建筑消防课程设计.docx
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建筑消防课程设计
《建筑消防技术》课程设计
摘要
本次设计为某某市服装加工厂建筑消防工程设计与计算。
工程地点为某某省某某市。
工程概况：
占地面积约为1250m2。
有地下室，地上局部共有5层，层高为4.2m，建筑高度为21m。
室内外高差为0.45m.地下室内有水泵房。
该建筑防火等级属于中危险级Ⅰ级，设计内容包括消火栓系统，自动喷洒系统。
室内消火栓系统由水枪、水龙带、消火栓、消防管道等组成。
在火灾发生时能与时有效的灭火。
本设计中消火栓给水管网呈环状布置，各消火栓箱内设消防水泵启动电钮，能直接启动消防泵。
室外设地下式水泵结合器，保证消防安全可靠。
并进展消火栓系统的水力计算与水泵的选型。
自动喷水灭火系统，是在火灾发生的情况下，能自动开启喷头喷水灭火，以保障人身和财产安全的一种灭火系统。
本设计中每层楼设闭式自动喷水系统。
自动喷水灭火系统的管道成枝状管网布置。
自动喷水灭火系统由水源、加压贮水设备、喷头、管网、报警装置等组成。
并进展自动喷水系统的水力计算与水泵的选型。
关键词：
建筑消防消火栓自动喷水设计
第一章工程概况
本次设计为某某市服装加工厂建筑消防工程设计与计算。
工程地点为某某省某某市。
夏季最高温度为38℃，冬季冻土厚度为1.7m。
本工程占地面积约为1250m2。
有地下室，地上局部共有5层，层高为4.2m，建筑高度为21m，室内外高差为0.45m。
地下室内有水泵房。
该建筑防火等级属于中危险级Ⅰ级，设计内容包括消火栓系统，自动喷洒系统。
城市给水管网管径为200mm，管顶埋深-1.800m，城市可靠供水压力50Kpa。
电源、城市可提供一路独立电源。
室内消火栓给水系统一般由水源、室内消火栓给水管网、室内消火栓、系统附件、屋顶水箱与稳压设备组成。
自动喷水灭火系统是指由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置等组件以与管道、供水设施组成的自动灭火系统。
自动喷水灭火系统是一种在火灾发生时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火灾信号的消防灭火设施，系统在火灾发生后能通过各种方式自动启动，并能同时通过加压设备将水送入管网维持喷头洒水灭火一定时间。
第二章消火栓系统设计
2.1消火栓系统方案设计
消火栓系统由消火栓给水泵、消火栓、消防管道、水泵接合器组成。
室内消火栓给水管网布置为环状，与临时高压给水系统相连。
当其中一条进水管发生故障时，另一条仍能供应系统所需用水量。
该厂房火灾危险性为丙类，且体积大于5000m3。
根据《消防给水与消火栓系统技术规XGB50974-2014》，室内消火栓消防用水量为20L/s，每根竖管最小流量为15L/s，同时使用消防水枪数为4支。
室内消火栓水枪的充实水柱不应小于10m，取10m。
消火栓口径应为65m，水枪口径应为19m。
消防水龙带长度为25m，为衬胶水带，直径65mm，长25m。
室内消火栓应设在明显易于取用的地点，栓口离地面高度宜为1.1m，其出水方向宜与设置消火栓的墙面相垂直。
消火栓管道安装要求与生活给水管根本一样，管材采用热镀锌钢管。
连接方式为沟槽连接。
消火栓立管管径为DN125mm，消火栓口径为DN65mm。
室内消火栓给水管网布置为环状，与临时高压给水系统相连。
每层设4套消火栓，地下一层设1套消火栓，顶层水箱间设1套试验用消火栓。
底层换装管网与水泵接合器和给水泵相连，顶层换装管网与水箱相连。
消火栓保护半径按下式计算：
式中L——水带长度，m，应乘以折减系数0.8，水带长度为25m；
Sk——水枪充实水柱长度，m，为10m。
在消火栓平面布置时，结合建筑平面图，建筑防火分区，分别以27m为消火栓保护半径，室内消火栓应设在明显易于取用的地点。
2.2消火栓系统水力计算与水泵选用
（1）水带阻力损失
本设计中，19mm的水枪配65mm的水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多为衬胶的。
本设计中亦选择衬胶水带。
水带水头损失为：
式中
——消防水带阻力损失，mH2O
——水带阻力系数，查表得
=0.00172
——水带有效长度，m
——水枪喷嘴出流量,L/s，查表得
=4.6L/s
（2）消火栓口所需水压
式中
——消火栓口的水压，mH2O；
——水枪喷嘴处水压，mH2O，查表得
=13.5mH2O
——水带的水头损失，mH2O；
——消火栓栓口水头损失，mH2O，宜取2mH2O
（3）消火栓系统水力计算
消火栓水力计算管段划分如如下图2-1所示。
1~2管段：
沿程水头损失：
式中h1——沿程水头损失，MPa；
i——管道单位长度的水头损失，MPa/m；
L——管度，m，1~2段为4.2m；
dj——管道的计算内径，m，取值应按管内径减1mm确定，该段为124mm；
v——管内水的平均流速，m/s，该段为0.41m/s。
局部水头损失：
局部水头损失为沿程水头损失的20%。
其余管段计算见下表2-1。
表2-1消火栓系统水力计算
管段
流量Q/L/s
管长L/m
管径DN/mm
流速v/m/s
i
沿程水头损失h1/m
