高校学生寝室自动喷水灭火系统布置.docx
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高校学生寝室自动喷水灭火系统布置
XXXXXXX毕业设计
高校学生寝室自动喷水灭火系统布置
学生：
XXXXX
学号：
XXXXXXXXXXX
专业：
安全工程
班级：
安全工程XXXX
指导老师：
XXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
二〇XX年XX月
摘要
本文以高校寝室为对象，对如何在高校寝室中设置自动喷水灭火系统进行了研究。
近年来高校火灾的频频发生，严重威胁到了高校学生的安全和高校财产的安全。
自动喷水灭火系统是目前世界上公认的最有效、普及率最高的消防设施，它是一种能够在发生火灾时，及时探测到环境温度的骤变，自动打开喷头进行喷水灭火的装置，因为其具有监测火灾发生，及时出水控制火灾，自动报警等优点，广泛运用于各类建筑当中。
本文就以高校寝室为研究对象，分析并设计自动喷水灭火系统，根据《自动喷水灭火系统设计规范》介绍了自动喷水灭火系统中各组件的设置以及工作原理，介绍了自动喷水灭火系统喷头的选型以及配水管、管网的布置要求，水力计算部分详细介绍了作用面积法，并采用作用面积法进行了水力计算。
本文的设计目的是在高校寝室中发生火灾的时候，将火灾第一次时间抑制在初始阶段，能够及时地采取有效的灭火措施，保障学生们的人身安全，最大限度地减少火灾造成的生命和财产损失。
关键词：
自动喷水灭火系统；喷头；水力计算；作用面积法
Abstract
ThisthesisresearchedhowtosetupautomaticsprinklersystemintheUniversitiesbedroom.Inrecentyears,firesintheUniversitiesisoccurfrequentlyandithavebeenaseriousthreattotheUniversitystudent`slivesandproperty.Sprinklersystemisafirefacilitieswhichisworldrecognizedthemosteffectiveandhavethehighestusage.It`sasystemwhichcandetectedthefiresintimeandautomaticallyopenthenozzlesprinkleandalsoissuedafirealarmwhenfires.becauseofsprinklersystemhaveautomaticsprinkler,firedetection,automaticalarmandcontrolfiresinbeginning，ithasbeenwidelyusedinbuildingfire.
Inthisthesis,thepurposeofthedesignofautomaticsprinklersystemagainsttheanalysisoftheUniversitiesbedroom.Accordingto’Designspecificationsoftheautomaticsprinklersystem’,thisthesisintroducedhowtoselectsprinklernozzleandinstallationrequirementsofpipelineandpipenetwork.Inthehydrauliccalculationthisthesisintroducedthemethodofactivearea,andusethismethodtocalculatehydraulic.Thisthesisinordertodiscoverthefireinthebeginning,andsuppressthefireintheinitialstages,tominimizelossoflifeandpropertycausedbyfires.
