银行自动喷水灭火系统设计本科论文.docx
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银行自动喷水灭火系统设计本科论文
武汉科技大学
《防火防爆安全技术》
课程设计
课题名称:
银行自动喷水灭火系统设计
专业名称:
安全工程
班级:
1103班
姓名:
吴
学号:
201001145099
指导教师:
吴老师
目录
一、前言…………………………………………………………………………1
二、设计情况简介…………………………………………………………………1
2.1自动喷水灭火系统简介……………………………………………………1
2.2酒店概况和分析……………………………………………………………1
三、自动喷水灭火系统计算………………………………………………………2
3.1建筑物危险等级………………………………………………………2
3.2确定设计技术数据………………………………………………………2
3.3选择系统类型……………………………………………………………2
3.4选择和布置喷头…………………………………………………………2
3.4.1喷头特征……………………………………………………………2
3.4.2喷头布置…………………………………………………………2
3.4.3最不利点的确定…………………………………………………3
3.5管网布置……………………………………………………………………3
3.5.1管径确定……………………………………………………………3
3.5.2管网布置……………………………………………………………3
3.6水力计算…………………………………………………………………3
3.6.1计算公式……………………………………………………………4
3.6.2水力计算的方法……………………………………………………5
3.6.3对最小不利点及作用面积的理解计……………………………7
3.6.4自动喷水系统管道水力计算………………………………………9
四、选择消防水泵………………………………………………………………9
小结…………………………………………………………………………10
一．前言
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（水流指示器及压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。
它是人们同火灾斗争中出现和发展起来的一种固定式自动灭火系统，是当今世界上公认的最为有效的自救灭火措施，是应用最为广泛、用量最大的自动灭火系统。
它具有自动灭火和自动报警的功能。
它用水作灭火剂，平时处于准工作状态，一旦保护区域内发生火灾，火灾发生区域的自动喷水灭火系统会发生动作，喷洒水雾或水滴，起到延缓火势和扑灭火灾的作用。
二、设计情况简介
2.1自动喷水灭火系统简介
自动喷水系统的类型较多，从1806年约翰凯利发明了利用可燃绳控制阀门启动钻孔管道喷水灭火开始发展到现在，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三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。
2.2建筑特征
本次设计所给的图纸为酒店第八层的平面图，其为高层民用建筑旅馆类，此层有2个办公室、4个综合业务处，1个楼梯室、2个电梯室,1个中心会议室，3个客户一处及其他一些辅助型的房间，净空高度<8m，具体见图纸，其发生火灾的可能燃烧为办公室区或办公室内诸如桌椅、装修材料等着火，适合设计水喷淋灭火系统。
三、自动喷水灭火系统计算
3.1建筑物危险等级
参考文献【1】附表A，对于高层民用建筑旅馆类，其危险等级为中危险1级。
3.2确定设计技术数据
参考文献【1】表5.0.1，对于净高<8m的中危险1级场所，其喷水强度=6L/min*m2,作用面积A=160m2。
3.3选择系统类型
根据建筑物的实际情况，本设计采用中央端型系统。
3.4选择和布置喷头
3.4.1喷头特征
本设计选用标准玻璃球喷头，公称直径为15mm，喷头系数为80。
3.4.2喷头布置
本设计采用矩形布置，参考文献【1】表7.1.2，长边不宜大于4.0m，一直喷头的最大保护面积为12.5㎡,喷头与端墙的最大距离为1.8m，喷头布置见酒店第八层湿式喷水灭火系统管网布置平面图。
3.4.3最不利点的确定
确定最不利房间为综合业务处4，节点1为最不利点，在节点1处平行于配水支管划定矩形面积，其长边长度为：
