自动喷水灭火系统设计说明书.docx

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自动喷水灭火系统设计说明书

课程设计

沈阳金杯汽车办公楼自动喷水灭火系统设计（层高4.4米）

学生姓名：

杨志

指导教师：

郑丹

专业班级：

安全09-2

学号：

0903030221

时间：

综合成绩：

摘要

通过对沈阳金杯汽车有限公司办公楼进行自动喷水灭火系统的设计，让我们对自动喷水灭火系统的组成、工作原理及特点有一个全面的了解，对自动喷水灭火系统的设计思路、设计方法及注意事项有了清晰的认识和深刻的理解。

自动喷水灭火系统与其他灭火系统的联合应用问题，加深了我们对整个建筑防火问题的认识，对将来建筑防火问题的研究，特别是自动喷水灭火系统的研究有很大的推动作用。

关键词：

自动喷水灭火系统；建筑防火；设计

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（水流指示器或压力开关）等组件以及管道、供水设施组成的自动灭火系统。

自动喷水灭火系统是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火设施，系统在火灾发生后能通过各种方式自动启动，并能同时通过加压设备将水送入管网维持喷头洒水灭火一定时间。

该系统是当今世界上公认的最为有效、应用最广泛的自救灭火设施，具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点。

自动喷水灭火系统扑灭初期火灾的效率在96%以上。

此次针对沈阳金杯汽车有限公司办公楼进行自动喷水灭火系统设计，可以加强我们对自动喷水灭火系统的理解，熟悉系统的组成、原理和作用，掌握系统的水利计算方法，对做好自动喷水灭火系统条件下的消防安全工作意义重大。

1建筑特征

沈阳金杯汽车有限公司办公楼建筑高度为8.8m，层数是2层，每层4.4m，有一地下室，高度亦为4.4m，建筑总面积约3000㎡，火灾危险等级为轻危险级。

此建筑为钢筋混凝土结构，使用年限50年，室内外高度差为0.6m，冻土深度为1.1m，当地最高环境温度为38℃，冬季有供暖。

2系统选型

表2-1各类自动喷水灭火系统的设置原则

自喷水灭火系统动类型

设置原则

设置闭式喷水灭火系统（常用的是湿式、干式、预作用）

1.≥50000纱锭的棉织厂的开包、清花车间：

等于或大于5000锭的麻织厂的分级、梳麻车间；服装、针织高层厂房；面积>1500m2的木器厂房；火柴厂的烤梗、筛选部位；泡沫塑料厂的预发、成型、切片、压花部位

2.占地面积>1000m2的棉、麻、丝、毛、化纤、毛皮及其制品库房；占地面积>6000m2的香烟、火柴库房；建筑面积>500m2的可燃物品仓库；可燃、难燃品的高架仓库和高层库房（冷库除外）；省级以上或藏书>100万册图书馆的书库

3.>1500个座位的剧院观众厅、舞台上部（屋顶采用金属构件时）、化妆室、道具室、贵宾室；>2000个座位的会堂或礼堂的观众厅、舞台上部、储藏室、贵宾室；>3000个座位的体育馆、观众厅的吊顶上部、贵宾室、器材间、运动员休息室

4.省级邮政楼的信函和包裹分检闸、邮袋库

5.每层面积>3000m2或建筑面积>9000m2的百货楼、展览楼

6.设有空气调节系统的旅馆、综合办公楼的走道、办公室、餐厅、商店、库房和无楼层服务的客房

7.飞机发动机试验台的准备部位

8.国家级文物保护单位的重点砖木或木结构建筑

9.一类高层民用建筑（普通住宅、教学楼、普通旅馆、办公楼以及建筑中不宜用水扑救的部位除外）的主体建筑和主体建筑相邻的附属建筑物的下列部位：

舞台、观众厅、展览厅、多功能厅、门厅、电梯厅、舞厅、餐厅、厨房、商场营业厅和保龄球房等公共活动用房；走道（电信楼内走道除外）、办公室和每层无服务台的客房；>25辆的汽车停车库和可燃品库房；自动扶梯底部和垃圾道顶部；避难层或避难区