Keywords:
automaticsprinklersystem;sprinklernozzle;hydrauliccalculation;themethodofactivearea
第一章绪论
1.1研究背景
经济的迅速发展使社会对人才的需求日益加大，各大高校为了满足社会的需求，逐年扩招，高校寝室人员密集，电器繁多，加之学生安全意识不足，违规使用大功率电器，造成很大的火灾隐患，近年来中外高校宿舍火灾事故频频发生，例如2008年上海商学院徐汇校区因学生使用“热得快”烧水引起火灾导致4人死亡，2008年中央美术学院发生火灾导致100多间寝室被烧毁。
1人受伤，等等事例发人深省，高校寝室消防安全必须引起重视。
自动喷水灭火系统应用至今已有100多年的历史，是目前国际上公认的最为有效的自动灭火系统，在如今建筑消防安全中发挥了及其重要的作用。
自动喷水灭火系统在火灾初期能够有效地控制火势的蔓延，为火灾的扑灭起到了重要的帮助，从而最大限度地减少了火灾的损失。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
消防装备是人们同火灾作斗争的重要工具。
全世界都非常重视消防装备工业的研究与生产，中国消防装备工业在经过20多年的改革开放取得了很大的发展。
1995年2月20日，国务院正式颁布《消防改革与发展纲要》，该纲要勾划出的具有中国特色的消防蓝图，将是我国迈入21世纪的消防发展纲领。
纲要明确要求“到2010年使我国消防事业达到世界中等水平”，并将“发展消防科技和提高消防技术装备”。
消防技术装备可按使用功能分为消防员个人保护器具、救助器具（破拆、登高、救生、火灾探测等）、灭火器具与设备（灭火器、吸水器具、射水器具、消防泵、消防车、消防艇、消防飞机、坦克、机器人等）、灭火剂（水、泡沫等）四类。
公安消防部队在装备配备中将消防装备分为特勤装备、消防员个人保护装备两大内容。
特勤装备包括消防车辆、侦察、救生、警戒、破拆、堵漏、输转、洗消、通信、照明排烟、其他等类别；消防员个人保护装备包括消防员呼吸保护器具、消防员防护服装、其他防护装备等类别。
新中国成立以来特别是改革开放以来，中国消防装备工业取得了很大的成绩，已初步形成了以消防车辆为龙头，随车配件为基础，消防特勤装备为辅助的较为完整的装备制造业体系，国外一些著名企业也逐步进入中国市场，基本满足了中国公安、职业消防队装备建设的需要。
自动喷水灭火系统属于消防装备的一种，近年来发展迅速是当今世界上公认的最为有效的灭火设施，也是运用最为广泛的灭火系统。
我国自动喷水灭火系统的应用距今也已有80多年。
1926年，上海的部分毛纺厂就开始安装使用自动喷水灭火系统。
80年代初，我国就开始对自动喷水灭火系统的产品进行规模生产，并在工程项目中大量运用。
通过这些年来的系统研究，我国已经建立了自动喷水灭火系统的产品质量标准，成立了产品质量检测中心，编制了设计施工验收规范和安装图集。
在标准的制定和技术规范方面，我国发布了《自动喷水灭火系统设计规范》、《自动喷水灭火系统施工与验收规范》、《自动喷水灭火系统:
洒水喷头的性能要求和试验方法》等规范和《室内自动喷水灭火设施安装》标准图集，在很大程度上提高了我国自动喷水灭火系统的技术含量以及规范管理。
在理论的研究中，我国的科研人员开发出了喷头灭火效能影响和喷头热敏性能的量化的评价研究。
喷头的热敏性能通过响应时间指数（RTI）来反映。
响应时间指数决定了灭火效果的好坏，其值越低，喷头开放越迅速，自然而然灭火效果就越好。
喷头的灭火效能与所需喷水密度（RDD）和喷头实际送达的喷水密度（ADD）有关。
当喷头空间的热损失较小时，喷水穿过火焰上羽卷流送达的密度就相对提高。
同时，除了控制火灾以外，自动喷水灭火系统还被赋予了早期灭火的概念。
