ch—海曾—威廉系数，见表3.7。根据表3.12本次设计主要应用镀锌钢管所以Ch值取120。 表3.12不同类型管道的海澄—威廉系数管道类型Ch镀锌钢管120铜管、不锈钢管140涂覆钢管、PVC—C管150根据表3.13可知不同管件和阀门当量长度。表3.13管件和阀门当量长度管件直径/mm管件名称管件名称25324050708010012515045°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碟阀———1.82.13.13.72.73.1闸阀———0.30.30.30.60.60.9止回阀1.52.12.73.44.34.96.78.39.8异径弯头32/2540/3250/4070/5080/70100/80125/100150/125200/1500.20.30.30.50.60.81.11.31.6U形过滤器12.315.418.524.530.836.84961.273.5Y形过滤器11.21416.822.42833.646.257.468.6

表3.14管道计算内径对照表公称直径（mm）253240506580100150管道计算内径（mm)27.335.441.352.768.180.9106.3159.0根据图3.11进行计算。A节点流量；A—B沿程损失；=0.0046B节点压力；B节点流量；59.13B—C沿程损失；=0.0049C节点压力；0.0546+0.0049=0.0596C节点流量；C—F沿程损失；F节点压力；F节点流量；假设压力为0.05MPa，可记作，可求出F—G沿程损失；0.00932G节点压力；G节点流量；G—H沿程损失；0.01148H节点压力；H节点流量；H—I沿程损失；0.02829I—J沿程损失；0.02001J—K沿程损失；0.00298根据上述计算过程可得表3.15；表3.15各节点水力计算结果管段公称直径DN（mm）管道计算内径dj（mm）起点压力Pi（MPa）洒水喷头流量qi（L/min）管段流量qg（L/min）管道流速v（m/s）水力坡降i（kpa/m）管道长度L（m）当量长度l（m）水头损失h（MPa）A~B2527.30.0556.5756.571.611.52563.040.0046B~C3235.40.054659.1339115.70391.961.61743.040.0049C~F3235.40.059661.7374177.44133.003.56760.750.0027F~G5052.70.0622296.9391297.93912.281.33193.603.40.0093G~H6568.10.0716615.3466616.34662.821.47133.604.20.0115H~I8080.90.0830958.3394959.33943.111.443314.405.20.0283I~J100106.30.1131195.66271196.66272.250.574927.906.90.0200J~K150159.00.13131196.66271197.66271.010.080926.4010.40.0030K0.13431198.6627总水头损失0.08433.6.4减压孔板设置减压孔板的工作原理是对液体的动压力进行减压。高层建筑由于层数较多，高层和低层所承受的静水压力不一样。出水时，低层的水流动压力比高层的水流动压力大很多。扑救火灾时，低层消防水带往往爆裂，本系列减压板对水流的动压力具有减压功能。当流动的水经过减压孔板时，由于局部的阻力损失，在减压孔处产生压力降，从而满足消火栓的出口压力及流量的需要。1）应设在直径不小于50mm的水平直管段上，前后管段的长度均不宜小于该管段直径的5倍[2]；2）孔口直径不应小于设置管段直径的30%，且不应小于20mm[2]；3）应采用不锈钢板材制作[2]；4）减压孔板与地面垂直的轴线的上边缘和下边缘应各设置一个Φ10mm的小孔，作为排气和泄水用[2]；（1）为克服喷水不均匀性所设置的减压装置宜采用减压孔板，不宜采用减压阀。由于减压阀需要在阀前加设过滤器，因此只适合用在湿式报警阀前对喷淋系统进行竖向分区的减压[2]；（2）减压孔板主要用来克服由几何高差和喷淋立管水头损失造成的喷淋系统竖向的喷水不均匀性，其位置设在各层配水管或配水干管的起点端，一般设在安全信号阀之后[2]；（3）配水支管上不宜设置减压孔板。因为规范规定，减压孔板应设置在直径不小于50毫米的水平管段上，若配水支管直径大于等于50毫米，则该支管上的喷头一般较多。3.6.5消防水泵选择消防水泵扬程或系统入口的供水压力可按照下式计算：（3.9）式中；水泵扬程或系统入口的供水压力（）；管道沿程和局部水头损失的累计值（）；最不利点处喷头的工作压力（）；最不利点处喷头与消防水池的最低水位之间的高程差（）；从消防水池吸水时，取0；本次设计系数取1.3，消防水泵的扬程为；根据计算可知：在本设计中所需消防水泵的最小扬程为0.424、最小流量为19.93L/s。根据《自动喷水灭火系统设计规范》规定：采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，宜设置独立的消防水泵，并应按一用一备或而用一备及最大一台消防水泵的工作性能设置备用泵。当与消火栓系统合用消防水泵时，系统管道应在报警阀前分开[2]。因此本设计中，选用XBD4.6/25-80(100)型水泵两台，具体参数如表3.16所示。表3.16消防水泵参数表型号流量Q

