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建筑消防课程设计

《建筑消防技术》课程设计

摘要

本次设计为某某市服装加工厂建筑消防工程设计与计算。

工程地点为某某省某某市。

工程概况：

占地面积约为1250m2。

有地下室，地上局部共有5层，层高为4.2m，建筑高度为21m。

室内外高差为0.45m.地下室内有水泵房。

该建筑防火等级属于中危险级Ⅰ级，设计内容包括消火栓系统，自动喷洒系统。

室内消火栓系统由水枪、水龙带、消火栓、消防管道等组成。

在火灾发生时能与时有效的灭火。

本设计中消火栓给水管网呈环状布置，各消火栓箱内设消防水泵启动电钮，能直接启动消防泵。

室外设地下式水泵结合器，保证消防安全可靠。

并进展消火栓系统的水力计算与水泵的选型。

自动喷水灭火系统，是在火灾发生的情况下，能自动开启喷头喷水灭火，以保障人身和财产安全的一种灭火系统。

本设计中每层楼设闭式自动喷水系统。

自动喷水灭火系统的管道成枝状管网布置。

自动喷水灭火系统由水源、加压贮水设备、喷头、管网、报警装置等组成。

并进展自动喷水系统的水力计算与水泵的选型。

关键词：

建筑消防消火栓自动喷水设计

第一章工程概况

本次设计为某某市服装加工厂建筑消防工程设计与计算。

工程地点为某某省某某市。

夏季最高温度为38℃，冬季冻土厚度为1.7m。

本工程占地面积约为1250m2。

有地下室，地上局部共有5层，层高为4.2m，建筑高度为21m，室内外高差为0.45m。

地下室内有水泵房。

该建筑防火等级属于中危险级Ⅰ级，设计内容包括消火栓系统，自动喷洒系统。

城市给水管网管径为200mm，管顶埋深-1.800m，城市可靠供水压力50Kpa。

电源、城市可提供一路独立电源。

室内消火栓给水系统一般由水源、室内消火栓给水管网、室内消火栓、系统附件、屋顶水箱与稳压设备组成。

自动喷水灭火系统是指由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置等组件以与管道、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火灾发生时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火灾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。