L=1.2
=1.2*
=15.2m（3-1）
每边支管上最多喷头数：
n=
=3.8≈4
作用面积内共布置2排喷头，最大动作数为15个，具体布置参见图纸某酒店第八层湿式喷水灭火系统管网布置平面图和某酒店第八层湿式喷水灭火系统管网布置轴测图。
3.5管网布置
3.5.1管径确定
参考文献【1】表8.0.7，先预选管径。
3.5.2管网布置
根据计算设计以及对实际情况的考虑，系统共布置了40个喷头，系统设置湿式报警阀和水流指示器各一个。
具体布置参见图纸某酒店第八层湿式喷水灭火系统管网布置平面图和某酒店第八层湿式喷水灭火系统管网布置轴测图。
3.6水力计算
3.6.1计算公式
喷头的流量：
（3-2）
式中：
q——喷头流量L/min
K——喷油流量系数
P——喷头工作压力
系统的设计流量：
（3-3）
式中：
Q——系统设计流量L/s
——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
每米管道水头损失：
（3-4）
式中：
i——每米管道的水头损失
/m
v——管道内水的平均流速m/s
dj——管道的计算内径m
水泵扬程或系统入口的水压力计算
H=
+P0+Z（3-5）
式中：
H——水泵扬程或系统入口的水压力
——管道沿程和局部水头损失的累计值
，其中
湿式报警阀取值0.04MPa，水流指示器取值0.02
。
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。
3.6.2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最不利喷头压力值而提出的，在消防泵、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）对交汇点处水压的一侧的管段进行修正[4]。
q2=q1（h1/h2）0.5 （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3m/s，常用1.3-2.5m/s。
3.6.3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。
参考文献【1】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、中危险级不应低于参考文献【1】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）;
最不利点处作用面面积内取如图任意四支喷头，其合围面积为4.5*6.7=30.1m2。
3.6.4自动喷水系统管道水力计算
初次计算：
根据标准取值（先取最不利点处水压为0.05MPa），将数据输入给排水计算软件，得如下结果：
自动喷水系统管道水力计算表1
设计强度:
6（L/min.m2）作用面积:
160（m2）
末端压力:
0.05（MPa）
控制流速:
5.0（m/s）管道材质:
普通镀锌钢管
管道坡度:
0流量系数:
80
系统名称:
自喷-自动喷淋系统一
危险等级:
中危险级（Ⅰ级）
设计强度:
6（L/min.m2）作用面积:
160（m2）
末端压力:
0.05（MPa）
控制流速:
5.0（m/s）管道材质:
普通镀锌钢管
前编
号
后编
号
流量
（l/s）
管径
（DN）
流速
（m/s）
管长
（m）
流量系数
管件当量
（m）
计算管长
（m）
水损
（MPa）
高度
差（m）
前压
（MPa）
后压
（MPa）
1
2
0.94
25
1.78
3.40
80
0.60
4.00
0.0155
0.0500
0.0655
2
3
2.02
32
2.13
1.20
80
0.20
1.40
0.0054
0.0655
0.0709
3
4
3.14
40
2.50
3.50
80
2.10
5.60
0.0246
0.0709
0.0955
4
5
4.45
40
3.54
1.90
80
2.40
4.30
0.0378
0.0955
0.1334
5
6
5.99
50
2.82
1.10
80
2.40
3.50
0.0139
0.1334
0.1473
6
7
7.61
50
3.58
1.20
80
3.10
4.30
0.0275
0.1473
0.1748
7
8
9.37
80
1.89
1.80
80
3.10
4.90
0.0050
0.1748
0.1798
8
9
11.16
