消防设计.docx
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消防设计
消防设计
课程设计报告
题目四海酒家第一层餐厅和第二层餐厅包间、厨房闭式自动喷水灭火系统设计
课程名称消防系统工程
院部名称机电工程学院
专业电气工程及其自动化（楼宇智能化）
班级08电气工程及其自动化（楼宇）
学生姓名马云燕
学号0804110501
课程设计地点C201，C203
课程设计学时1.5周
指导教师徐鹤生
金陵科技学院教务处制
目录
一、闭式自动喷水灭火系统概述3
二、设计依据3
三、设计基本参数的确定4
四、喷头布置4
五、水力计算4
六、系统组件4
七、供水4
八、设备清单4
九、参考文献4
十、附录4
一、闭式自动喷水灭火系统概述
•1.1闭式自动喷水灭火系统工作原理
火灾发生时，在火场温度的作用下，闭式喷头的感温元件温升达到预定的动作温度范围时，喷头开启，喷水灭火。
水在管路中流动后，打开湿式阀瓣，水经过延时器后通向水力警铃的通道，水流中水力警铃发出声响报警信号，与此同时，水力警铃前的压力开关信号及装在配水管始端上的水流指示器信号传送至报警控制器控制室，经判断确认火警后启动消防水泵向管网加压供水，达到持续自动喷水灭火的目的。
•1.2闭式自动喷水灭火系统组成
闭式自动喷水灭火系统由闭式喷头、管道系统、湿式报警阀、报警装置和供水设施等组成。
由于该系统在报警阀的前后管道内始终充满着压力水，故称湿式喷水灭火系统或湿管系统。
•1.3湿式系统特点与功能
与其他自动喷水灭火系统相比较，结构相对简单，处于警戒状态时，由消防水箱或稳压泵、气压给水设备等稳压设施维持管道内充水的压力。
发生火灾时，由闭式喷头探测火灾，水流指示器报告起火区域，报警阀组或稳压泵的压力开关输出启动供水泵信号，完成系统的启动。
系统启动后，由供水泵向开放的喷头供水，开放的喷头将供水按不低于设计规定的喷水强度均匀喷洒，实施灭火。
为了保证扑救初期火灾的效果，喷头开放后，要求在持续喷水时间内连续喷水。
湿式系统适合在温度不低于4℃并不高于70℃的环境中使用，因此绝大多数的常温场所采用此类系统。
经常低于4C的场所有使管内充水冰冻的危险。
高于70℃的场所管内充水汽化的加剧有破坏管道的危险。
图1.1湿式自动喷水灭火系统图
二、设计依据
（1）《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2000（2005年版）
（2）《自动喷水灭火系统施工及验收规范》GB50261-2005
三、设计基本参数的确定
设置自动喷水灭火系统场所火灾的危险等级的划分如下表：
表3.1设置场所火灾危险等级举例
火灾危险
等级
设置场所举例
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
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5000m2的商场、总建筑面积小于1000m2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
Ⅱ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5000m2及以上的商场、总建筑面积1000m2及以上的地下商场、净空高度不超过8m、物品高度不超过3.5m的自选商场等
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、净空高度不超过8m、物品高度超过3.5m的自选商场等
Ⅱ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、溶剂清洗、喷涂油漆、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
根据上表火灾危险等级举例可知，该四海酒家自动喷水灭火系统火灾的危险等级为中危险级Ⅰ级。
表3.2民用建筑和工业厂房的系统设计参数
火灾危险等级
净空高度
（m）
喷水强度
