消防工程课程设计.docx

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消防工程课程设计

西安科技大学临潼图书馆一层电子阅览

室的自动喷水灭火系统设计

安全工程0903班周阳0903070327关欣杰0903070313鲁军辉0903070308呼建岗0903070318吴明明0903070323张玲洁0903070305韩金子0903070304

设计说明书

1.图书馆概述

临潼校区图书馆建于2002年，全馆总面积2.3万平方米。

全馆共设有18个宽敞的图书、报刊、电子、多媒体阅览室，阅览座位2763个。

有功能完备的学术报告厅3个、国际会议中心1个。

图书馆下设办公室、采编部、信息部、自动化部、雁塔流通阅览部、临潼流通阅览部、临潼期刊电子阅览部和技术服务部。

实行大开间、全开架阅览，实现了“藏、查、借、阅、参”一体化服务模式。

图书馆现有各类馆藏文献资料220多万册，现刊2000余种，电子版全文期刊13000余种。

图书馆一层：

电子阅览室、多媒体阅览室、密集书库、地质博物馆，二层：

工业技术图书馆、综合图书馆、社会科学图书阅览室、报刊阅览室，三层：

艺术图书阅览室、工业技术图书阅览室、外文图书阅览室，四层：

文学图书阅览室。

2.自动喷水灭火系统设计意义

目前建筑消防的主要措施有：

防火分区系统，火灾自动报警系统火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置，消火栓灭火系统，自动喷水灭火系统。

防火分区系统仅仅具备防止火灾蔓延功能。

火灾自动报警系统也仅具备火灾报警功能，而无防火功能。

在具备灭火功能的设施中，消火栓灭火系统受人为因素影响较大，真正同时具备防火、控火和灭火功能的技术设施是自动喷水灭火系统以及其它辅助功能的装置组成的火灾报警系统。

据美国NFPA美消防协会）调查统计，装有这种设备的建筑物比没有装此项设备的建筑物在火灾中的生命丧失要少1/2~2/3。

据1982~1991年之间的统计，在装有自动喷水设备的家庭中发生火灾48900次，死亡200人，而没有装该设备的家庭发生火灾3704600次,死亡33825人，估算在千次火灾中前者减少死亡率达55%。

3•自动喷水灭火系统设计步骤

以图书馆一层西侧的电子阅览室为例设计自动喷水灭火系统。

（1）确定图书馆电子阅览室的火灾危险等级

根据表1设置场所火灾危险等级举例可知，西安科技大学临潼区

图书馆电子阅览室的火灾危险等级为中危险I级。

火灾危险等级

设置场所举例

轻危险级

建筑咼度为24m及以下的旅馆、办公楼；仅在走道设置闭式系统的建筑等

中危险级

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（塔）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；总建筑面积小于的商场、总建筑面积小于的地下商场等

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间等；冷藏库、钢屋架等建筑构件

U级

1）民用建筑：

书库、舞台（葡萄架除外）、汽车停车场、总建筑面积及以上的商场、总建筑面积及以上的地下商场等

2）工业建筑：

棉毛麻丝及化纤的纺织、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

严重危险级

I级

印刷厂、酒精制品、可燃液体制品等工厂的备料与车间等

U级

易燃液体喷雾操作区域、固体易燃物品、可燃的气溶胶制品、溶剂、油漆、沥青制品等工厂的备料及生产车间、摄影棚、舞台“葡萄架”下部

仓库危险级

I级

食品、烟酒；木箱、纸箱包装的不燃难燃物品、仓储式商场的货架区等

U级

木材、纸、皮革、谷物及制品、棉毛麻丝化纤及制品、家用电器、电缆、B组塑料与橡胶及其制品、钢塑混合材料制品、各种塑料瓶盒包装的不燃物品及各类物品混杂储存的仓库等

川级

A组塑料与橡胶及其制品；沥青制品等

注：

表中的A组、B组塑料橡胶的举例见本规范附录B。

（2）设计技术数据

建筑物喷水灭火系统的基本设计数据通常包括喷水强度、作用面积、喷头动作数、每只喷头保护面积、最不利点处喷头压力以及理论供水量。

由表2可查得，中危险级I级建筑物的喷水强度为6L/（min?

m2）,作用面积为160m2，喷头工作压力取为0.1M&。

火灾宛险等级

喷水強度丿LaiiHiiH

作用面积皿：

喷头工作压力

轻危险级

160

0.1»

中危险级

11级

严重危险圾

260

（3）房间建筑特点及模型简化

图书馆电子阅览室为一个圆心角不大的类扇形区域，内有9根矩形支柱，规格分别为480*480mm、470*750mm（两根）、450*480mm、750*750mm（四根）、490*860mm，室内还有若干吊顶式电风扇。

电风扇的叶片距天花板大约500mm左右，而直立型、下垂型标准喷头，其溅水盘与顶板的距离不应小于75mm,且不应大于150mm，于是把喷头安装在风扇与顶板之间不受影响。