/L·s-1出口压力/

MPa转速

/r·min功率

/KW效率

/%XBD4.6/25-80(100)250.46290022743.6.6高位水箱设置1）高位水箱有效容积（3.10）高位水箱供水时间为10min，则有效容积：根据相关规定高层民用建筑消防水箱最少为18m3。所以消防水箱容积为18m3[2]。2）水箱高度设高位水箱高度为X，则（3.11）式中：X——高位水箱高度，mH2O；P0——最不利点处喷头的工作压力，mH2O；∑PP——自动喷水灭火系统的管道沿程水头损失和局部水头损失的总和，mH2O；Hk——报警阀的压力损失；湿式报警阀的压力损失取值0.04MPa，水流指示器的压力损失取值0.02MPa。根据公式可得:本建筑高为26.4m，所以符合规定。3.6.7消防水池设置消防水池有效容积（3.11）式中：V——消防水池有效容积，m3；Qpj——建筑物内各种水消防灭火的设计流量，m3/h；Ti——建筑物内各种水消防灭火的火灾延续时间，h；Qb——在火灾延续时间内可连续补充的水量，m3/h；Tb——民用建筑物内各种水消防灭火延续时间的最大值，h。消防水池供水时间为1h，则有效容积消防水池的有效容积应根据计算确定，但不应小于100m3，因此消防水池容积取100m3[2]。3.6.8水泵接合器设置水泵接合器是自动喷水灭火系统的一个重要组成部分，是一种临时供水设施。其主要的作用是在消防水泵发生故障，或者火势较大，需求水量远大于设计流量时，通过水泵接合器可以将水加压供给管网。水泵接合器其数量应按室内消防用水量确定，每个水泵接合器的流量应按10～15L/S计算。当室内消防流量小于等于20L/s时，水泵接合器设计流量为10L/s；当室内消防流量大于20L/s时，水泵接合器设计流量为12L/s。水泵接合器的数量为：（3.12）式中：N——水泵接合器的数量，个；Q——室内消防用水量，L/s；q——水泵接合器设计流量，L/s。本设计系统流量为Qs=19.93L/s,小于20L/s。所以水泵接合器流量设定为10L/s。N=19.93÷10=1.993，所以选用2个水泵接合器。3.7自动喷水灭火系统安全管理维护管理是自动喷水灭火系统能否正常发挥作用的关键环节。灭火设施必须在平时的精心维护管理下才能发挥良好的作用。正确地维修、检测和保养是保证自动喷水灭火系统正常工作的必由之路。1）系统巡查自动喷水灭火系统巡查主要是针对系统组件外观、现场运行状态、系统检测装置工作状态、安装部位环境条件等实施的巡查。日常巡查主要是对喷头、报警阀组、充排气设备、末端试水装置等设备进行目测检查。检查系统及其组件外观、阀门启闭状态、用电设备及其控制装置工作状态和压力监测装置工作情况。日常巡查要求公司组织每日进行。2）系统周期性检查维护系统的周期性检查是按照相关法律的要求，建筑的使用管理单位应定期对自动喷水灭火系统的组件、系统等。按照相应的消防技术标准进行检查、测试。在检查中，如若发现故障，设备损毁，或达到使用期限的物品等问题，应立即报告，并且在有人监督，并且有相应的防范措施下进行维修，或者更换。