自动喷水灭火系统课程设计.docx
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自动喷水灭火系统课程设计
武汉科技大学
《防火防爆安全技术》
课程设计
课题名称:
自动喷水灭火系统设计
专业名称:
安全工程
班级:
安工1201班
姓名:
******
学号:
************
指导教师:
吴**张**
2设计情况简介3
3自动喷水灭火系统设计依据3
4.4选择和布置喷头3
4.5管网布置4
4.6水力计算4
4.7校核设计作用面内的平均喷水强度8
4.8选择消防水泵9
5设备材料清单汇总9
前言
自动喷水灭火系统是一种重要的灭火措施，随着社会的发展迫使高层建筑拔地而起。
更由于智能大厦的出现，使现代高层建筑以多功能且装饰豪华而著称。
大量有机材料或可燃易燃物质拥入大厦，一旦起火，这些遍布全楼的可燃物便是火灾燃烧的极好物质条件，同时这些材料也是火灾迅速蔓延的良好途径。
自动喷水灭火系统是目前世界上采用最广泛的一种固定灭火设施。
其特征是：
通过加压设备将水送入管网至带有热敏元件的喷头处，喷头在火灾的热环境中自动开启洒水灭火。
对于装有闭式喷头的系统，只有那些受火灾影响的喷头才开启洒水扑灭下方的火灾。
其基本功能是：
能在火灾发生后，自动地进行喷水灭火；能在喷水灭火的同时发出报警。
它分秒不离开值勤岗位，不怕浓烟烈火，随时监视火灾，是最安全、可靠的灭火装置，使用于温度不低于4度和不高于70度的场所。
自动喷水用消防泵受水路系统压力开关或水流指示器直接控制.火灾时延时启泵或由消防中心控制挺泵，而自动喷水消防系统就可以很好的预防火灾的蔓延。
1设计对象介绍
某银行共16层，总高64米，并有一层地下室，其第四层平面布局如图1所示，该层共有8个房间，2个公共厕所，2台升降电梯，室内总长33.63米，室内总宽15.65米。
（图一）
2.设计情况简介
自动喷水系统的类型较多，它的基本类型包括：
湿式、干式、干湿式、雨淋及预作用、喷雾和水幕系统。
本次课程设计结合所给的某银行第二层的水喷淋灭火平面图为参考，通过所学的理论知识，对其进行自动喷水灭火系统的设计，主要包括系统选型、管网布置、水力计算、以及与之相连的消防的相关知识。
本设计所做的自动喷水灭火系统为湿式喷水灭火系统。
3自动喷水灭火系统设计依据
GB50084-2005《自动喷水灭火系统设计规范》
4自动喷水灭火系统计算
4.1确定建、构筑物的火灾危险等级
根据GB50084-2005《自动喷水灭火系统设计规范》中第3节规定，该银行危险等级为中危险Ⅰ级。
4.2确定设计技术数据
根据GB50084-2005《自动喷水灭火系统设计规范》中表5.0.1规定，中危险Ⅰ级建筑喷水强度为6L/（min·m²），作用面积为160m²，喷头工作压力为0.1MPa。
4.3选择系统类型
根据建筑物的实际情况，本设计中选用中央中心型系统。
4.4选择和布置喷头
本设计选用标准喷玻璃喷头，公称直径为15mm，喷头特性系数K=4.2。
确定最不利喷头的位置为1#节点处的喷头（见图3），喷头采用矩形布置，喷头长边间距为3.6m，短边间距为2.9m（见GB50084-2005《自动喷水灭火系统设计规范》表7.1.2），在1#节点处平行处平行于配水支管划定矩形作用面积，其长边长度为：
L=1.2·√A=1.2·√160=15.2m
（图二）
每边支管上最多动作喷头数：
n’=15.2/3.2=4.75≈5个
作用面积内共布置3排喷头，最大动作喷头数量为15个。
4.5管网布置
根据GB50084-2005《自动喷水灭火系统设计规范》表8.0.7预选管径，管网布置如图2和图3所示，系统共布置了42个喷头，系统设湿式报警阀和水流指示器各1个。
（图三）
4.6水力计算
4.6.1计算公式
（1）喷头的流量：
（3-1）
式中：
q——喷头流量L/min
K——喷油流量系数
P——喷头工作压力MPa
（2）系统的设计流量：
（3-2）
式中：
Qs——系统设计流量L/s