局部水头损失h2/m
水头损失h/m
1~2
5
4.2
125
0.41
0.000028
0.011633
0.002327
0.013960
2~3
10
4.2
125
0.83
0.000111
0.046533
0.009307
0.055839
3~4
15
7.4
125
1.24
0.000249
0.184469
0.036894
0.221363
4~5
15
20.7
125
1.24
0.000249
0.516015
0.103203
0.619218
5~6
20
77.8
125
1.66
0.000443
3.447856
0.689571
4.137427
6~7
20
9
125
1.66
0.000443
0.398852
0.079770
0.478623
8~9
20
2.7
200
0.64
0.000036
0.009753
0.001951
0.011704
9~10
41.28
10.8
200
1.33
0.000154
0.166198
0.033240
0.199438
合计
4.781310
0.956262
5.737572
消火栓系统总水头损失为：
式中
——管道沿程和局部的水头损失累计值，mH2O；
Z——高差，m,为16.2m；
P0——最不利点出灭火设备的工作压力，mH2O。
图2-1消火栓系统水力计算分段
水泵的安全系数取1.1。
水泵扬程为：
水泵流量为：
式中Q——自动喷水灭火系统所需水量，L/s，为20L/s。
消防泵的选用见下表2-1.
表2-1消防水泵的选择
型号
流量L/s
扬程m
转速r/min
轴功率kW
汽蚀余量m
100-65-200A
26
44
2980
16
3.9
2.3消火栓系统水泵接合器选用
消火栓系统水泵接合器采用地下式水泵接合器。
消火栓系统水量为20L/s，故水泵接合器水量选10L/s，型号为SQX-100-A。
采用水泵接合器2套。
地下管道应采取防腐措施。
第三章自动喷水灭火系统设计
3.1自动喷水灭火系统的选择
自动喷水灭火系统特指由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置等组件，以与管道、供水设施组成的自动灭火系统。
自动喷水灭火系统是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火设施，系统在火灾发生后能通过各种方式自动启动，并能同时通过加压设备将水送入管网维持喷头洒水灭火一定时间。
设计中自动喷灭火系统选用标准喷头K=80，水流指示器采用ZSJZ型，信号阀采用AXD71-16型，报警装置采用ZSFZx100型湿式自动喷水报警阀成套安装。
喷头安装高度与吊顶平齐，其工作压力0.1MPa。
3.2管道的布置
自动喷水灭火系统报警阀后的管道布置成枝状管网，以减少管径节约投资，同时方便施工与维修。
但每根配水支管或配水管的直径不宜小于25毫米。
管道均采用热镀锌钢管，直径小于等于50mm的管道采用丝接，直径大于50mm的管道采用沟槽连接。
报警阀前采用内壁不防腐钢管时，可焊接连接。
设置吊架和支架位置以不妨碍喷头喷水为原如此，吊架距喷头的距离应大于0.3m，距末端喷头的距离小于0.7m。
配水管道的工作压力不大于1.2MPa，并不设置其它用水设施。
配水管入口处压力不大于0.4MPa
3.3喷头的选择与布置
本设计选用标准玻璃球喷头，其动作温度为68℃，公称直径为15mm，K=80。
该建筑的火灾危险等级为中危险
级，设计喷水强度为6L/（min·m2）,设计作用面积为160m2，最不利喷头工作压力为10mH2O。
喷头采用正方形布置，间距为3.0m。
离墙的距离为1.5m和1.7m。
满足AB≤12.5m2，2.4m≤A≤4m，0.6m≤l≤1.8m的要求，且布置均匀。
每个喷头的喷水量为：
式中：
——喷头出水流量，L/s；
——喷头工作压力，MPa,取0.1MPa；
——喷头流量系数，标准喷头K=80。
作用面积内的流量为：
式中：
Q——系统设计流量，L/s；
——喷头出水流量，L/s；
——最不利点处作用面积内的喷头个数，为16个。
3.4自动喷水灭火系统的水利计算与水泵的选用
水力计算
自动喷水灭火系统的管道分段如图3-1、图3-2所示。
1~2管段：
沿程水头损失：
式中h1——沿程水头损失，MPa；
i——管道单位长度的水头损失，MPa/m；
L——管度，m，1~2段为3m；
dj——管道的计算内径，m，取值应按管内径减1mm确定，该段为24mm；
v——管内水的平均流速，m/s，该段为2.94m/s。
局部水头损失：
自动喷水灭火系统局部水头损失为沿程水头损失的30%。
表3-1自动喷水灭火系统水力计算
管段
流量Q/L/s
管长L/m
管径DN/mm
流速v/m/s
i
沿程水头损失h1/m
局部水头损失h2/m
水头损失h/m
1~2
1.33
3
25
2.94
0.011809
3.542823
1.062847
4.605670
2~3
2.66
3
32
3.53
0.012167
3.650161
1.095048
4.745209
3~4
3.99
3
32
5.29
0.027376
8.212862
2.463859
10.676721
4~5
5.32