10.二类高层民用建筑中的商场营业厅、展览厅、可燃物陈列室

11.建筑高度>100m的超高层建筑（卫生间、厕所除外）

12.高层民用建筑物顶层附设的观众厅、会议厅

13.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类停车库、多层停车库和底层停车库

14.人防工程的下列部位：

使用面积>1000m2的商场、医院、旅馆、餐厅、展览厅、旱冰场、体育场、舞厅、电子游艺厅、丙类生产车间、丙类和丁类物品库房等；>800个座位的电影院、礼堂的观众厅，且吊顶下表面至观众席地面>8米时，舞台面积>200m2时

续表2-1

自喷水灭火系统动类型

设置原则

设置水幕系统

1.>1500个座位的剧院和>2000个座位的会堂、礼堂的舞台口、以及与舞台相邻的侧台、后台的门窗侧口

2.应设防火墙等防火分隔物而无法设置的开口部位

3.防火卷帘或防火幕的上部

4.高层民用建筑物内>800个座位的剧院、礼堂的舞台口和防火卷帘或防火幕的部位

5.人防工程内代替防火墙的防火卷帘的上部

设置雨淋喷水系统

1.火柴厂的氯酸钾压碾厂房

2.建筑面积超过60m2或储存质量超过2t硝化棉、喷漆棉、赛璐璐胶片、硝化纤维库房

3.建筑面积超过100m2生产、使用硝化棉、喷漆棉、赛璐璐胶片、硝化纤维厂房

4.日装瓶数超过3000瓶液化石油气储配站的灌瓶间、买瓶间

5.超过1500个座位的剧院和超过2000个座位的会堂舞台的葡萄架下部

6.建筑面积超过400m2的演播室、录音室

7.建筑面积超过500m2的电影摄影棚

8.乒乓球场的扎胚、切片、磨球、分球检验部位

设有空气调节系统的旅馆、综合办公楼的走道、办公室、餐厅、商店、库房和无楼层服务的客房应设置闭式喷水灭火系统。

办公楼南部20m处有市政给水管埋设，管径为400Dgmm，管顶埋深为室外地面以下1.5m，供水水压常年可保证100kPa，水质符合饮用水标准。

水源充足，因此此建筑系统选型湿式、闭式自动喷水灭火系统。

不仅如此，湿式自动喷水灭火系统还具有应用广泛、灭火速度快、控火率较高、系统相对简单的特点。

最不利点工作压力9.8×104Pa。

喷头动作温度为68℃，口径为15mm的闭式喷头。

消防水泵扬程为60m，流量为20L/s，型号为XBD-20-60-W两台。

水泵接合器流量为10L/s两个。

报警阀组为湿式报警阀组，主要由报警阀、水力警铃、压力开关、延迟器、控制阀等组成。

水流指示器电压：

DC24v，控制容量10w，动作流量15-37.5L/min，额定工作压力1.2MPa，延迟时间2-90s（可调），耗电＜200mA（报警时） ，法兰式（DN100）。

3自动喷水灭火系统简介

3.1湿式自动喷水灭火系统的组成及其作用

（1）闭式喷头：

正常情况下，喷头处于封闭状态。

当有火灾发生且温度达到动作值时喷头开启喷水灭火。

（2）高位水箱：

在正常状态下维持管网的压力，当火灾发生的初期给管网提供灭火用水。

（3）消防水池：

当高位水箱的水用完以后继续供水灭火。

（4）水力警铃：

报警阀开启时，发出音响信号。

（5）湿式报警阀：

系统控制阀，开启时可输出报警水流信号。

（6）水流指示器：

水流动时，输出电信号，指示火灾区域。

（7）压力开关：

报警阀开启时，发出电信号。

（8）延迟器：

延迟报警时间，克服水压变化引起的误报警。

（9）末端试水装置：

试验末端水压及系统联动功能。

（10）试验喷头：

安装于屋顶，每年校验喷头性能。

（11）压力表：

观察系统水压是否正常。

（12）止回阀：

单向补水，防止压力变化引起报警阀误动作。

（13）火灾信号传感器：

感应火灾信号。

（14）火灾报警控制器：

接受报警信号并发出控制指令。

（15）信号阀：

供水控制阀，阀门关闭时输出电信号。

（16）过滤器：

过滤水中杂质。

（17）泄水阀：

系统检修时排空放水。

（18）试验阀：

试验报警阀功能及警铃报警功能。

（19）节流器：

节流排水，与延迟器共同工作。

（20）闸阀：

开启管路，控制流量大小。

3.2湿式自动喷水灭火系统的工作原理

灭火前管网充满水，湿式报警阀上下腔压力相等，着火时，温度达到一定值时，闭式喷头爆裂，有喷头喷出压力水，喷水管网水压下降，使湿式报警阀片上移，首先由高位水箱供水进行灭火，同时经延迟器，水力警铃报警，当水压不足时，经压力开关把信号传达到控制器，同时控制器启动喷淋泵继续供水灭火。