qi——最不利点处作用面积内各喷头节点流量L/min
n——最不利点作用面积内的喷头数
（3）每米管道水头损失：
（3-3）
式中：
i——每米管道的水头损失MPa/m
v——管道内水的平均流速m/s
dj——管道的计算内径m
（4）水泵扬程或系统入口的水压力计算
（3-4）
式中：
H——水泵扬程或系统入口的水压力Mpa
——管道沿程和局部水头损失的累计值MPa，其中湿式报警阀取值0.04MPa，水流指示器取值0.02MPa
P0——最不利点处工作压力
Z——最不利点处喷头与消防水池的最低位或系统入口管水平中心线之间的高程差m
4.6.2水力计算的方法
（1）我国的两种水力计算方法
①作用面积法
作用面积法，首先选定最不利作用面积在管网中的位置，此作用面积的形状宜采用正方形或长方形，当采用长方形布置时，其长边应平行于配水支管，边长宜为作用面积平方根的1．2倍，仅在作用面积内的喷头才计算其喷水量，且每个喷头的喷水量至少等于规定的喷水强度，作用面积后的管段流量不再增加，仅计算管道的水头损失。
对轻、中危险级，计算时可假定作用面积内每只喷头的喷水量相等（在新的《喷规》中已不再推荐采用此方法）；对严重危险级，按喷头处的实际水压计算喷水量。
②“逐点法”
“逐点法”计算，从系统最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的水压力、流量和管段的累计流量。
水头损失，直到管段累计流量达到设计流量为止；在此后的管段中流量不再增加，仅计算沿程和局部水头损失。
（2）本次设计采用逐点法计算：
轻、中、严重及仓库级危险级均按逐点法进行水力计算，即矩形面积内每个喷头喷水量按该喷头处的水压计算确定，具体方法如下：
①首先假定最不利点处水压，求该喷头的出水量，以此流量求喷头1－2之间管段的水头损失；最不利点水压一般为0.1MPa，最小不应小于0．05MPa。
（最低工作压力是针对屋顶水箱高度往往难以满足增压设施扬程计算时，不存在这个问题。
在工程设计中，最不利喷头工作压力值以0.05MPa计算，使喷头出水量减小，为保证一定的喷水强度，需缩小喷头间距，增加了作用面积内动作喷头数量，增加了工程投资，而优点仅仅是选水泵时，可以减小约0．05MPa扬程。
）
②以第一喷头处所假定的水压加喷头1－2之间管段的水头损失，作为第二喷头处的压力，以求第M个喷头的流量。
此两个喷头流量之和作为2－3喷头之间管段的流量，以求该管段中的水头损失。
以后依此类推。
计算至作用面积内的所有喷头和管道的流量和压力。
③两管段交点处的计算水压不同时，应按式（3-5）对交汇点处水压的一侧的管段进行修正。
（3-5）
式中：
q1——低水压侧管段的修正流量，L/s；
q2——高水压侧管段的计算流量，L／s；
h1——低水压侧管段的水压，kPa；
h2——高水压测管段的水压，kPa。
（3）经济流速和水头损失
①经济流速
自动喷水灭火系统管网内的水流速度宜采用经济流速。
而对某些配水支管需用缩小管径增大沿程水头损失达到减压目的时，水流速度可以超过5m/s，但也不应大于10m／s。
经济流速是经济性、合理性、可靠性与安全性的统一，并非通常意义上的经济流速的含义。
结合工程算例分析和有关手册与文献介绍，配水干管和配水支管设计流速采用一般不宜超过5m/s。
4.6.3对最小不利点及作用面积的理解计算
起始点喷头设定的工作压力值,规范规定不应低于0.05MPa,一般设计常用0.05MPa。
GB50084-2005《自动喷水灭火系统设计规范》9.1.4条提到:
“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GB50084-2005《自动喷水灭火系统设计规范》表5.0.1规定值的85%”
S———最小喷水强度,中危险级Ⅰ级为6×85%=5.1L/（min·m2）,Ⅱ级:
6×85%=5.1L/（min·m2）;
4.6.4自动喷水系统管道水力计算
根据标准取值（先取最不利点处水压为0.1MPa），根据前面公式，计算得如下结果：
