某接待中心消防灭火系统自动喷淋系统课程设计.docx
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某接待中心消防灭火系统自动喷淋系统课程设计
课程设计
题目：
[太原市晋西接待中心消防给水系统设计
1消防系统概述
火是人类生存重要的条件，它既可造福于人类，也会给人们带来巨大的灾难.因此，在使用火的同时一定注意对火的控制，就是对火的科学管理。
随着我国经济技术的不断发展和城市化进程的大力推进，城市高层、超高层建筑、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加。
近年来，一些公用建筑屡屡发生重大火灾，造成重大人员伤亡和经济财产损失。
一旦发生火灾，有效监测建筑火灾、控制火灾、迅扑灭火灾，保障人民生命和财产的安全，保障国民经济建设，是建筑消防系统的任务。
建筑消防系统就是为完成上述任务而建立的一套完整、有效的体系。
能迅速有效地灭火和抢救，最大限度地减少火灾所造成的人身伤亡和物质损失。
在火灾发生是，消防系统能迅速有效地灭火和报警，最大限度地减少火灾所造成的人身伤亡和物质损失。
建筑的消防给水和其他主动消防设施设计，应充分考虑建筑的类型及火灾危险性、建筑高度、使用人员的数量与特性、发生火灾可能产生的危害和影响、建筑的周边环境条件和需配置的消防设施的适用性，使之既能快速控火、灭火或早报警、早疏散人员，及时排烟，又节约投资，保障建筑消防安全。
2设计对象情况介绍
太原晋西接待中心位于太原万柏林区北中环与西中环辅路交界处，近安广小区，四周小区环绕，生活设施完善，出行便利。
太原晋西接待中心整体装潢气派，拥有多种房型，房间整洁宽敞，布置温暖，房内配有完善的设施设备。
接待中心主体为俩层，首层内设接待大厅，独立餐厅及厨房，高4.2m，建筑面积为424.08m2。
二层内设客房，高3.3m，建筑面积为394.08m2。
该接待中心主体相关参数如下所示，建筑详细布局见附图。
（1）总建筑面积：
848.16m2
（2）总建筑体积：
6361.2m3
（3）建筑类别：
二类
（4）建筑耐火等级：
二级
（5）建筑高度：
7.5m
3室外消火栓系统设计
3.1室外消火栓系统介绍
建筑室外消火栓系统包括水源、水泵接合器、室外消火栓、供水管网和相应的控制阀门等。
室外消火栓是设置在建筑物外消防给水管网上的供水设施，也是消防队到场后需要使用的基本消防设施之一，主要供消防车从市政给水管网或室外消防给水管网取水向建筑室内消防给水系统供水，也可以经加压后直接连接水带、水枪出水灭火。
室外消火栓是安装在室外供水管道上连接水带，用以灭火的设备，是室外用于消防的基本设施，可配备水枪、水带和消火栓箱；也可不配备，在消防时由消防车带来。
室外消火栓分为地上式和地下式两类。
地上式消火栓应有一个直径为100mm和两个直径为65mm的栓口；地下式消火栓应有直径为100mm和65mm栓口的各一个，并应有明显标志以便利用。
水泵接合器是当发生火灾时，消防车的水泵可迅速方便地通过该接合器的接口与建筑物内的消防设备相连接，并送水加压，从而使室内的消防设备得到充足的压力水源，用以扑灭不同楼层的火灾，有效地解决了建筑物发生火灾后，消防车灭火困难或因室内的消防设备因得不到充足的压力水源无法灭火的情况。
消防水泵接合器按安装型式可分为：
地上式、地下式、墙壁式和多用式。
接合器出口的公称通径可分为100mm和150mm两种。
接合器公称压力可分为1.6MPa、2.5MPa和4.0MPa等多种。
接合器连接方式可分为法兰式和螺纹式。
3.2室外消火栓系统类型和数量确定
3.2.1确定室外消火栓的类型和数量
该建筑的室内消火栓用水量小于15L/s，则确定设置1个直径100mm地上式室外消火栓。
型号为SSS100-1.6
表3.1消火栓参数表
参数
类别
型号
公称
压力
（MPa）
进水口
出水口
计算出水量
（L/s）
形式
口径
DN（mm）
口径
DN（mm）
个数
（个）
续表3.1
地上式室外
消火栓
SS100-1.0
SS100/65-1.0
SSS100-1.0
1.0
承插
100
65
2
10～15
100
1
SS100-1.6
SS100/65-1.6
SSS100-1.6
1.6
法兰
100
65
2
10～15
100
1