80
2.25
0.60
80
4.60
5.20
0.0076
0.1798
0.1874
9
10
12.98
80
2.62
1.40
80
4.60
6.00
0.0118
0.1874
0.1992
10
11
14.86
80
2.99
2.40
80
4.60
7.00
0.0181
0.1992
0.2173
11
12
16.83
80
3.39
2.20
80
4.60
6.80
0.0225
0.2173
0.2397
12
13
18.89
80
3.81
2.70
80
4.60
7.30
0.0304
0.2397
0.2702
13
14
21.08
80
4.25
2.70
80
4.60
7.30
0.0379
0.2702
0.3081
14
15
23.43
80
4.72
1.90
80
4.60
6.50
0.0416
0.3081
0.3497
15
16
25.92
100
2.99
6.50
80
17.90
24.40
0.0438
4.00
0.3497
0.4335
水流指示器0.02
湿式报警阀0.04
+P00.522
分析：
设计作用面内任意四支喷头合围的平均喷水强度为：
[0.94+（2.02-0.94）+0.94+（2.02-0.94）]*60/30.1=8.02>5.1L/min,故强度上满足要求；
考虑到经济流速，管段4-5,13-14,14-15有所偏大，可以通过调整管径来满足要求，将13-14,14-15调整为100mm,4-5调整为50mm。
优化计算：
自动喷水系统管道水力计算表2
系统名称:
自喷-自动喷淋系统一
危险等级:
中危险级（Ⅰ级）
设计强度:
6（L/min.m2）
作用面积:
160（m2）末端压力:
0.05（MPa）
控制流速:
5.0（m/s）管道材质:
普通镀锌钢管
管道坡度:
0流量系数:
80
前编
号
后编
号
流量
（l/s）
管径
（DN）
流速
（m/s）
管长
（m）
流量系数
管件当量
（m）
计算管长
（m）
水损
（MPa）
高度
差（m）
前压
（MPa）
后压
（MPa）
1
2
0.94
25
1.78
3.40
80
0.60
4.00
0.0155
0.0500
0.0655
2
3
2.02
32
2.13
1.20
80
0.20
1.40
0.0054
0.0655
0.0709
3
4
3.14
40
2.50
3.50
80
2.10
5.60
0.0246
0.0709
0.0955
4
5
4.45
50
2.09
1.90
80
2.40
4.30
0.0094
0.0955
0.1049
5
6
5.81
50
2.74
1.10
80
2.40
3.50
0.0131
0.1049
0.1180
6
7
7.26
50
3.42
1.20
80
3.10
4.30
0.0251
0.1180
0.1432
7
8
8.86
80
1.78
1.80
80
3.10
4.90
0.0045
0.1432
0.1477
8
9
10.48
80
2.11
0.60
80
4.60
5.20
0.0067
0.1477
0.1543
9
10
12.13
80
2.44
1.40
80
4.60
6.00
0.0103
0.1543
0.1646
10
11
13.84
80
2.79
2.40
80
4.60
7.00
0.0157
0.1646
0.1803
11
12
15.64
80
3.15
2.20
80
4.60
6.80
0.0194
0.1803
0.1997
12
13
17.52
100
2.02
2.70
80
4.60
7.30
0.0060
0.1997
0.2057
13
14
19.43
100
2.24
2.70
80
4.60
7.30
0.0074
0.2057
0.2131
14
15
21.38
100
2.47
1.90
80
4.60
6.50
0.0079
0.2131
0.2210
15
16
23.36
100
2.70
6.50
80
17.90
24.40
0.0356
4.00
0.2210
0.2966
水流指示器0.02
湿式报警阀0.04
+P00.246
分析，此时强度仍满足，而且经济上比较适合。
四、选择消防水泵
按照上述计算的结果，系统设计流量为
Q=（1.3～1.5）*23.36=（30.37～35.04）L/s
水泵扬程：
H=0.264+0.04=0.304MPa