第二章消火栓系统设计

2.1消火栓系统方案设计

消火栓系统由消火栓给水泵、消火栓、消防管道、水泵接合器组成。

室内消火栓给水管网布置为环状，与临时高压给水系统相连。

当其中一条进水管发生故障时，另一条仍能供应系统所需用水量。

该厂房火灾危险性为丙类，且体积大于5000m3。

根据《消防给水与消火栓系统技术规XGB50974-2014》，室内消火栓消防用水量为20L/s，每根竖管最小流量为15L/s，同时使用消防水枪数为4支。

室内消火栓水枪的充实水柱不应小于10m，取10m。

消火栓口径应为65m，水枪口径应为19m。

消防水龙带长度为25m，为衬胶水带，直径65mm，长25m。

室内消火栓应设在明显易于取用的地点，栓口离地面高度宜为1.1m，其出水方向宜与设置消火栓的墙面相垂直。

消火栓管道安装要求与生活给水管根本一样，管材采用热镀锌钢管。

连接方式为沟槽连接。

消火栓立管管径为DN125mm，消火栓口径为DN65mm。

室内消火栓给水管网布置为环状，与临时高压给水系统相连。

每层设4套消火栓，地下一层设1套消火栓，顶层水箱间设1套试验用消火栓。

底层换装管网与水泵接合器和给水泵相连，顶层换装管网与水箱相连。

消火栓保护半径按下式计算：

式中L——水带长度，m，应乘以折减系数0.8，水带长度为25m；

Sk——水枪充实水柱长度，m，为10m。

在消火栓平面布置时，结合建筑平面图，建筑防火分区，分别以27m为消火栓保护半径，室内消火栓应设在明显易于取用的地点。

2.2消火栓系统水力计算与水泵选用

（1）水带阻力损失

本设计中，19mm的水枪配65mm的水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多为衬胶的。

本设计中亦选择衬胶水带。

水带水头损失为：

式中

——消防水带阻力损失，mH2O

——水带阻力系数，查表得

=0.00172

——水带有效长度，m

——水枪喷嘴出流量,L/s，查表得

=4.6L/s

（2）消火栓口所需水压

式中

——消火栓口的水压，mH2O；

——水枪喷嘴处水压，mH2O，查表得

=13.5mH2O

——水带的水头损失，mH2O；

——消火栓栓口水头损失，mH2O，宜取2mH2O

（3）消火栓系统水力计算

消火栓水力计算管段划分如如下图2-1所示。

1~2管段：

沿程水头损失：

式中h1——沿程水头损失，MPa；

i——管道单位长度的水头损失，MPa/m；

L——管度，m，1~2段为4.2m；

dj——管道的计算内径，m，取值应按管内径减1mm确定，该段为124mm；

v——管内水的平均流速，m/s，该段为0.41m/s。

局部水头损失：

局部水头损失为沿程水头损失的20%。

其余管段计算见下表2-1。

表2-1消火栓系统水力计算

管段

流量Q/L/s

管长L/m

管径DN/mm

流速v/m/s

i

沿程水头损失h1/m

局部水头损失h2/m

水头损失h/m

1~2

5

4.2

125

0.41

0.000028

0.011633

0.002327

0.013960

2~3

10

4.2

125

0.83

0.000111

0.046533

0.009307

0.055839

3~4

15

7.4

125

1.24

0.000249

0.184469

0.036894

0.221363

4~5

15

20.7

125

1.24

0.000249

0.516015

0.103203

0.619218

5~6

20

77.8

125

1.66

0.000443

3.447856

0.689571

4.137427

6~7

20

9

125

1.66

0.000443

0.398852

0.079770

0.478623

8~9

20

2.7

200

0.64

0.000036

0.009753

0.001951

0.011704

9~10

41.28

10.8

200

1.33

0.000154

0.166198

0.033240

0.199438

合计

4.781310

0.956262

5.737572

消火栓系统总水头损失为：

式中

——管道沿程和局部的水头损失累计值，mH2O；

Z——高差，m,为16.2m；

P0——最不利点出灭火设备的工作压力，mH2O。

图2-1消火栓系统水力计算分段

水泵的安全系数取1.1。

水泵扬程为：

水泵流量为：

式中Q——自动喷水灭火系统所需水量，L/s，为20L/s。

消防泵的选用见下表2-1.

表2-1消防水泵的选择

型号

流量L/s

扬程m

转速r/min

轴功率kW

汽蚀余量m

100-65-200A

26

44

2980

16

3.9

2.3消火栓系统水泵接合器选用

消火栓系统水泵接合器采用地下式水泵接合器。

消火栓系统水量为20L/s，故水泵接合器水量选10L/s，型号为SQX-100-A。

采用水泵接合器2套。

地下管道应采取防腐措施。

第三章自动喷水灭火系统设计

3.1自动喷水灭火系统的选择

自动喷水灭火系统特指由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置等组件，以与管道、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。