（L／min﹒m2）
作用面积
（m2）
轻危险级
≤8
4
160
中危险级
Ⅰ级
6
Ⅱ级
8
严重危险级
Ⅰ级
12
260
Ⅱ级
16
注：
系统最不利点处喷头的工作压力不应低于0.05MPa。
除本规范另有规定外，自动喷水灭火系统的持续喷水时间，应按火灾延续时间不小于1h确定。
四海酒家自动喷水灭火系统火灾的危险等级为中危险级Ⅰ级可从上表得出：
（1）喷水强度：
W=6（L／min﹒m2）
（2）作用面积：
F=160m2
（3）喷头的工作压力：
P=0.1MPa
（4）自动喷水灭火系统的持续喷水时间1h
四、喷头布置
喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置。
当喷头附近有障碍物时，应符合本规范的规定或增设补偿喷水强度的喷头。
下垂型喷头的布置，包括同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距，应根据系统的喷水强度、喷头的流量系数和工作压力确定，并不应大于表7.1.2的规定，且不宜小于2.4m。
表4.1同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距
喷水强（L/minm2）
正方形布置的边长（m）
矩形或平行四边形布置的长边边长（m）
一只喷头的最大保护面积（m2）
喷头与端墙的最大距离（m）
4
4.4
4.5
20.0
2.2
6
3.6
4.0
12.5
1.8
8
3.4
3.6
11.5
1.7
≥12
3.0
3.6
9.0
1.5
注：
1仅在走道设置单排喷头的闭式系统，其喷头间距应按走道地面不留漏喷空白点确定。
2喷水强度大于8L/min﹒m2时，宜采用流量系数K＞80的喷头。
3货架内置喷头的间距均不应小于2m，并不应大于3m。
根据四海酒家楼层平面图，自动喷水灭火系统的喷头按正方形布置，正方形布置的边长不大于3.6m，喷头与端墙的最大距离不大于1.8m，一只喷头的最大保护面积不大于12.5m2，详细尺寸见图纸。
五、水力计算
水力计算选定的最不利点处作用面积宜为矩形，其长边应平行于配水支管，其长度不宜小于作用面积平方根的1.2倍。
式中L—矩形作用面积的长边，m
F—计算作用面积m2，本工程F=160m2
根据本工程的实际情况可知，最不利点作用面积的范围如下图所示：
图5.1自动喷水灭火系统计算图
1.设计基本参数确定；
根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084－2001）（2005年版）规定，本商场自动喷水灭火系统应按火灾危险等级中的中危险级
级设计，设计参数如下：
设计喷水强度：
6L/min•m2；
计算作用面积：
160m2；
喷头工作压力：
10mH2O；仅用水箱供水时：
5mH2O
自动喷水灭火系统持续喷水时间：
1h。
2.喷头与配水管网的系统布置如图所示。
3.沿途特性系数计算法
（1）理论作用面积尺寸确定。
在二楼最不利点处划定作用面积，作用面积为矩形，其长度按下式计算：
L＝1.2
式中L——矩形作用面积的长边（m）；
F——计算作用面积（m2）；本工程F＝160m2。
代入得理论长边L＝15.18m。
矩形作用面积短边按下式计算：
B＝F/L
式中B——矩形作用面积短边（m）。
将F＝160m2，L＝15.18m代入式得矩形作用面积短边B＝10.54m。
（2）最不利点处作用面积范围
作用面积在最高层最不利点处，长边平行于配水支管，短边垂直于配水支管。
如图所示，虚线所围面积即为实际作用面积范围。
计算得图示实际作用面积为10.5*8.2+10.5*6.2+3.5*2=158.2m2
（3）系统水力计算
从最不利点喷头1开始，逐段计算流量，水头损失，逐点计算工作压力，作用面积后的管段流量不再增加，最不利点喷头
的工作压力为10mH2O。
计算过程见下表
流量特征系数法水力计算表
节点号
管段号
流量系数K
节点压力Pi/mH2O
流量/（L/s）
Q²/（L²/s²）
公称直径/mm
管道比阻A/（L²/s²）
L/m