在喷头技术上已有标准喷头、大水滴喷头、快速响应喷头（RTI≦50（ms）0.5）、扩展覆盖边墙型喷头、快速响应早期灭火喷头、启闭式喷头等[20]。
在系统方式上，除了常规的湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统和水幕系统，还出现了重复启闭预作用系统、自动喷水泡沫联用灭火系统。
在系统的给水方式中，明确了稳高压给自动喷水灭火系统，保证了给水的可靠性，并采取了措施。
在消防泵的启动控制中，除了由单一的压力开关控制外，还有两组压力开关控制方式。
水力报警阀在系统中的功能也变的更为明确，并且每个报警阀组给水的最不利处，都要设置末端试水装置，便于监测系统，加强系统的管理与维护。
1.2.2国外研究现状
英、美和澳大利亚等国家一直致力于消防工程技术标准的研究，并不断总结在推行工程中的经验和教训，以此提高其标准的科学性和可操作性。
美国在消防安工程上的研究开始地较早，早在1971年，美国总务管理局在弗吉尼亚召开了高层建筑消防安全国际会议，其议题之一就是建筑物消防安全的系统设计方法。
在消防安全工程兴起之后，英国的《建筑规范》通过多次的完善具有了较强的科学性和可操作性，从实施的角度对其建筑技术法规进行阐述，确保其顺利实施。
从国外对于消防安全工程技术标准的发展历史和现状可以看出，“以性能为基础”是多个国家消防工程技术标准的共同特征，并且技术标准与技术法规相一致，并制订保证技术标准实施的配套文件。
世界上第一套自动喷水灭火系统出现于1812在英国皇家剧院，至今已有200多年的历史。
长期以来，发达国家从研究到应用，从局部使用到普遍推广，有过成功和失败。
在总结经验的基础上，制定了自动喷水灭火系统设计、安装规范和标准，而且通过实践还进行了一次又一次的修订。
如今自动喷水灭火系统的应用已不仅仅局限于高层建筑，工业厂房和仓库中推广使用，而且还在住宅建筑中开始安装使用，目前已经取得了巨大的经济与社会效益。
在系统类型上，除了我国普遍使用的湿式系统、干式系统、预作用系统等等之外，国外还开发出了重复启闭预作用系统、自动喷水——泡沫联用灭火系统。
快速响应早期灭火喷火系统和先进的消防水泡系统。
在喷头方面，国外开发出了可以根据不同环境和不同的适用场所选择适合其条件的喷头，除了标准的喷头外，还推广了快速响应喷头、扩展覆盖边墙型喷头和快速响应早期灭火喷头、大水滴喷头等等各种喷头。
美国在制定自动喷水灭火系统规范的时候，在类型全面的同时，还对多类自动喷水灭火系统在其适用范围、布置形式、约束条件和适用要求做出详细的规定，并单独详细地制定了规范来指导人们的使用。
我国在制定相关规范的时候，对于多种类型的自动喷水灭火系统都没有单独的规范，而且规范还不够全面，许多新型的自动喷水灭火系统还没有出现在规范当中，明显规范的制定落后于技术的发展。
1.4研究目的
正如研究背景所举的事例，今年来高校火灾频频发生，严重地影响了高校学生自身安全以及学业的学习。
高校宿舍多为早期建设建筑，消防设施仅有消防栓以及灭火器等，在火灾发生的时候，由于多数同学消防意识的淡薄以及不能熟悉运用灭火器，火灾形势难以得到控制。
自动喷水灭火系统作为一种在火灾初期用于灭火控火的有效消防手段，越来越得到了大家的重视，特别是在自动喷水灭火系统中占据了70%以上的湿式自动喷水灭火系统。
但在大多数的高校宿舍中，都很少布置自动喷水灭火系统，高校寝室作为一个人员密集并存在着较大的火灾隐患的场所，自动喷水灭火系统在其中起到的作用不可忽略。
本文就以高校宿舍为研究对象，对如何在高校宿舍中设计自动喷水灭火系统，部件的选取，喷头以及管网的布置和水力计算展开研究。
1.5研究内容
对某高校宿舍进行实际分析，选取合适类型的自动喷水灭火系统，并根据相应的设计规范，选取适用于研究对象的系统各部分组件。