4系统水力计算

4.1建筑物的火灾危险等级

设置场所的火灾危险等级，应根据其用途，容纳物品的火灾荷载及室内空间条件等因素，在分析火灾特点和热气流驱动喷头开放及喷水到位的难易程度后确定。

表4-1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24m以下的旅馆、办公楼；仅在走廊设置闭式系统的建筑物。

中危险级

Ι

1.高层民用建筑：

旅馆、办公楼、综合楼、邮政楼、广播电视楼

2.公共建筑：

医院，疗养院，影院、图书馆（书库除外）、火车站飞机场及码头的建筑、总建筑面积5000m2以下的商场，总建筑面积1000m2以下的地下商场等

3.文化遗产建筑：

木结构古建筑物、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

Ⅱ

1.民用建筑：

书库、舞台（葡萄架除外）、骑车车停车场、总建筑面积5000m2以上的商场，总建筑面积1000m2以上的地下商场，物品高度捕超过3.5m的自选商场。

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、制药等工厂的备料与生产车间

严重危险级

Ⅰ

印刷厂、酒精制品、可燃液体制品等工厂的备料与车间，净高度不超过8m、物品高度超过3.5m的自选商场

Ⅱ

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、喷漆；工厂备料及生产车间、摄影棚、舞台

仓库危险级

Ⅰ

食品、烟酒；木箱、纸箱包装的不燃难燃物品，仓储式的商场的货架区等

Ⅱ

木材，纸、皮革、谷物及制品、棉毛麻丝化纤及制品，家用电器、电缆等

Ⅲ

A组塑料与橡胶及其制品，沥青制品等

建筑高度24m以下的旅馆、办公楼及仅在走廊设置闭式系统的建筑物的火灾危险等级为轻危险级，因此此建筑的火灾危险等级为轻危险级。

4.2自动喷水灭火系统设计参数

表4-2自动喷水灭火系统设计参数

设置场所危险等级

喷水强度/L·min-1·m-2

系统作用面积/m2

喷头工作压力/MPa

轻危险级

4

160

0.10

中危险级

Ⅰ级

6

Ⅱ级

8

严重危险级

Ⅰ级

12

240

Ⅱ级

16

此建筑火灾危险等级为轻危险级的设置场所，喷水强度为4L·min-1·m-2，作用面积为160㎡，喷头工作压力位0.10MPa（最不利点）。

4.3喷头选型

表4-3各种类型喷头适用场所

喷头类型

适用场所

闭式喷头

玻璃球洒水喷头

适用于宾馆等美观要求高和具有腐蚀性场所

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

适用安装在管路下面经常有移动物体的场所、尘埃较多的场所

下垂型洒水喷头

适用于各种保护场所

边墙型洒水喷头

安装空间狭窄，通道装建筑

吊顶型洒水喷头

属装饰型喷头，可安装于旅馆、客厅、餐厅、办公室等建筑

普通型洒水喷

可直立、下垂安装，适用于有可燃吊顶的房间

干式下垂型洒水喷头

专用于干式喷水灭火系统的下垂型喷头

特殊喷头

自动启闭洒水喷头

具有自动启闭功能，凡需降低水渍损失的场所均适用

快速反应洒水喷头

具有短时启闭功能，凡要求启动时间短的场所均适用

大水滴洒水喷头

适用于高架库房等火灾危险等级高的场所

扩大覆盖面洒水喷头

喷水保护面积可达30～36m2，可降低系统造价

表4-4几种类型喷头的技术性能参数

喷头类型

喷头公称直径/mm

动作温度/℃和颜色

玻璃球喷头

易熔元件喷头

闭式喷头

10、15、20

57-橙、68-红、79-黄93-绿、141-蓝、182-紫红、227-黑、260-黑、343-黑

57～77-本色

80～107-白

121～149-蓝

163-191-红

204～246-红

260～302-橙

320～343-黑

开式喷头

10、15、20

-

-

水幕喷头

6、8、10、12.7、16、19

-

-

表4-5流量特性系数

喷头公称直径/mm

K

10

57

15

80

20

115

闭式系统的喷头，其公称动作温度宜高于环境最高温度30℃，环境温度为38℃，因此闭式喷头的动作温度为68℃。

喷头选用标准喷头（吊顶型洒水喷头），公称直径为15mm，其喷头流量系数为K=80。

4.4喷头布置

表4-6同一根配水支管上喷头或相邻配水支管的最大间距

喷水强度/L·min-1·m-2

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

每个喷头的排水量为

（其中P=0.10MPa）（4-1）

=80L/min

=1.33L/s

喷头的布置间距

（其中q=80L/min，qu=4L·min-1·m-2）（4-2）

=4.47m

按正方形布置，同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距取为4.4m，喷头与端墙的最大距离为2.2m。