SS150-1.0
1.0
承插
150
65
2
15
150
1
SS150-1.6
1.6
法兰
150
65
2
15
150
1
地下式室外
消火栓
SX100/65-1.0
1.0
承插
100
65
1
10～15
SSA100-1.0
100
1
SX100/65-1.6
1.6
法兰
100
65
1
10～15
SSA100-1.6
100
1
注：
表中SSS与SSA型系梭式室外消火栓，其特点是阀杆螺纹与水不接触，防锈性能好。
在不使用时，能彻底放尽腔内存水，防止腐蚀与阀体的冻结。
3.2.2确定水泵接合器的类型和数量
水泵接合器的数量应按室内消防用水量经计算确定。
当建筑遇到特大火灾，消防水量供水不足时或消防泵发生故障时，需用消防车取消火栓或贮水池的水，通过水泵接合器来补充建筑中灭火水量。
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。
本设计水泵接合器流量设定为10L/s，系统流量为Qf=15L/s，所以选用2个水泵接合器。
本设计选用两各SQ100型地上式水泵接合器。
表3.2水泵接合器参数表
名称
型号
公称压力（MPa）
直径（mm）
进口尺寸（mm）
地上式水泵接合器
SQ100
1.6
100
65×65
室外消防水泵和水泵接合器布置如图所示
图3.1室外消防水泵和水泵接合器分布图
3.3室外消火栓的布置要求
1.室外消火栓宜采用地上式，当采用地下式消火栓时，应有明显标志。
寒冷地区采用地下式，非寒冷地区宜采用地上式，地上式有条件可采用防撞型。
2.室外地上式消火栓应有一个直径为150mm或100mm和两个直径为65mm的栓口。
室外地下式消火栓应有直径为100和65mm的栓口各一个。
3.室外消火栓的保护半径不应超过150m，间距不应超过120m。
4.室外消火栓距路边不应超过2m，距房屋外墙不宜小于5m。
5.当建筑物在市政消火栓保护半径150m以内，且消防用水量不超过15L/s时，可不设室外消火栓。
6.室外消火栓应沿高层建筑周围均匀布置，并不宜集中在建筑物一侧。
7.人防工程室外消火栓距人防工程入口不宜小于5m。
8.停车场的室外消火栓宜沿停车场周边设置，且距离最近一排汽车不宜小于7m，距加油站或库不宜小于15m。
9.室外消火栓应设置在便于消防车使用的地点。
4室内消火栓系统设计
4.1系统组成
1.水枪是灭火的主要工具，其作用在于收缩水流，增加流速，产生击灭火焰的充实水柱，水枪喷口直径有13mm、16mm、19mm，多用不锈蚀材料制作，如铜、铝合金及尼龙塑料等。
2.水带以麻线等材料织成，可衬橡胶里。
水带常用直径50mm、65mm两种，两端分别与水枪及消火栓连接，水带长度20m，25m，30m。
3.消火栓龙头分单出口和双出口两种形式，单出口消火栓口径有50mm和65mm两种；双出口均为65mm，当水枪最小流量小于5L/S时选用50mm的消火栓当最小流量不小于5L/S时应选用65mm的消火栓。
4.消防水箱设置要求：
为确保其自动供水的可靠性，应采用重力自流供水方式；消防水箱宜与生活（或生产）高位水箱合用，以保持箱内贮水经常流动、防止水质变坏；水箱的安装高度应满足室内最不利点消火栓所需的水压要求，且应贮存有室内10min的消防水量。
5.消防水池适用条件：
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。
设置：
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。
消防水池要求：
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。
4.2给水方式的选择
1.无水箱、水泵的室内消火栓给水系统
适用条件：
室外给水管网提供的水量和水压，在任何时候均能满足室内消火
栓给水系统所需的水量、水压要求时采用。
优点：
简单、经济室外管网的水压在任何时候都能保证室内消火栓给水系统所需的水压。
2.设水箱不设水泵室内消火栓给水系统
供水特点：
由室外给水管网向水箱供水，箱内贮存10min消防用水量。
火灾初期：
由水箱向消火栓给水系统供水；
火灾延续：
可由室外消防车通过水泵接合器向消火栓给水系统加压供水。
适用条件：
外网水压变化较大。
用水量小时：