自动喷水系统管道水力计算表
节点
管段
特性系数K
节点水压H/MPa
节点流量q/L.s1
管段流量Q/L.s1
管径d/mm
流速v/m·s1
单位长度水头损失i/
管段长度L/m
当量长度L'/m
水头损失h/MPa
1
0.1
1.33
1-2
4.2
1.33
25
2.71
1002.4
2.9
0.6
0.035
2
0.135
2.87
2-3
4.2
2.87
32
3.57
1247.2
2.9
2
0.061
3
0.196
4.73
3-4
4.2
4.73
40
5.88
2510.5
0.88
2.7
0.09
1'
0.1
1.33
2'
0.1272
2.84
4
0.286
7.57
4-5
4.2
7.57
50
3.86
804.1
3.6
3.4
0.056
5
0.342
15.85
a-5
5.17
a'-5
3.11
5-6
4.2
15.85
70
4.12
587
3.6
4.2
0.045
6
0.387
24.66
b-6
5.505
b'-6
3.305
6-7
4.2
24.66
80
4.906
699
16.7
5.2
0.1517
7
0.5387
24.66
7-8
4.2
24.66
100
3.14
213
20
6.9
0.0574
水流指示器
0.02
湿式报警阀
0.04
8
0.6561
24.66
0.6561
分析：
计算结果符合经济流速要求，不必进行修正。
按照上述计算的结果，系统设计流量为：
Q=（1.3～1.5）×24.66=（32.1～37.0）L/s取35L/s
4.7校核设计作用面内的平均喷水强度
设计作用面内的平均喷水强度为：
35×60/160=13.13L/min·m2>5.1L/minmin·m2,故强度上满足要求。
4.8选择消防水泵
水泵扬程：
=0.66+0.16=0.82Mpa
查阅消防泵相关资料，可选用型号为XBD8.8/40-125L的消防泵,其流量为40L/s，扬程为0.88MPa。
5.设备材料清单
项目
型号
数量
说明
喷头
ZST-15
42个
水流指示器
DN-100
1个
消防泵
XBD8.8/40-125L
2台
湿式报警阀
ZSDZ
1个
镀锌水管
DN25
55m
包含10%富余量，并取整
镀锌水管
DN32
60m
镀锌水管
DN50
10m
镀锌水管
DN70
10m
镀锌水管
DN80
25m
镀锌水管
DN100
25m
90度弯头
DN25
16个
三通管道
DN32
26个
三通管道
DN50
2个
三通管道
DN70
2个
三通管道
DN80
4个
三通管道
DN100
1个
四通管道
DN70
2个
四通管道
DN80
2个
变径管
15-25
16个
变径管
25-32
16个
变径管
15-32
26个
变径管
32-50
4个
变径管
32-70
4个
变径管
32-80
8个
变径管
50-70
2个
变径管
70-80
2个
变径管
80-100
2个
6总结
本次课程设计，我遇到了很多问题，通过向老师求教、和同学讨论让我知道真正完成一项设计确实不容易，在巩固专业知识的同时也让我学到了坚持和努力。
整个过程让我学到了关于自动喷水灭火系统相关的各种知识，对各种设备也有所了解，同时也对建筑内水消防系统有了更多的了解，让我意识到本质安全的重要性，同时我希望人们能提高自身的防火意识，减少火灾的发生。
最后，感谢吴老师和张老师对本次课程设计的指导。
参考文献
[1]、建筑防火设计规范GB50016-2014
[2]、高层民用建筑防火设计规范（2005版）GB50045-95
[3]、自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001（2005年版）
[4]、程远平，李增华编著.消防工程学[M].徐州：
中国矿业大学出版社，2002
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