表4-7图中各房间及走廊尺寸

房间或走廊

长/mm

宽/mm

单人办公室（上）

7320

2760

前室

7320

2940

办公室

8940

7320

更衣室

7320

3180

前室（中）

7320

2160

电梯邻室

2160

1140

服务室

7320

2760

档案室

7320

2940

走廊

66800

2100

小会议室

7320

5760

休息室

13320

2940

大型多功能会议室

14940

13320

综合办公室

14580

7320

单人办公室（下）

7320

2940

开敞办公室

14940

13320

小餐厅

7320

5760

表4-8配水支管、配水管控制的标准喷头数

公称直径/mm

控制的标准喷头数/个

公称直径/mm

控制的标准喷头数/个

轻级

中级

轻级

中级

25

1

1

65

18

12

32

3

3

80

48

32

40

5

4

100

-

64

50

10

8

125

-

-

前室和休息室相对敞开，喷头布置要略微调整，相邻喷头间距小于4.4m。

据以上数据得喷头布置情况如喷头、管网平面布置图喷头布置图层所示，其安装位置距边墙的距离见安装尺寸图层。

4.5作用面积选定

离水泵最远处喷头为最不利点，最不利点喷头在左侧休息室靠外墙处，作用面积要包括最不利点，面积大小为160㎡，尽可能为正方形，见作用面积图层。

4.6流量计算

计算流量

（4-3）

作用面积内有喷头12个，计算流量Qj=12q=15.96L/s。

为保证最不利点的水流量，设计流量

（4-4）

取流量系数为1.2，则

=19.15L/s。

4.7管径计算

①估选

估选最不利点处管径为25mm。

②校核

V=Kp·q≤5m/s（4-5）

表4-9各管径流速系数

管径/d

25

32

40

50

70

80

100

流速系数/Kp

1.883

1.05

0.8

0.47

0.283

0.204

0.115

表4-10不同流量管道的管径

流量/L·s-1

管径/mm

流速系数

流速/m·s-1

1.33

25

1.883

2.50

2.66

32

1.05

2.79

3.99

50

0.47

1.88

5.32

50

0.47

2.50

6.65

70

0.283

1.88

7.98

70

0.283

2.26

9.31

70

0.283

2.63

10.64

80

0.204

2.17

11.97

80

0.204

2.44

13.30

80

0.204

2.71

14.63

100

0.115

1.68

15.96

100

0.115

1.84

为保证最不利点流量，与作用面积相邻管道流量取设计流量，即19.15L/s，v=19.15×0.115=2.20m/s≤5m/s，管径依旧取100mm。

其他位置的管径依据作用面积内的管径选取，各管道管径见管径标注图层。

4.8水力计算

图4-1水力计算管路图

放大处折4处90°弯，两邻近弯头之间的距离取值0.2m。

沿程阻力损失根据公式计算：

（4-6）

其中：

A—管道比阻值，见表4-10；

L—设计管段长度，m；

Q—设计管段流量，L/s。

表4-11管道比阻值A

管径/mm

25

32

40

50

70

80

100

125

A

4367.0

938.6

445.3

110.8

28.93

11.68

2.674

0.8623

表4-12各种管件和阀门的当量长度

管件直径/mm

管件名称

管件名称

25

32

40

50

70

80

100

125

150

45°弯头

0.3

0.3

0.6

0.6

0.9

0.9

1.2

1.5

2.1

90°弯头

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

2.1

3.1

3.7

4.3

三通或四通

1.5

1.8

2.4

3.1

3.7

4.6

6.1

7.6

9.2

碟阀

—

—

—

1.8

2.1

3.1

3.7

2.7

3.1

闸阀

—

—

—

0.3

0.3

0.3

0.6

0.6

0.9

止回阀

1.5

2.1

2.7