h/mH2O
计算公式
流量特征系数B
节点qi
管段Q
1
K=0.42
10
1.33
qi=K*√Pi
1-2
1.33
1.77
25
0.4367
2.65
2.46
2
K=0.42
12.46
1.48
2-3
2.81
7.9
32
0.09386
1.525
1.357
3
K=0.42
13.82
4’
K=0.42
10
1.33
4’-3’
1.33
1.77
25
0.4367
0.8
0.74
3-8
4.32
18.66
32
0.09386
3.5
7.35
8
K=0.42
21.17
5’
K=0.42
10
1.33
5’-6’
1.33
1.77
25
0.4367
3.1
2.88
6’
K=0.42
12.88
1.51
6’-7’
2.84
8.06
32
0.09386
2.55
2.32
7’
K=0.42
15.2
1.64
7’-8’
4.48
20.07
32
0.09386
0.8
1.81
8-13
12.8
163.84
50
0.01108
3.5
7.6
13
28.77
11’
K=0.42
10
1.33
11’-12’
1.33
1.77
35
0.4367
3.1
2.88
12’
K=0.42
12.88
1.51
12’-13’
2.84
8.06
32
0.09386
3.35
3.04
14’
10
1.33
14’-15’
1.33
1.77
25
0.4367
4
3.71
15’
13.71
1.56
15’-13’
2.89
8.35
32
0.09386
0.2
0.19
13-19
20.78
431.63
65
0.002893
3.5
5.2
19
34.01
19-20
27.1
729.05
65
0.002893
3.5
8.86
20-25
27.1
729.05
80
0.001168
10.75
10.9
25-水泵
27.1
729.05
100
0.0002674
12
2.81
h水头损失=46.05m报警阀水头损失为0.00302*729.05=2.2m
水流指示器水头损失为1m
水泵扬程为10+46.62+2.2+1=59.05m流量为27.1L/s
任意四个喷头平均喷水强度校核在作用面积内取最不利四个喷头围成范围内的平均喷水强度与规范规定的喷水强度作比较，取1,2，9，10q1=1.33q2=1.48q9=1.134*1.33=1.51q10=1.134*1.48=1.68
Wp=60*（q1+q2+q9+q10）/（4*3.5*2.65）=9.7>4所以合格
特征系数法水箱高度水力计算表
节点号
管段号
流量系数K
节点压力Pi/mH2O
流量/（L/s）
Q²/（L²/s²）
公称直径/mm
管道比阻A/（L²/s²）
L/m
h/mH2O
计算公式
流量特征系数B
节点qi
管段Q
1
K=0.42
5
0.94
1-2
0.94
0.88
25
0.4367
2.65
1.22
2
K=0.42
6.22
1.05
2-3
2
4
32
0.09386
1.525
0.69
3-8
2
4
32
0.09386
3.5
1.58
8-13
4.22
17.78
50
0.01108
3.5
0.83
13-20
4.22
17.78
65
0.002893
7
0.43
20-25
4.22
17.78
80
0.001168
10.75
0.27
25-水泵
4.22
17.78
100
0.0002674
12
0.068
报警阀损失：
h=S*Q*Q=0.00302*17.78=0.054m
水流指示器：
h=0.054m
沿程损失：
h=5.088m
水箱高度H=Ho+Z+h=5+5+0.054*2+1.2AHQ*Q+5.088
计算得H=15.36m
从表中知管道沿程损失和局部损失之和
=（5.09+0.006H）mH2O,则
计算如下：
=（5.198+0.006H）mH2O
将有关参数值代入式H=H0+
+Z得H:
H=15.29mH2O
将有关消防水箱的供水，除了满足系统最不利点处喷头的最低工作压力外，还必须校核喷水强度能否满足规范要求。