研究重点在于喷头、管网的布置以及水力的计算。
在布置喷头以及管网时，要严格按照设计规范来计算设计，确保喷头洒水不留白，能覆盖每个区域。
管网的正确的布置以避免系统最不利处的流量、压力过大，发生火灾时水流输送不到位。
水力计算部分要根据设计规范计算出泵出口处的流量以及压力，根据出口压力及流量选取适合的消防泵。
在设计的时候要严格按照设计规范，并根据设计对象的实际情况来进行设计，要确保自动喷水灭火系统有效地工作。
第二章自动喷水灭火系统
2.1系统类型
2.1.1湿式自动喷水灭火系统
湿式系统由闭式喷头、管道系统、湿式报警组阀和给水设备等组成。
发生火灾时，周围温度上升，当环境温度达到喷头的公称动作温度时，高温气流使热敏元件动作，喷头打开喷水灭火。
火灾发生前，阀前和阀后压力相等，火灾发生后，阀后配水管道水压下降，水源压力作用使湿式报警阀开启，压力水流流向配水管道，报警信号管路开通，水力警铃受到压力水流的冲击从而发出报警信号，同时管路上的压力开关接通并发出相应的电信号，消防水泵通过消防控制中心自动启动开始供水持续喷水灭火。
另外串联在管路上的水流指示器感应到水的流动送出相应的电信号给报警控制器，指示某一区域已在喷水。
湿式自动喷水灭火系统主要具有以下特点：
1.结构简单，可靠性高。
湿式系统与其他类型自动喷水灭火系统相比较，结构相对简单，只需要湿式报警阀、喷头和必要的供水设施就可以完成工作，并且管理简单，方便操作。
最早安装于20世纪初期我国的上海、青岛等地的一些外国投资的工厂，当时系统只有报警阀、控制阀、喷头和供水设施，但使用至今，多数系统还能完成正常工作。
2.施工灵活，安装简便。
湿式系统的喷头安装布置可根据吊顶形式或美观、安全的需求，采取向上或向下形式安装，方便灵活。
与其它类型系统相比，湿式喷水灭火系统在施工中对其管道接头、敷设坡度等的施工要求较低，不像干式系统或预作用系统那样严格，施工较为简单。
3.控火效率高，灭火速度快。
湿式系统的管网一直充有压力水，火灾发生时，喷头开启后，系统能起到迅速出水，灭火、控火的目的，比干式系统灭火效果要好。
湿式系统于干式系统相比，在达到相同的控火、灭火效果下，湿式系统所需要开启的喷头数要少。
4.成本较低，管理简单。
由于湿式系统简单，安装省工，管理方便，所以建设投资和日常管理费均比其它系统要少。
在湿式系统中，喷头的安装方向既可以朝上也可以朝下，在容易受到碰撞或损坏的场所，喷头采取向上安装。
没有吊顶时，应采用直立型喷头，这样喷头可以尽早接触到高温烟气，使热敏元件及早动作，有吊顶的情况下，喷头安装方向应向下布置，不然吊顶会影响到喷头的洒水分布。
湿式自动喷水灭火系统应用比较广泛，建筑上大多数采用的都是湿式自动喷水灭火系统，其工作环境温度不低于4℃，且不高于70℃，平常意义上提到的自动喷水灭火系统就是指这种系统。
本次设计采用的就是此系统。
图2.1湿式自动喷水灭火系统
表2.1湿式系统主要部件表
编号
名称
用途
1
高位水箱
储存初期火灾用水
2
水力警铃
发出声音报警信号
3
湿式报警阀
系统控制阀，输出水流报警
4
消防水泵接合器
消防车供水口
5
控制箱
接收电信号并发出指令
6
压力罐
自动启闭消防水泵
7
消防水泵
消防增压泵
8
供水管
提供消防用水
9
排水管
末端试水装置排水
10
末端试水装置
试验系统功能
11
闭式喷头
感知火灾，出水灭火
12
水流指示器
输出电信号，指示火灾区域
13
消防水池
储存消防用水
14
压力开关
自动报警或自动控制
16
延迟器
克服水压波动引起的误报警
17
消防安全指示阀
显示阀门启闭状态
18
放水阀
试警铃阀
19
放水阀
检修系统时，放空用
续表
20
排水漏斗
排走系统的出水
21
压力表
指示系统压力
22
节流孔板
减压
23
水表