系统的周期性检查维护主要分为月检查、季度检查和年度检查。月检查主要是对消防水泵启动运行测试；喷头完好状况、备用量及异物清除等检查；系统阀门状态及其铅封、锁链是否完好；消防气压给水设备的压力；消防水池、消防水箱的水位以及消防用水不被挪用的技术措施检查等方面进行检查。根据不同的组件与系统，所采用的检查方式也有所不同。对于一些组件的运行情况需要手动测试，还有一些组件则采用观察检查即可。如果发现问题，及时上报，对于损坏组件进行维修或者更换。对于报警阀组的试水阀放水及其启动性能测试和室外阀门井中的控制阀门开启状况及其使用性能测试的问题则需要每个季度进行一次检查。这部分主要检查阀门密封状况；以及系统的测试等问题。发现问题立刻上报进行维修。年度检查主要针对水源供水能力测试；水泵接合器通水加压测试；储水设备结构材料检查；过滤器排渣、完好状态检查；系统联动测试等。发现问题立即解决。3）系统年度检测系年度检测是企业单位根据相关标准，自身或者聘请具有相关资质的单位，每个年度定期功能性检查和测试。年度检测更加全面系统，更加直观对系统进行了解，发现问题及时改进。4）统的故障与应急处理自动喷水灭火系统在运行过程中会发生故障。如果发生故障，对于故障的应急处理以及事故原因的分析尤为重要。如果系统发生故障只有有效分析其原因，才能找出更加有效的解决办法。并且在此过程中的应急处理，可以有效保证系统恢复正常和故障期间发生火灾的处理方法可以有效的减少损失。3.8本章小结本章主要，确定了建筑物的性质、火灾危险等级和耐火等级。然后确定相应的技术参数。然后进行喷头选择以及喷头布置，考虑房屋情况选定矩形布置，排与排之间为3.6m，喷头之间为3.04m。之后进行管网布置。进行水利计算，确定水泵型号、水箱容积、水池容积和水本接合器型号个数。说明安全管理的要求。4软件模拟及优化4.1软件简介PipeFlowExpert是一款管道系统水力建模，设计和分析复杂管路网络的专业的软件。能够快速对管路中的水流进行模拟仿真，尤其适用于管流和压力需要平衡的情形，可以帮助用户对模型快速进行制作。它易于使用且具有在同类软件中最好的用户界面，便于绘制各种管道系统，这些系统中可以包括多个容器、泵、附件、阀门、流量控制阀、减压阀、背压阀等部件。4.2建筑参数山西省大同市逸嘉宾馆楼层总高度为26.4m，首层建筑面积为966.24m2，标准层每层建筑面积为766.08m2。利用PipeFlowExpert软件，对每层的作用面积进行校核，保证每个作用面积的水流速小于10m/s，对于水流速超过10m/s的管径，可以适当的加粗管径或加入减压阀限制流速。且要求入水口压力不超过0.4MPa。4.3建立水利管网系统模型4.3.1软件验证基本步骤（1）将软件由2D模式切换为3D模式.（2）调整相应单位，和管道材质.（3）根据CAD图纸在软件中进行布置。（4）根据相应的长度、高度和管径大小对相应部分进行修改。（5）在相应部分加入配件，设置对应数值。（6）完成布置进行软件模拟。