水压升高能向高位水箱供水；
用水量大时：
不能满足建筑消火栓系统的水量、水压要求。
3.设水泵、水箱的室内消火栓给水系统
设置特点：
水泵从贮水池抽水，与室外给水管网间接连接，可避免水泵与室外给水管网直接连接的弊病。
当外网压力足够大时，也可由外网直接供水。
适用条件：
a.外网经常不能满足建筑物消火栓系统的水压水量要求，也不能确保向高位水箱供水。
b.系统需外援供水时，可借助室外消防车经水泵接合器向建筑消火栓给水系统加压供水。
c.室外给水管网为枝状或只有一条进水管时，消防给水系统中均需设置消防贮水池，储备火灾延续时间内的消防用水量。
4.设水泵、水池、水箱的消火栓给水方式
设置特点：
室外给水管网供水至贮水池，由水泵从水池吸水送至水箱，箱内贮存10min消防用水量。
火灾初期：
由水箱向消火栓给水系统供水。
水泵启动：
水泵从水池吸水，由水泵供水灭火。
适用条件：
a.外网经常不能满足建筑物消火栓系统的水压水量要求，也不能确保向高位水箱供水。
b.系统需外援供水时，可借助室外消防车经水泵接合器向建筑消火栓给水系统加压供水。
c.室外给水管网为枝状或只有一条进水管时，消防给水系统中均需设置消防贮水池，储备火灾延续时间内的消防用水量。
5.分区的室内消火栓给水系统
设置特点:
室外给水管网向低区和高位水箱供水箱内贮存10min消防水量。
高区火灾初起时:
由水箱向高区消火栓给水系统水;
当水泵启动后:
由水泵向高区消火栓给水系统供水灭火。
低区灭火:
水量、水压由外网保证或由水泵向低区消火栓给水系统供水。
分区供水方式适用条件：
a.外网仅能满足低区建筑消火栓给水系统的水量、水压要求，不满足高区灭火的水量、水压要求。
b.当地部门不允许消防水泵直接从外网抽水。
c.高层建筑中由于楼高，消防管道上、下部的压差很大，当消火栓处最大压力超过0.8MPa时，必须分区供水。
4.3设计计算
4.3.1流量计算
1.选定消火栓、水带、水枪的型号
根据建筑物性质，选用型号为SN65mm的单出口出消火栓，直径为65mm的麻质水带（每盘水带长为20m），口径16mm的手提式直流水枪。
2.确定消火栓的水枪充实水柱、水枪设计流量和设计喷嘴压力
（1）水枪充实水柱的确定
为使消防水枪射出的充实水柱能射及火源和防止火焰热辐射烤伤消防人员，充实水柱应有一定长度。
在火场扑灭火灾，水枪的上倾角一般不宜超过45°，在最不利情况下，也不能超过60°。
若上倾角太大，着火物下落时会伤及灭火人员。
本设计水枪上倾角采用45°。
上倾角45°水枪充实水柱长度计算公式：
式中：
Sk1——水枪充实水柱的长度，m；
H1——室内最高着火点离地面高度，m；
H2——从一水枪喷嘴离地面高度，m，一般取1m。
其中水枪充实水柱长度：
表4.1不同类型建筑消火栓充实水柱
建筑类型
充实水柱/m
甲、乙类厂房、层数超过6层的公共建筑和层数超过4层的厂房（仓库）；
10.0
续表4.1
高层厂房（仓库）、高架仓库和体积大于25000m3的商店、体育馆、影剧院、会堂、展览建筑、车站、码头、机场建筑等
13.0
其他建筑
7.0
由表4.1得取
所以水枪充实水柱长度：
（2）计算水枪喷嘴所需的压力：
水枪喷嘴压力计算公式：
式中：
Hp——水枪喷嘴压力，KPa；
α——与水枪喷嘴口径和充实水柱长度有关的系数,其值见表；
Sk——水枪充实水柱长度，m。
表4.2α系数值表
充实水柱长度/m
水枪喷嘴口径/mm
13
16
19
22
25
7
13.3
13.2
12.8
12.2
12.1
10
15.0
14.0
13.5
11.5
11.5
13
18.5
16.9
15.8
13.8
14.6
15
22.0
19.3
18.0
17.0
16.3
20
49.1
35.0
29.5
26.0
19.5
（3）确定每支水枪的设计流量
水枪设计流量计算公式：
式中：
qp——每支水枪的计算流量，L/s；
β——水枪喷嘴流量系数，其值见表4-3；
Hp——水枪喷嘴压力，KPa。
表4.3水枪喷嘴流量系数β值
喷嘴口径/mm
13
16
19
22
Β
0.0646
0.0793
0.1577
0.2836
每支水枪计算流量：
由建筑设计防火规范相关规定可知，消火栓每支水枪的最小流量不应小于5L/s，所以每支水枪的设计流量为
，且由表4.4可知，应该同时使用水枪数量为2支。