计量末端试水装置的出水量
24
过滤器
过滤水中的杂质
图2.2湿式系统流程图
2.1.2干式自动喷水灭火系统
干式自动喷水灭火系统适用于环境温度低于4℃或高于70℃的的场所，与湿式系统相比较，干式系统的报警阀后灭火管网内的有压水改成充满用于启动系统的有压水，并将其设置在合适的环境温度中。
因为报警阀后的管网内在平时没有水，故将其称为干式系统。
火灾发生时，喷头下方的环境温度上升，使喷头开启，先排掉管网中的压缩空气，使灭火管网中的压力下降，干式报警阀阀前压力大于阀后压力，报警阀开启后，水流流向喷水管网，开式喷水。
干式系统主要有以下特点：
（1）不受环境温度的制约；
（2）比湿式自动喷水灭火系统投资高；
（3）施工复杂，管理复杂；
（4）灭火速度比湿式系统慢。
2.1.3预作用自动喷水灭火系统
预作用系统由火灾自动探测控制系统和在配水管道内充以有压力或无压气体的闭式喷水灭火系统组成，它具有湿式系统以及干式系统的特点。
在平时，系统显现出干式系统的特点，火灾时由火灾探测系统自动开启报警阀时管道中呈现湿式系统的特点，系统的转变包含预备动作功能，故称为预作用系统。
预作用系统平时管网内充以低压压缩空气或氮气，火灾发生时，火灾探测器探测到火灾的发生，通过报警控制器开式做作用系统，开启排气阀，向管网内充水，当火源处温度持续上升时，喷头动作喷水。
火灾报警器发生故障时，喷头开启，由于管网内排气之后气压下降，由压力开关探测到管网内压力骤降，压力开关发出报警信号，预作用阀启动，供水灭火。
预作用系统的主要特点：
（1）火灾前管网内没有水，故而不怕环境温度过高或者过低——干式系统特点；
（2）水可以立即从喷头中喷出，不会延迟灭火的时间——湿式系统特点；
（3）可以有效避免因系统喷头破损而造成的水渍损失；
（4）能在喷头动作之前进行早期报警；
（5）系统复杂，维护要求高，造价高。
2.2研究对象
某大学学生公寓5栋（以下简称学生5舍）。
该栋宿舍共计六层楼，建筑高度25.2m，单层层高3.6m。
内部详细数据如下图所示：
图2.3内部主视图
图2.4内部侧视图
图2.5学生5舍内部俯视图
根据表1.1火灾危险等级的划分，学生5舍建筑高度超过24m，并且不仅仅在走道设置喷头，所以在本次设计中将学生5舍划分为中危险级Ⅰ级。
火灾危险等级划分
轻危险级
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。
中危险级Ⅰ级
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。
中危险级Ⅱ级
民用建筑：
书库、舞台（葡萄架除外）、汽车停车场、总建筑面积5000㎡及以上的商场、总建筑面积1000㎡及以上的地下商场等。
2.3系统组件
2.3.1喷头
喷头是自动喷水灭火系统中的重要组成组件，其具有火灾检测和灭火两种功能。
火灾发生时，喷头首先探测到火灾的发生，然后在其保护面积上喷水来控制或扑灭火灾。
正确的选择和布置喷头是消防安全的重要保障。
喷头分为闭式喷头与开式喷头两种。
闭式喷头是配有热敏元件，能在火灾发生时探测火灾，喷水口则由热敏元件封闭；开式喷头则是不具有热敏元件，喷水口敞开的喷头。
表2.3各种类型喷头适用场所
喷头类型
适用场所
闭式
玻璃球洒水喷头
适用于宾馆等要求美观或者腐蚀性高的场所
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
适用于安装在管路下经常有移动物体，或尘埃较多的场所
下垂型洒水喷头
适用于各种场所
边墙型洒水喷头
适用于空间狭窄，通道型建筑场所
吊顶型洒水喷头
装饰型喷头，可安装于宾馆、客厅、办公室等建筑
普通型洒水喷头
可直立、下垂安装，适用于有可燃烧吊顶的房间
干式下垂型洒水喷头
专用于喷水灭火系统的下垂型喷头