因此可以忽略室内风扇的存在。

又因为扇形的圆心角不大，可以等效为面积近似的矩形空间。

为了计算简单，将圆柱忽略。

于是原扇形电子阅览室等效为一个16000*30000*3400mm的内无任何障碍物的矩形空间。

（4）系统选择

根据电子阅览室的实际情况，本设计选用侧边末端型系统。

如图：

<3nr>

一^O一―喷头

管

（5）选择和布置喷头

本设计选用标准玻璃球喷头，公称直径为15mm，喷头特性系数

K=42

确定最不利点喷头的位置为1#节点处的喷头，喷头采用矩形布置，间距为3.4*3.2m（见图1）,在1#节点处平行于配水支管划定矩形作用面积，如图虚线区域，其长边长度为：

L=1.2XvA=1.2Xv160=15.2m

每边支管上最多动作喷头数n=15.2/3.2=4.75〜5个，作用面积内布

置了3排喷头，最大动作喷头数为3X5=15个。

图1图书馆电子阅览室自动喷水灭火系统管网平面布置图

（6）管网布置

根据表3预选管径，管网布置如图所示，系统共布置45个喷头，系统设湿式报警阀和水流指示器各一个。

湿式报警阀、水流指示器的水头损失为0.02MP,。

公称直径/miu

控制的标准喷头数/只

轻危嗤级

中危险级

無

100

表3轻危险级、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数

校核：

当按如图布置管网时，喷水的作用面积为：

3.4X5X3.2X3=

163.2m2大于规定的作用面积160m2。

支管末端喷头距墙端的距离分别为：

距短边的墙（16-3.2X4）/2=1.6m,距长边的墙（30-3.4X

8）/2=1.4m均小于喷头与端墙的最大规定距离1.8m.

每只喷头的保护面积为：

（16X30）/45=10.67m2，小于只喷头

的最大保护面积12.5m2。

综上所述，此管网设计合理并满足基本规范和要求

（1）水力计算

自动喷水灭火系统管道水力计算

节

占

八、、

管段

特性系数

节点水压

H/M

节点流量

管段流量

Q/L.

管径d/m

流

速

v/m/

单位长度水头损失

i/10-5

管段长度

L/m

当

量

长度

L/m

水头损失

h/Mpa

计算公式

0.1

1.33

=k們

1-2

4.2

1.33

2.71

1000

3.2

0.6

0.038

-2=?

1-2=?

（?

2+?

1-2）

0.138

2.89

1-2

-2+Kd

2-3

4.2

2.89

3.60

1268

3.2

1.8

0.063

-3=?

2-3=?

（?

-3+?

2-3）

0.201

4.77

3-4

4.2

4.77

5.93

3441

3.2

1.8

0.172

0.373

7.33

4-5

4.2

7.33

9.12

7605

3.2

1.8

0.38

0.753

10.97

5-6

4.2

10.97

5.59

1688

1.6

3.1

0.079

0.859

10.97

6-7

4.2

10.97

5.59

1688

3.4

1.5

0.083

0.942

10.97

a-7

11.48

_7=?

_7V?

7=?

-7/V?

7-8

4.2

22.46

6.77

1749

3.4

3.1

0.11

1.055

22.46

b-8

12.15

8-9

4.2

34.61

6.88

13.6

4.6

0.0126

9-10

4.2

34.61

4.4

6.2

0.0076

水流指示

器

0.02

湿式报警

器

0.02

1.152

34.61

0=?

0+?

0-10

0=?

-9

刀?

1.152

修改计算

节

占

八、、

管

段

特性系数

节点水压

H/M

节点流量

管段流量

Q/L.

管径d/

流

速

v/m/

单位长度水头损失

i/10-5

管段长度

L/m

当

量

长度

L/m

水头损失

h/Mpa

计算公式

0.1

1.33

=k问

1-2

4.2

1.33

2.71

1000

3.2

0.6

0.038

-2=?

1-2=?

（?

2+?

1-2）

0.138

2.89

1-2

-2+K

2-3

4.2

2.89

3.60

1268

3.2

1.8

0.063

-3=?

2-3=?

（?

-3+?

2-3）

0.201

4.77

3-4

4.2

4.77

2.43

319

3.2

3.1

0.016

0.217

6.73

4-5

4.2

6.73

3.43

635

3.2

3.1

0.032

0.249

8.82

5-6

4.2

8.82

4.49

1088

1.6

3.1

0.051

0.3

8.82

6-7

4.2

8.82

4.49

1088

3.4

1.5

0.053

0.353

8.82

a-7

9.56

-7=?

-7V?

-7=?

-7/译

7-8

4.2

18.39

3.66

389

3.4

3.1

0.025

0.378

18.39

b-8

9.9

8-1

4.2

28.3

3.6

281

6.2

0.158

水流指示

器

0.02

湿式报警

器

0.02

0.576

28.3

0=?

0+?

0-10

0=?

-9

刀?