3.4

4.3

4.9

6.7

8.3

9.8

异径弯头

32/25

40/32

50/40

70/50

80/70

100/80

125/100

150/125

200/150

0.2

0.3

0.3

0.5

0.6

0.8

1.1

1.3

1.6

U形过滤器

12.3

15.4

18.5

24.5

30.8

36.8

49

61.2

73.5

Y形过滤器

11.2

14

16.8

22.4

28

33.6

46.2

57.4

68.6

①消防水泵水力计算

水力计算管路图如上所示，各段管径及长度如喷头、管网平面布置图和系统图所示，

表4-137段管路的流量

管路

1

2

3

4

5

6

7

流量/L·s-1

1.33

2.66

3.99

5.32

10.64

15.96

19.15

为保证最不利点的压力及流量，作用面积出口段流量用设计流量，是以第7段流量为19.15L/s的由来。

水泵扬程按下式计算：

（4-7）

式中Hb—水泵扬程，mH2O

H—最不利点处喷头的工作压力，mH2O

Hz—最不利点处喷头与消防水池的最低水位之间的几何高差，mH2O

—喷水系统的管道沿程水头损失和局部水头损失的总和，mH2O

Hk—报警阀的压力损失；湿式报警阀的压力损失取值0.04MPa，水流指示器的压力损失取值0.02MPa

H=0.10MPa=10.2mH2O

Hz=13.2mH2O

Hk=6.12+[2.674×（0.6+3.7）×19.152+2.674×6.7×19.152]/9800

=7.2mH2O

=[4367.0×4×1.332+4367.0×1.5×1.332+938.6×4×2.662+938.6×1.8×2.662+110.8×4×3.992+110.8×1.06×5.322+110.8×3.1×5.322+11.68×3.6×10.642+2.674×3.75×15.962+2.674×19.152×（3.7+3.75+3.68+3.7+3.5+0.3+0.2+0.95+0.2+8.9+8.98+5.9+15.3+2+2）+9×2.674×3.1×19.152+11.68×4.6×10.642]/9800

=20.5mH2O

=51.1mH2O

表4-14水泵型号

恒压消防泵型号

流量Q/L·s-1

扬程H/m

转数n/r·s-1

佩戴电机型号

电机功率N/kw

泵进口尺寸/mm

泵出口尺寸/mm

XBD-30-30-W

0-30

30

2940

Y2-180M-2

22

φ100

φ100

XBD-30-40-W

40

2950

Y2-200L1-2

30

XBD-30-50-W

50

2950

Y2-200L1-2

30

XBD-30-60-W

60

2950

Y2-200L2-2

37

XBD-30-70-W

70

2950

Y2-200L2-2

37

XBD-30-80-W

80

2970

Y2-225M-2

45

XBD-30-90-W

90

2970

Y2-225M-2

45

XBD-30-100-W

100

2970

Y2-225M-2

55

XBD-30-120-W

120

2970

Y2-225M-2

55

XBD-30-130-W

130

2970

Y2-280S-2

75

XBD-30-140-W

140

2970

Y2-280S-2

75

因此本设计所选消防水泵扬程为60m，流量为20L/s，型号为XBD-30-60-W两台（一用一备）。

②高位水箱水力计算

设高位水箱距最不利点喷头的垂直距离为X，则

（4-8）

式中Hb—水泵扬程，mH2O

H—最不利点处喷头的工作压力，mH2O

—喷水系统的管道沿程水头损失和局部水头损失的总和，mH2O

Hk—报警阀的压力损失；湿式报警阀的压力损失取值0.04MPa，水流指示器的压力损失取值0.02MPa

H=0.05MPa=5.1mH2O

Hk=6.12+（2.674×3.7×19.152+2.674×6.7×19.152）/9800

=7.2mH2O

=[4367.0×4×1.332+4367.0×1.5×1.332+938.6×4×2.662+938.6×1.8×2.662+110.8×4×3.992+110.8×1.06×5.322+110.8×3.1×5.322+11.68×3.6×10.642+2.674×3