1.5
40
4.46
0.014415
2.162303
0.648691
2.810994
5~6
9.31
3
80
1.90
0.001047
0.314226
0.094268
0.408493
6~7
18.62
3
125
1.54
0.000384
0.115237
0.034571
0.149807
7~8
21.28
42
150
1.22
0.000190
0.796067
0.238820
1.034887
8~9
21.28
19.5
150
1.22
0.000190
0.369603
0.110881
0.480483
9~10
21.28
3.8
150
1.22
0.000190
0.072025
0.021608
0.093633
10~11
21.28
14.7
125
1.76
0.000502
0.737514
0.221254
0.958768
12~13
21.28
2.1
150
1.22
0.000190
0.039803
0.011941
0.051744
13~14
41.28
8.7
200
1.33
0.000154
0.133882
0.040165
0.174046
合计
20.146505
6.043952
26.190457
其余管段计算见下表3-1。
总阻力为：
式中H1——最不利点处喷头的工作压力，mH2O，为10mH2O；
——管道沿程和局部的水头损失累计值，mH2O；
HZ——高差，m,为18.6m；
Hk——湿式报警阀的压力损失与水流指示器的压力损失，mH2O，湿式报警阀取4mH2O，水流指示器取2mH2O。
图3-1自动喷水灭火系统管段划分
图3-2自动喷水灭火系统管段划分
水泵的选用
水泵的安全系数取1.1。
水泵的扬程为：
水泵流量为:
式中Q——自动喷水灭火系统所需水量，L/s，为21.28L/s。
消防泵的选用见下表3-2。
表3-2水泵的选择
型号
流量L/s
扬程m
转速r/min
轴功率kW
汽蚀余量m
100-65-250A
26
70
2980
27
3.6
3.3自动喷水灭火系统水泵接合器选用
自动喷水灭火系统水泵接合器采用地下式水泵接合器。
自动喷水灭火系统水量为21.28L/s，故水泵接合器水量选15L/s，型号为SQX-150-A。
采用水泵接合器2套。
地下管道应采取防腐措施。
第四章消防水箱、稳压泵的设计
4.1消防水池水量计算
消火栓的用水量为20L/s，自动喷水灭火系统作用面积内的喷头数为16，每个喷头的流量为1.33L/s，自动喷水灭火系统的用水量为21.28L/s。
该建筑为丙类厂房，根据《消防给水与消火栓系统技术规XGB50974-2014》，消火栓系统需要灭火的时间为3个小时；根据《自动喷水灭火系统设计规XGB50084-2001》，自动喷水灭火系统需要灭火的时间是1个小时。
消防用水量为：
如此消防水池的体积取300
，尺寸为10×7.5×4
。
4.2消防水箱的选择
根据《消防给水与消火栓系统技术规XGB50974-2014》，多层民用公共建筑水箱有效容积不应小于18m3。
选择水箱尺寸为5×3×2m3，容积为30m3，满足要求。
4.3消火栓系统稳压泵的计算
且
式中
——出水管中心线到水箱水面的距离，m，为1.7m；
——出水管中心线到最不利点消火栓的距离，m，为3.6m；
故H1取15.3m。
水泵的扬程为：
根据《消防给水与消火栓系统技术规XGB50974-2014》，稳压泵泵的流量宜按消防给水设计流量的1%~3%确定，且不小于1L/s。
故消火栓稳压泵流量为1L/s。
稳压泵的选用见下表4-1。
表4-1水泵的选择
型号
流量L/s
扬程m
转速r/min
轴功率kW
汽蚀余量m
50-32J-250
2
20
1480
1.3
2
4.3自动喷水灭火系统稳压泵的计算
自动喷水灭火系统稳压泵的流量为1L/s，扬程估算为25m，稳压泵的选用见下表4-2。
表4-2水泵的选择
型号
流量L/s
扬程m
转速r/min
轴功率kW
汽蚀余量m
65-40J-315B
2
24
1480
1.7
2
4.4消火栓系统与自动喷水灭火系统气压水罐计算
气压水罐的容积为：
式中
——调节容积，L，取150L；
β——气压罐的容积系数，取1.1；
α——气压罐内最低工作压力和最高工作压力之比，取0.75。
消火栓系统和自动喷水灭火系统均选用容积为800L的气压水罐。
参考文献
[1]《建筑设计防火规X》GB50016-2014［S］中国计划.
[2]《消防给水与消火栓系统技术规X》GB50974-2014［S］中国计划.
[3]《2009全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》［S］.
[4]王增长.《建筑给水排水》〔第六版〕，.2010
[5]《给水排水工程快速设计手册》,.1998
[6]《自动喷水灭火设计规X》GB50084-2001，［S］中国计划.2005年版.
[7]《建筑给排水设计规X》，GB50015-2003.某某市建设和管理委员会.2003
[8]《全国通用给水排水标准图集》S1、S2、S3，中国建筑标准设计研究所.2002
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