4.3.2最不利面积管网校验图4.1最不利面积喷头布置图最不利作用面积管网水力计算与软件模拟数据对比如下表。表4.2水力计算与软件模拟数据对比管径计算流速m/s模拟流速m/s节点计算压力KPa模拟压力KPaA-B1.6102.001A5068.070B-C1.9602.239B54.676.620C-F3.0003.633C59.685.190E-D1.6102.139E5077.880D-F1.9602.521D54.687.620F-G2.2802.730F62.299.450G-H2.8203.881G71.6107.720H83121.360由表4.2可知模拟计算与设计计算有一定的差距，计算最不利点的压力为0.050MPa，经过软件模拟的压力为0.06807MPa，有0.01807MPa的误差，节点H的模拟压强为0.12136MPa，并且各管段流速均小于5m/s符合要求。4.3.3顶层管网校验逸嘉宾馆顶层面积为766.08m2，分为四个作用面积，分别对不同的作用面积进行模拟，结果如表4.3所示。表4.3顶层管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa最不利作用面积153.9660.0680.121第二作用面积184.3090.0860.144第三作用面积164.6070.1070.164第四作用面积154.8280.1190.181逸嘉宾馆顶层每个作用面积中喷头数都大于等于15个；最大流速皆<5m/s；最不利出水点压力>0.05MPa；最大入口压力<0.4MPa。经过软件模拟符合规定。4.3.4首层管网校验逸嘉宾馆首层面积为966.24m2，分为五个作用面积，管网布置如图4.4所示。分别对不同的作用面积进行模拟，结果如表4.5所示。图4.4首层管网布置图分别对不同的作用面积进行模拟，结果如表4.5所示。表4.5首层管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积156.0470.1600.284第二作用面积186.8070.2170.361第三作用面积167.1110.2630.394第四作用面积157.1680.2680.402第五作用面积245.5790.1090.248逸嘉宾馆首层每个作用面积中喷头数都大于等于15个；最大流速>5m/s，由于管径过小导致，换用更大管径；最不利出水点压力>0.05MPa；由于部分最大入口压力>0.4MPa，则在其位置加入减压孔板调节压力，使压力稳定于0.3MPa。优化后的管网数据如表所示。

表4.6首层优化后管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积153.9280.1240.208第二作用面积184.4690.1780.270第三作用面积164.6720.2110.295第四作用面积154.7010.2140.300第五作用面积244.5950.0820.1874.3.5其他层管网校验图4.6标准层管网布置图逸嘉宾馆二层到七层布置相同面积为766.08m2，每层分为四个作用面积，管网布置如图所示。分别对不同层的作用面积进行模拟，结果如表所示。1）七层软件模拟及优化

表4.7七层管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积154.2770.0790.141第二作用面积184.6490.1000.167第三作用面积164.9710.1250.192第四作用面积155.2380.1460.213逸嘉宾馆七层第四作用面积最大流速>5m/s,则在相应管段换用更大管径,其余部分合格；最不利出水点压力>0.05MPa；最大入口压力<0.4MPa。表4.8七层管网优化喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积154.2770.0790.141第二作用面积184.6490.1000.167第三作用面积164.9710.1250.192第四作用面积153.9380.1480.2092）六层软件模拟及优化表4.9六层管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积154.5680.0970.162第二作用面积184.9670.1150.191续表4.9六层管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第三作用面积165.310.1430.219第四作用面积155.5530.1580.240逸嘉宾馆六层第三、四作用面积最大流速>5m/s,则在相应管段换用更大管径,其余部分合格；最不利出水点压力>0.05MPa；最大入口压力<0.4MPa。表4.10六层管网优化喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积154.5680.0970.162第二作用面积184.9670.1150.191第三作用面积164.0190.1530.218第四作用面积154.2050.1690.2393）五层软件模拟及优化表4.11五层管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积154.8420.1020.182第二作用面积185.2670.1290.215第三作用面积165.6310.1610.246第四作用面积155.8870.1780.269逸嘉宾馆五层第二、三、四作用面积最大流速>5m/s,则在相应管段换用更大管径,其余部分合格；最不利出水点压力>0.05MPa；最大入口压力<0.4MPa。表4.12五层管网优化喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积154.8420.1020.182第二作用面积183.9780.1370.214第三作用面积164.2620.1720.246第四作用面积154.4580.1900.2694）四层软件模拟及优化表4.13四层管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积154.9760.1080.192第二作用面积185.3820.1350.225第三作用面积165.7750.1680.257第四作用面积156.2050.1980.300逸嘉宾馆四层第二、三、四作用面积最大流速>5m/s,则在相应管段换用更大管径,其余部分合格；最不利出水点压力>0.05MPa；最大入口压力<0.4MPa。表4.14四层管网优化喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积154.9760.1080.192续表4.14四层管网优化喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第二作用面积184.0440.1520.221第三作用面积164.4920.1910.273第四作用面积154.6990.2110.2995）三层软件模拟及优化表4.15三层管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积155.3500.1250.222第二作用面积185.8240.1580.264第三作用面积166.2550.1970.302第四作用面积156.5080.2180.330逸嘉宾馆三层第一、二、三、四作用面积最大流速>5m/s,则在相应管段换用更大管径,其余部分合格；最不利出水点压力>0.05MPa；最大入口压力<0.4MPa。表4.16三层管网优化喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一作用面积154.0300.1310.219第二作用面积184.3990.1680.262