取1、2、9、10四个喷头作平均喷水强度核算。
以系统最不利点喷头1的工作压力5mH2O计算，上述4个喷头的流量分别为：
q1=0.94L/s，q2=1.05L/s，q4=B*q1=1.112*0.94=1.05L/s，q5=B*q2=1.112*1.05=1.18L/s。
平均喷水强度Wp=60*
=6.82L/（min•m2）
按《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50048）规定，轻、中危险级的平均喷水强度不低于设计喷水强度的85%。
本系统按轻危险级设计，设计喷水强度为4L/（min•m2）。
平均喷水强度Wp=6.82L/（min•m2）与设计喷水强度的85%比较：
6.82L/（min•m2）>4L/（min•m2）*0.85=3.4L/（min•m2）
比较结果合格。
因此，水箱底标高15.29m能满足规范要求。
屋顶水箱如果置于15.29m标高位置，则能满足要求，如果放置高度低于15.29m，则必须设置消防增压设备。
作用面积法作系统计算
按作用面积法计算规则，计算过程如下：
计算中个喷头的工作压力采用10mH2O。
计算过程如下表：
作用面积法水力计算表
管段
公称管径/mm
Q/（L/s）
Q²/（L²/s²）
A/（L²/s²）
L/m
h/mH2O
流速/（m/s）
1-2
25
1.33
1.77
0.4367
2.65
2.05
2.5
2-3
32
2.66
7.08
0.09386
1.55
1.03
2.8
3-8
32
3.99
15.92
0.09386
3.5
5.23
4.21
8-13
50
10.64
113.21
0.01108
3.5
4.39
5.01
13-18
65
15.96
254.72
0.002893
3.5
2.58
4.53
18-20
65
19.95
398
0.002893
3.5
4.03
5.67
20-25
80
19.95
398
0.001168
8.2
3.81
4.01
25-26
100
19.95
398
0.0002674
11
1.17
2.29
系统设计流量：
Qs=19.95L/s
节点26处压力H26按下式计算：
H26=H0+1.2
+HKP+HSL+Z
将各参数值代入式H26=H0+1.2
+HKP+HSL+Z得:
H26=10+1.2*27.47+4+2+5=53.96（mH2O）
任意四个喷头围合范围内的平均喷水强度Wp与设计喷水强度的比较：
Wp=
L/（min•m2）=8.60L/（min•m2）>4L/（min•m2），比较结果合格。
理论设计流量Qs采用式Qs=1.3*
式中Ws——设计喷水强度，此处为4L/（min•m2）；
F——本工程F=160m2。
所以理论设计流量为：
Qs=（1.3*4*160/60）L/s=13.87L/s
六、系统组件
•6.1喷头
采用闭式系统场所的最大净空高度不应大于表6.1.1的规定，仅用于保护室内钢屋架等建筑构件和设置货架内喷头的闭式系统，不受此表规定的限制。
表6.1采用闭式系统场所的最大净空高度（m）
设置场所
采用闭式系统场所的
最大净空高度
民用建筑和工业厂房
8
仓库
9
采用早期抑制快速响应喷头的仓库
13.5
非仓库类高大净空场所
12
闭式系统的喷头，其公称动作温度宜高于环境最高温度30℃。
湿式系统的喷头选型应符合下列规定：
（1）不作吊顶的场所，当配水支管布置在梁下时，应采用直立型喷头；
（2）吊顶下布置的喷头，应采用下垂型喷头或吊顶型喷头；
（3）顶板为水平面的轻危险级、中危险级Ⅰ级居室和办公室，可采用边墙型喷头；
（4）自动喷水—泡沫联用系统应采用洒水喷头；
（5）易受碰撞的部位，应采用带保护罩的喷头或吊顶型喷头。
（6）自动喷水灭火系统应有备用喷头，其数量不应少于总数的1％，且每种型号均不得少于10只。
•6.2报警阀组
自动喷水灭火系统应设报警阀组。
保护室内钢屋架等建筑构件的闭式系统，应设独立的报警阀组。
水幕系统应设独立的报警阀组或感温雨淋阀。