查阅消防泵资料，可选用型号为XBD4.5/25-100W的消防泵。
3.6.4设备清单
构件
型号或规格
单位
单价
数目
金额
镀锌钢管
DN25mm
m
12.85
100
1285
镀锌钢管
DN32㎜
m
16.60
100
1660
镀锌钢管
DN40㎜
m
20.85
10
208
镀锌钢管
DN50㎜
m
25.85
10
258
镀锌钢管
DN80㎜
m
44.20
30
1320
镀锌钢管
DN100㎜
m
57.50
20
1140
三通管
DN15*25
个
11
21
450
三通管
DN25*32
个
17.5
21
360
三通管
DN32*40
个
22.5
21
460
三通管
DN40*50
个
32
2
64
三通管
DN50*50
个
42
4
168
三通管
DN50*80
个
180
5
900
三通管
DN80*100
个
30
4
120
四通管
DN32*50
个
35
5
105
四通管
DN32*80
个
42
5
210
四通管
DN32*100
个
65
4
260
变径管
DN15*25
个
1.8
21
38
变径管
DN25*32
个
20
21
40
变径管
DN32*40
个
2.5
2
5
变径管
DN32*50
个
2.8
5
14
变径管
DN32*80
个
3.0
10
30
变径管
DN40*50
个
3.3
5
16.5
变径管
DN50*80
个
3.5
2
7
变径管
DN80*100
个
5
2
10
90︒弯头
DN25㎜
个
1.7
23
107.1
90︒弯头
DN40㎜
个
2.6
4
10.4
消防水泵
XBD4.5/25-100W
个
2500
2
5000
水流指示器
DN100
个
100
1
100
报警阀组
ZSF100
个
825
1
825
喷头
ZSTX15/72Y
个
3.5
80
280
合计
15451
小结
课程设计将理论与实践相结合，探索性自主性很强。
本次课程设计初次着手时，无从下手，思维混乱，随着的认识的深入，设计思路逐渐清晰，在不断的修改和完善中，设计终于圆满完成。
此次课程设计我认为有以下几个方面的意义：
1、有利于基础知识的理解
通过《初中信息技术》必修部分的学习，学生掌握了一些信息时代生存与发展必需的信息技术基础知识和基本技能，具备了在日常生活与学习中应用信息技术解决问题的基本态度与基本能力。
但是，学生对于程序、病毒的内涵，程序与文档、数据的区别，计算机运行的机理等知识内容的理解比较肤浅。
学生如果接触了程度设计，就能真正理解，从而进一步打破计算机的神秘感。
2、有利于逻辑思维的锻炼
在许多常规学科的日常教学中，我们不难发现这样一个现象，不少学生的思维常常处于混乱的状态。
写起作文来前言不搭后语，解起数学题来步骤混乱，这些都是缺乏思维训练的结果。
程序设计是公认的、最能直接有效地训练学生的创新思维，培养分析问题、解决问题能力的学科之一。
即使一个简单的程序，从任务分析、确定算法、界面布局、编写代码到调试运行，整个过程学生都需要有条理地构思，这中间有猜测设想、判断推理的抽象思维训练，也有分析问题、解决问题、预测目标等能力的培养。
3、有利于与其他学科的整合
在程序设计中，我们可以解决其它学科有关问题，也利用其它课程的有关知识来解决信息技术中比较抽象很难理解的知识。
在信息技术课中整合其它学科的知识，发挥信息技术的优势。
例如，在编写“一元二次方程求解”程序时，就复习了数学的相关知识。
而在讲解逻辑运算的知识时，我们又可以利用物理中的电路知识进行讲解，起到意想不到的效果。
4、有利于治学态度的培养。
程序设计中，语句的语法和常量变量的定义都有严格的要求，有时输了一个中文标点、打错了一个字母，编译就不通过，程序无法正常运行。
因此，程序设计初学阶段，学生经常会犯这样的错误，可能要通过几次乃至十多次的反复修改、调试，才能成功，但这种现象会随着学习的深入而慢慢改观。
这当中就有一个严谨治学、一丝不苟的科学精神的培养，又有一个不怕失败、百折不挠品格的锻炼
参考文献
1、GB50084－2001，《自动喷水灭火系统设计规范》[S].
2、钱维生著：
《高层建筑给排水工程》，同济大学出版社，1989年。
3、《消防工程学》，中国矿业大学出版社。
4、《AutoCAD教程》普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
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