0.576

在第一次计算中3-4管段、4-5管段、7-8管段、9-10管段计算出

的水流流速均大于经济流速5m/s，将管径做如下修改，结果见下表：

管段

第一次计算

修改计算

直径（mm）

流速（m/s）

直径（mm）

流速（m/s）

3-4

5.93

2.43

4-5

9.12

3.43

7-8

6.77

3.60

8-9

6.88

100

3.60

此时管道内水流流速全部符合经济流速。

系统设计流量为30L/S，水泵扬程为

H=Eh+F0+Z=O.576+3.4X9.8x1000X10-6=0.609MFa

（7）校核设计作用面积内的平均喷水强度为30L/160=11.25L/（min?

m2）＞8L/（min?

m2），满足规范要求。

（8）选择消防水泵

按照上述计算结果，根据下表选择型号为XBD7/30-100的消

防水泵其流量为30L/S,扬程为0.7M&

泵型号

流量（L/S）

扬程（MPa）

电机功率

（KW）

转速（r/min）

价格（元）

XBD4.5/25-100

0.45

18.5

2900

2536

XBD5/25-100

0.5

2900

2996

XBD6/25-100

0.6

2900

3918

XBD7/25-100

0.7

2900

3918

XBD8/25-100

0.8

2900

4250

XBD10/25-100

2900

5538

XBD11/25-100

1.1

2900

6712

XBD3/30-100

0.3

2900

2239

XBD4/30-100

0.4

18.5

2900

2536

XBD5/30-100

0.5

2900

2996

XBD6/30-100

0.6

2900

3918

XBD7/30-100

0.7

2900

4250

XBD8/30-100

0.8

2900

4250

（9）确定高位水箱的容积和设置高度

对于湿式系统的消防水箱设置高度，我们可以通过下图的布置来确定

消防水箱的设置高度（H）可按下式进行计算：

H=h[+h2++山厶-良

式中：

H—湿式最不利系统水箱设置高度（m）;

h1—最不利喷头的工作压力，应三5mH20;

h2—湿式报警阀的水头损失（m）;

h3—水流指示器的水头损失（m）;

h4—水箱至最不利喷头管道总水头损失（m；

&—加压泵的扬程。

本设计中：

h1+h2+h3+h4=（0.1+0.02+0.02+0.29MFa=0.43Mp

转换为水柱高度为43.87m,加压泵扬程取40m,则消防水箱设置

高度可约取4m.

容积:

对于湿式系统而言，消防水箱的功能是维持平时管网的压力，当发生火灾时迅速启动自动喷水灭火系统。

如果要达到最不利处喷头的工作压力，消防水箱的设置高度往往要达到十米以上，结构上往往无法达到这一要求。

现在的做法是把消防水箱设置在屋顶水箱间内，并增设加压泵来满足压力要求。

在火灾初期十分钟内，系统动作的程序是首先有消防水箱启动系统，然后加压泵工作，最后水通过加压泵加压流向喷头，喷头动作。

因此，启动喷水系统是消防水箱的主要功能。

消防水箱最小的容积为

V=QX60X10+1000=28.3x60X60-1000=16.98m3

（10）确定型水泵接合器的型号和设置数量

水泵接合器的主要作用是当室内消防水泵发生故障或遇大火室内消防用水不足时，供消防车从室外消火栓取水，通过水泵接合器将水送到室内消防给水管网，供灭火使用。

水泵接合器的设置要便于消防车和消防人员使用，特别要注意水泵接合器的设置位置，要设置在消防车易于靠近的位置，如路口附近，还应注意不要由于建筑物上部掉落东西而影响供水人员的安全。

如一些设有大面积玻璃窗的建筑物，若将水泵接合器设在玻璃窗的下面，在火灾状态下，下落的玻璃将会威胁供水人员的安全，所以从使用安全的角度考虑，水泵接合器的设置地点应避开玻璃幕墙。

图书馆采用出口公称通径为150mm、法兰连接、公称压力为

2.5MPa、型号SQS150－2.5的消防水泵接合器。

（11）确定消防水池容积

图书馆建筑防火设计分类为一类高层建筑，对应建筑耐火等级为

一级，消防用水量见下

消防系统

设计用水量/（Ls）

火灾延续时间/h

室外消火栓

室内消火栓

自动喷水

消防水池的最小容积为

V=28.3X3600+1000=101.88m3

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准.GB50016-2006建筑防火设计规范中华人民共和国公安部.2006

[2]中华人民共和国国家标准.GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范中华人民共和国公安部.2001

[3]中华人民共和国国家标准.GB3446-93消防水泵接合器.中华人民共和国公安部.

[4]孙巍.哈尔滨工程大学图书馆消防设计•哈尔滨工业大学建筑设计研究院

[5]程远平，李增华.消防工程学.北京:

中国矿业大学出版社

[6]苏文龙•建筑中自动喷水灭火系统及其水力计算的研究•合肥工业大

学.2007

[7]中华人民共和国国家标准.GB50045-95高层民用建筑设计防火规范.中华人民共和国公安部.1997

[8]兰为平.自动喷水灭火系统使用技术研究.重庆大学.2002

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