开式
开式洒水喷头
适用于雨淋喷水灭火和其他开式系统
水幕喷头
需保护的门、窗、洞、檐口、舞台口等地方
喷雾喷头
用于保护石油化工装置、电力设备等
特殊喷头
自动启闭洒水喷头
具有启闭功能，适用于需要降低水渍损失的场所
快速反应洒水喷头
具有短时间启动效果，适用于要求启动时间短的场所
大水滴洒水喷头
适用于高价库房等火灾危险等级高的场所
扩大覆盖面洒水喷头
保护面积大，可降低系统造价
2.3.2报警阀组
报警阀组适用于湿式自动喷水灭火系统，其在自动喷水灭火系统中是至关重要的系统组件。
报警阀组由湿式报警阀、延时器、压力开关、水力警铃、水源蝶阀和压力表等组件构成。
其中，湿式报警阀是一个起止回阀和在开启时 又能报警两种作用的合为一体的阀门，主要由阀体和阀瓣组成，在阀体座圈的密封面上，有通往延时器 和水力警铃的沟槽及小孔，阀瓣将消防喷自动喷水灭火系统分隔为系统侧和水源侧。
当火灾发生时，系统侧喷头 动作喷水，阀瓣在压差作用下自动开启，水流经座圈的沟槽及小孔流向延时器，再流向压力开关和水力警铃。
水力警铃发出报警声响的同时压力开关动作，输出电信号启动喷淋泵进行灭火。
根据《自动喷水灭火系统设计规范》规定，配置报警阀组应满足以下要求：
（1）湿式系统中，一个报警阀组控制的喷头数不宜超过800只；
（2）每个报警阀组供水的最高与最低位置的喷头，其高程差不宜大于50m；
（3）报警阀组宜设计在安全易于操作的地点，其距地面的高度宜为1.2m，并且安装部位应设有排水设施；
（4）水力警铃工作压力不小于0.05MPa，并且应设在有人值班附近。
2.3.3水流指示器
水流指示器由微型开关、本体、法兰底座及桨片组成，竖直安装在系统配水管网的水平管路或各分区的分支管上，在发生火灾时，喷头开启喷水，有水流过装有水流指示器的管道时，流动的水推动桨片，使电接点接通，将水流信号转换成电信号，发出信号给消防控制中心。
其作用就是确定火灾发生的具体部位以及系统的运行情况。
水流指示器宜竖直安装在水平管道上，不能倒装或侧装。
也可以安装在垂直管道上，但水流方向必须由下向上流动，不允许反向。
在实际的施工过程中，一些设计人员用水流指示器的动作信号直接启动喷淋泵，这是不可行的。
因为水流指示器是适用于监视一个区域的喷头的动作状态的，一旦某个喷头动作，就有动作信号报给主机报警启动泵，这样有可能导致泵频繁启动，给系统造成影响。
2.3.4压力开关
压力开关能对报警管路的水压进行实时监视，如果监测出压力发生波动，并确认是火灾信号，就能自动开式消防泵给系统供水进行灭火。
报警阀平时处于关闭状态，报警管路内没有水故为无压状态，当火灾发生时，报警阀组被打开，压力水进入报警管路产生压力的变化，压力开关检测到压力的变化并被打开，向控制中心发出信号，当控制中心接收到压力开关发出的信号后便可启动消防阀。
2.3.5末端试水装置
末端试水装置应由试水阀、压力表以及试水接头组成，其是安装在系统管网或分区管网的末端，检测系统启动、报警及联动等功能的装置。
根据《自动喷水灭火系统设计规范》，每个报警阀组控制的最不利点喷头处，应设末端试水装置，其他防火分区、楼层的最不利点喷头处，均应设直径为25mm的试水阀。
2.3.6供水系统
（1）消防水箱
消防水箱是自动喷水灭火系统中的重要组成部分，它具有两个作用，一是保证系统管网内的压力，二是保证火灾发生时第一时间供水。
因此，自动喷水灭火系统的消防水箱设置时必须保证有一定的高度，才能满足灭火时所需的流量和压力。
根据《自动喷水灭火系统设计规范》，设置消防水箱时必须满足下列要求：
采用临时高压给自动喷水灭火系统的自动喷水灭火系统，应设高位消防水箱，其储水量应符合现行有关国家
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