表4.4多层民用和工业建筑物的室内消火栓用水量
建筑物名称
高度h、层数、体积V或座位数n
消火栓用水量
/L·s-1
同时使用水枪
数量/支
每支水枪最小流量/L·s-1
每根竖管最小流量
/L·s-1
厂房
h≤24m
V≤10000m3
5
2
2.5
5
V＞10000m3
10
2
5
10
24m＜h≤50m
25
5
5
15
H＞50m
30
6
5
15
仓库
h≤24m
V≤5000m3
5
1
5
5
v＞5000m3
10
2
5
10
24m＜h≤50m
30
6
5
15
H＞50m
40
8
5
15
科研楼、实验楼
h≤24m，V≤10000m3
10
2
5
10
h≤24m，V＞10000m3
15
3
5
10
车站、码头、机场的候车（船、机）楼和展览建筑等
5000m3＜V≤25000m3
10
2
5
10
25000m3＜V≤50000m3
15
3
5
10
V＞50000m3
20
4
5
15
续表4.4
剧院、电影院、会堂、礼堂、体育馆等
800个＜n≤1200个
10
2
5
10
1200个＜n≤5000个
15
3
5
10
5000个＜n≤10000个
20
4
5
15
n＞10000个
30
6
5
15
商店、旅馆等
5000m3＜V≤10000m3
10
2
5
10
10000m3＜V≤25000m3
15
3
5
10
V＞25000m3
20
4
5
15
病房楼、门诊楼等
5000m3＜V≤10000m3
5
2
2.5
5
10000m3＜V≤25000m3
10
2
5
10
V＞25000m3
15
3
5
10
办公楼、教学楼等其他民用建筑
层数≥5层或V＞10000m3
15
3
5
10
国家级文物保护单位的重点砖木或木结构的古建筑
V≤10000m3
20
4
5
10
V＞10000m3
25
5
5
15
住宅
层数≥8层
5
2
2.5
5
（4）确定消火栓水枪喷嘴压力和充实水柱
水枪设计喷嘴压力计算公式：
式中：
--水枪设计喷嘴压力，
；
--每支水枪的设计流量，
；
--水枪喷嘴流量系数，其值见表3-3
水枪设计喷嘴压力：
3．确定室内消火栓给水系统的消防用水量
4．计算消火栓的保护半径并确定室内消火栓及消防竖管的布置间距
（1）计算室内消火栓的保护半径
消火栓保护半径计算公式：
式中：
R——消火栓保护半径，m；
L——水带长度，m，考虑到水带的转弯曲折，应乘以折减系数0.8；
Sk——水枪充实水柱，m。
（2）确定室内消火栓的布置间距
式中：
S——消火栓的布置间距，m；
R——消火栓保护半径，m；
b——消火栓最大保护宽度，m。
（3）确定消防栓和竖管根数
根据室内消火栓的布置原则，结合住宅楼标准层平面图，确定消火栓竖管的根数为2根。
5．绘制室内消火栓给水系统管网平面布置图和轴测图
图4.1室内消火栓给水系统轴侧图
图4.2室内消火栓分布图
4.3.2消火栓系统管网管径
1.室内消防给水管径计算
室内消火栓管网管径计算公式：
式中：
q——每段消防管网实际流量，L/s；
ν——管道内水流速度，m/s，最大水流流速为：
2.5m/s。
由表4-4可知，每根消防竖管所通过的最小流量为10L/s，消火栓系统总用水量为10L/s。
消火栓系统标准管径的直径有15mm、20mm、25mm、32mm、50mm、70mm、80mm、100mm、125mm、150mm。
取标准管径：
d=80mm；
2.消防进水管及水平干管管径
取标准管径：
d=80mm。
3.选择计算管路
根据其室内消火栓给水系统管网轴测图，选择1-2-P管段作为最不利计算管路。
4.计算最不利点消火栓口处所需的水压
（1）最不利点消火栓栓口处所需的水压
室内最不利点消火栓栓口处所需的水压计算公式：
式中：
Hxh——室内消火栓栓口处所需水压，KPa；
Hps——水枪喷嘴设计压力，KPa；
Hd——每条水带的水头损失，KPa。
（2）每条水带的水头损失按下列公式计算：
式中：
Q——水带所通过的实际流量（即水枪的设计流量），L/s；
S——每条水带（长20m）的阻抗系数，其值见表4-5；
Px——水平铺设水带的修正系数，常压时取0。
表4.5每条水带的阻抗
类型
水带直径/mm
50
65
75
90
S值
麻质水带
3.0
0.86
0.3
0.16