串联接入湿式系统配水干管的其他自动喷水灭火系统，应分别设置独立的报警阀组，其控制的喷头数计入湿式阀组控制的喷头总数。
一个报警阀组控制的喷头数应符合下列规定：
（1）湿式系统、预作用系统不宜超过800只；干式系统不宜超过500只；
（2）当配水支管同时安装保护吊顶下方和上方空间的喷头时，应只将数量较多一侧的喷头计入报警阀组控制的喷头总数。
（3）每个报警阀组供水的最高与最低位置喷头，其高程差不宜大于50m。
（4）雨淋阀组的电磁阀，其入口应设过滤器。
并联设置雨淋阀组的雨淋系统，其雨淋阀控制腔的入口应设止回阀。
（5）报警阀组宜设在安全及易于操作的地点，报警阀距地面的高度宜为1.2m。
安装报警阀组的部位应设有排水设施。
（6）连接报警阀进出口的控制阀应采用信号阀。
当不采用信号阀时，控制阀应设锁定阀位的锁具。
水力警铃的工作压力不应小于0.05MPa，并应符合下列规定：
（1）应设在有人值班的地点附近；
（2）与报警阀连接的管道，其管径应为20mm，总长不宜大于20m。
•6.3水流指示器
除报警阀组控制的喷头只保护不超过防火分区面积的同层场所外，每个防火分区、每个楼层均应设水流指示器。
仓库内顶板下喷头与货架内喷头应分别设置水流指示器。
当水流指示器入口前设置控制阀时，应采用信号阀。
•6.4压力开关
雨淋系统和防火分隔水幕，其水流报警装置宜采用压力开关。
应采用压力开关控制稳压泵，并应能调节启停压力。
•6.5末端试水装置
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、楼层均应设直径为25mm的试水阀，末端试水装置和试水阀应便于操作，且应有足够排水能力的排水设施。
末端试水装置应由试水阀、压力表以及试水接头组成。
试水接头出水口的流量系数，应等同于同楼层或防火分区内的最小流量系数喷头。
末端试水装置的出水，应采取孔口出流的方式排入排水管道。
•6.6、闭式自动喷水灭火系统系统设备技术指标
•
ZSFZ-湿式报警阀
•工作原理及适用范围
图11.1ZSFZ-湿式报警阀
该湿式报警阀属隔板式结构，用于管网中始终充满清水的系统。
由阀瓣将阀体内腔分成上下两腔，上腔与系统相接，下腔与进水管道相接。
当被保护区发生火灾，闭式喷头感温动作，喷头出水系统侧水压下降，阀瓣离开阀座，水不断流向开启的喷头喷水灭火。
同时水通过铜质密封座内小孔和报警管道，进入延迟器延时后，推动水力警铃报警该湿式报警阀与雨淋阀一起还可组成预作用系统。
•安装与维护
1、该湿式报警阀应直立安装，为便于操作距地面高度为1m左右，两侧间距不小于0.5m，正面间距1.2
m左右，所有排水孔应采取排水措施。
2、按规定定期检查报警阀，打开试警铃阀，若发现水力警铃不响，应检查密封座内小孔，过滤器或通向警铃的报警管道有无脏物阻塞，清除脏物使报警水流畅通。
3、发现水力警铃长报警或延迟器长出水，应检查密封座上有无脏物将阀瓣顶开，或系统管路泄漏使阀瓣动作。
规格与参数
型号
公称通径mm
法兰连接参数mm
执行标准
外径
连接孔中径
连接孔直径×个数
ZSFZ100
100
220
φ180
φ19×8
GB5135.2-2003
ZSFZ150
150
285
φ240
φ23×8
ZSFZ200
200
340
φ295
φ23×12
•
2ZSFD-12信号蝶阀
•工作原理及适用范围
图11.2ZSFD-12信号蝶阀
本阀专为ZS自动喷水灭火系统设计制造，采用蜗轮传动使阀门使用时快捷、省力，本阀设计和安装有信号控制盒，当本阀开启和关闭时均能发出信号。
•规格与参数
性能名称
公称压力（MPa）
工作压力（MPa）
强度压力（MPa）
适用介质
工作温度℃
性能参数
1.2
≤1.2
3.0
水
15-70
3压力开关
工作原理和适用范围
图11.3压力开关
压力开关用于系统动作时启动消防泵供水。
当系统动作时报警水流的水压使压力开关膜片推动。
发出电信号输入报警控制箱。
从而启动消防泵。
技术参数
型号
执行标准
连接螺纹
触点容量
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