续表4.16三层管网优化喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第三作用面积164.7120.2100.301第四作用面积154.9280.2320.3296）二层软件模拟及优化表4.17二层管网校验喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一利作用面积155.5880.1360.243第二作用面积186.0850.1730.288第三作用面积166.5040.2150.329第四作用面积156.7980.2380.360逸嘉宾馆二层第一、二、三、四作用面积最大流速>5m/s,则在相应管段换用更大管径,其余部分合格；最不利出水点压力>0.05MPa；最大入口压力<0.4MPa。表4.18二层管网优化喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第一利作用面积154.2090.1430.239第二作用面积184.5960.1830.286第三作用面积164.9230.2290.323

续表4.18二层管网优化喷头数（个）最大流速m/s最远出水点压力MPa最大入口压力MPa第四作用面积154.6880.2660.3594.4本章小结逸嘉宾馆应用PipeFlowExpert软件对最不利点面积以及各层的作用面积进行模拟，然后对自动喷水灭火系统进行优化。通过软件的模拟及各层优化，各层的水流速度均小于5m/s，压力小于0.4MPa，符合规定。5工程概算工程概算可以直观了解整个系统的费用，并且为以后的施工提供参考。本章主要对自动喷水灭火系统的设备采购费用与安装费用的概算。概算主要依据为逸嘉宾馆自动喷水灭火系统管网设计图，确定所需设备的数量及型号，以及参考生产厂家提供的设备报价单以及市场价格。价钱的确定是根据不同的报价进行比较所得合理价格。工程概算的计算见表5.1和5.2。表5.1工程预算表序号设备名称型号单位数量单价/元总价/元1末端试水装置ZSMD-DN25组813010402镀锌钢管DN25（壁厚2.8mm）m7091177993镀锌钢管DN32（壁厚3.06mm）m5741691844镀锌钢管DN40（壁厚3.18mm）m442310125镀锌钢管DN50（壁厚3.32mm）m32321024

6镀锌钢管DN65（壁厚3.5mm）m323812167镀锌钢管DN80（壁厚4mm）m1274557158镀锌钢管DN100（壁厚4mm）m1976713199

续表5.1工程预算表序号设备名称型号单位数量单价/元总价/元9镀锌钢管DN150（壁厚4.3mm）m110971067010下垂型玻璃球洒水喷头ZSTX-15/68个536191018411湿式报警阀组ZSFZ-DN150套11850185012镀锌90°弯头DN25个280113080DN100个730210DN150个124250415三通标准个42415636016水流指示器ZSJZ个8310248017闸阀ZSFD个8247197618止回阀DN150-1.6个4445178019消防水泵XBD4.6/25-80(100)台24000800020配套电机Y250M-2台260001200021高位消防水箱不锈钢泵接合器地上式SQS100-1.6台21045209023消防水池普通钢板（厚度）Kg480041920024减压孔板04S302个13030总计123603经计算，工程所需材料费用为123603元。表5.2自动喷水灭火系统设备安装费用一览表序号名称定额单位数量人工费/元材料费/元机械费/元基价/元总价/元单价总价单价总价单价总价1镀锌钢管25mm10m70.942.262996.2346.77479.9934.47316.92353.53846.652镀锌钢管32mm10m57.443.892519.2868.53489.6226.82391.46859.243459.6163镀锌钢管40mm10m4.445.21198.92410.4345.8928.0435.37663.27343.4624镀锌钢管50mm10m3.252.01166.43212.8641.1529.1729.34474.04310.968

5镀锌钢管65mm10m3.257.82185.02416.7953.7289.2429.56883.85352.176镀锌钢管80mm10m12.767.8861.0618.53235.33110.4713