胶里水带
1.5
0.35
0.15
0.08
每条水带的水头损失：
室内消火栓栓口处所需的水压：
5.计算最不利管路的水头损失
（1）管道沿程水头损失计算公式：
式中：
Σhw1——沿程水头损失，Pa；
L——计算管段长度，m；
Q——计算管段流量，L/s；
A——管道比阻值，见表4-6。
表4.6管道比阻值
管径/mm
25
32
40
50
70
80
100
125
150
200
A
4367.0
938.6
445.3
110.8
28.93
11.68
2.674
0.8623
0.3395
0.09029
该设计中，室内给水管与进水管管径均为80mm
则管段1-P沿程水头损失：
（2）管道局部水头损失可按下式算：
当消火栓为独立消火栓时，局部水头损失是沿程水头损失的0.1倍；当消火栓用于生活时，局部水头损失是沿程水头损失的0.15倍；当消火栓用于生产和生活时，局部水头损失是沿程水头损失的0.2倍。
由于该设计的消火栓均为独立消火栓，因此其局部阻力hw2=25439.1Pa。
（3）总水头损失
4.3.3高位消防水箱水池计算
1.消防储备水容积
高位消防水箱的容积满足能够提供10分钟的供水量，则高温消防水箱容积：
式中：
Vf————消防储备水容积，m3；
Qf————室内消防用说总量，L/s；
TX————水箱保证供水的消防时间，一般取10min。
2.确定高位消防水箱设置高度
设高位水箱安装位置距地的垂直距离为
米，则：
式中：
Σhw——计算最不利管路的水头损失，KPa
Hxh——最不利点消火栓栓口处所需的水压，KPa.
所以将消防水箱设置在地面49.93m以上的高度。
3.确定水池有效容积
（1）灭火延续时间的确定
根据《建筑设计防火规范》规定，该住宅楼灭火延续时间按2h计。
（2）消防水池容积
因市政给水管网为枝状且消防水池的进户管只有一条，消防水池应同时储存该住宅楼室内、外消防用水总量，且不考虑火灾情况下市政管网的连续补水量。
因此，消防储水量为：
4.3.4消火栓泵的选择
1.消防泵的选择原则
（1）临时高压消防给水系统的消防水泵应采用一用一备，或多用一备，但工作泵不应大于3台；备用消防泵的工作能力不应小于其中最大一台消防工作泵的供水能力。
（2）当为多用一备时，应考虑多台消防泵并联时，流量叠加对消防泵出口压力的影响。
（3）选择消防泵时，其水泵性能曲线应平滑无驼峰，消防泵零流量时的压力不应超过系统设计额定压力的140％且不宜小于设计额定压力的120%；当水泵流量为额定流量的150％时，此时消防泵的压力不应低于额定压力的65％。
（4）消防泵电机轴功率应满足水泵流量扬程曲线上任何一点的工作要求。
2.选择消防水泵
（1）消防水泵的流量
室内消火栓给水系统所需总压力计算公式：
式中：
H——建筑物室内消火栓给水系统所需的总水压，Pa；
HΔ——最不利点消火栓与消防水泵泵轴或进水管起点间的静水压，Pa；
Hxh——最不利点消火栓栓口处所需的水压，KPa；
Σhw——计算最不利管路的水头损失,KPa。
则有室内消火栓给水系统所需总压力：
（2）水泵扬程：
（3）选择水泵
消防水量为10L/s；压力为0.8128MPa时，选择XBD9.2/10-75W型消防泵。
在消防泵房内设有独立的消火栓灭火系统加压泵二台，一用一备。
表4.7消防泵型号
型 号
流量Q
/L·s-1
压力P
/MPa
转速n
/r·min
效率η
/%
功率N
/KW
必需汽蚀余量
（NPSH）r
/m
XBD1.8/5-50W
5
0.18
1450
65
2.2
3.2
XBD2.7/5-50W
5
0.27
1450
65
3
3.2
XBD3.6/5-50W
5
0.36
1450
65
4
3.2
XBD4.5/5-50W
5
0.45
1450
65
5.5
3.2
XBD5.4/5-50W
5
0.54
1450
65
5.5
3.2
XBD6.3/5-50W
5
0.63
1450
65
7.5
3.2
XBD7.2/5-50W
5
0.72
1450
65
7.5
3.2
XBD8.1/5-50W
5
0.81
1450
65
7.5
3.2
续表4.7
XBD2.3/10-75W
10
023
1450
6
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