设计中自动喷灭火系统选用标准喷头K=80，水流指示器采用ZSJZ型，信号阀采用AXD71-16型，报警装置采用ZSFZx100型湿式自动喷水报警阀成套安装。

喷头安装高度与吊顶平齐，其工作压力0.1MPa。

3.2管道的布置

自动喷水灭火系统报警阀后的管道布置成枝状管网，以减少管径节约投资，同时方便施工与维修。

但每根配水支管或配水管的直径不宜小于25毫米。

管道均采用热镀锌钢管，直径小于等于50mm的管道采用丝接，直径大于50mm的管道采用沟槽连接。

报警阀前采用内壁不防腐钢管时，可焊接连接。

设置吊架和支架位置以不妨碍喷头喷水为原如此，吊架距喷头的距离应大于0.3m，距末端喷头的距离小于0.7m。

配水管道的工作压力不大于1.2MPa，并不设置其它用水设施。

配水管入口处压力不大于0.4MPa

3.3喷头的选择与布置

本设计选用标准玻璃球喷头，其动作温度为68℃，公称直径为15mm，K=80。

该建筑的火灾危险等级为中危险

级，设计喷水强度为6L/（min·m2）,设计作用面积为160m2，最不利喷头工作压力为10mH2O。

喷头采用正方形布置，间距为3.0m。

离墙的距离为1.5m和1.7m。

满足AB≤12.5m2，2.4m≤A≤4m，0.6m≤l≤1.8m的要求，且布置均匀。

每个喷头的喷水量为：

式中：

——喷头出水流量，L/s；

——喷头工作压力，MPa,取0.1MPa；

——喷头流量系数，标准喷头K=80。

作用面积内的流量为：

式中：

Q——系统设计流量，L/s；

——喷头出水流量，L/s；

——最不利点处作用面积内的喷头个数，为16个。

3.4自动喷水灭火系统的水利计算与水泵的选用

水力计算

自动喷水灭火系统的管道分段如图3-1、图3-2所示。

1~2管段：

沿程水头损失：

式中h1——沿程水头损失，MPa；

i——管道单位长度的水头损失，MPa/m；

L——管度，m，1~2段为3m；

dj——管道的计算内径，m，取值应按管内径减1mm确定，该段为24mm；

v——管内水的平均流速，m/s，该段为2.94m/s。

局部水头损失：

自动喷水灭火系统局部水头损失为沿程水头损失的30%。

表3-1自动喷水灭火系统水力计算

管段

流量Q/L/s

管长L/m

管径DN/mm

流速v/m/s

i

沿程水头损失h1/m

局部水头损失h2/m

水头损失h/m

1~2

1.33

3

25

2.94

0.011809

3.542823

1.062847

4.605670

2~3

2.66

3

32

3.53

0.012167

3.650161

1.095048

4.745209

3~4

3.99

3

32

5.29

0.027376

8.212862

2.463859

10.676721

4~5

5.32

1.5

40

4.46

0.014415

2.162303

0.648691

2.810994

5~6

9.31

3

80

1.90

0.001047

0.314226

0.094268

0.408493

6~7

18.62

3

125

1.54

0.000384

0.115237

0.034571

0.149807

7~8

21.28

42

150

1.22

0.000190

0.796067

0.238820

1.034887

8~9

21.28

19.5

150

1.22

0.000190

0.369603

0.110881

0.480483

9~10

21.28

3.8

150

1.22

0.000190

0.072025

0.021608

0.093633

10~11

21.28

14.7

125

1.76

0.000502

0.737514

0.221254

0.958768

12~13

21.28

2.1

150

1.22

0.000190

0.039803

0.011941

0.051744

13~14

41.28

8.7

200

1.33

0.000154

0.133882

0.040165

0.174046

合计

20.146505

6.043952

26.190457

其余管段计算见下表3-1。

总阻力为：

式中H1——最不利点处喷头的工作压力，mH2O，为10mH2O；

——管道沿程和局部的水头损失累计值，mH2O；

HZ——高差，m,为18.6m；

Hk——湿式报警阀的压力损失与水流指示器的压力损失，mH2O，湿式报警阀取4mH2O，水流指示器取2mH2O。

图3-1自动喷水灭火系统管段划分

图3-2自动喷水灭火系统管段划分

水泵的选用

水泵的安全系数取1.1。

水泵的扬程为：

水泵流量为:

式中Q——自动喷水灭火系统所需水量，L/s，为21.28L/s。

消防泵的选用见下表3-2。

表3-2水泵的选择

型号

流量L/s

扬程m

转速r/min

轴功率kW

汽蚀余量m

100-65-250A

26

70

2980

27

3.6

3.3自动喷水灭火系统水泵接合器选用

自动喷水灭火系统水泵接合器采用地下式水泵接合器。

自动喷水灭火系统水量为21.28L/s，故水泵接合器水量选15L/s，型号为SQX-150-A。

采用水泵接合器2套。

地下管道应采取防腐措施。

第四章消防水箱、稳压泵的设计

4.1消防水池水量计算

消火栓的用水量为20L/s，自动喷水灭火系统作用面积内的喷头数为16，每个喷头的流量为1.33L/s，自动喷水灭火系统的用水量为21.28L/s。

该建筑为丙类厂房，根据《消防给水与消火栓系统技术规XGB50974-2014》，消火栓系统需要灭火的时间为3个小时；根据《自动喷水灭火系统设计规XGB50084-2001》，自动喷水灭火系统需要灭火的时间是1个小时。

消防用水量为：

如此消防水池的体积取300

，尺寸为10×7.5×4

。

4.2消防水箱的选择

根据《消防给水与消火栓系统技术规XGB50974-2014》，多层民用公共建筑水箱有效容积不应小于18m3。

选择水箱尺寸为5×3×2m3，容积为30m3，满足要求。

4.3消火栓系统稳压泵的计算

且

式中

——出水管中心线到水箱水面的距离，m，为1.7m；

——出水管中心线到最不利点消火栓的距离，m，为3.6m；

故H1取15.3m。

水泵的扬程为：

根据《消防给水与消火栓系统技术规XGB50974-2014》，稳压泵泵的流量宜按消防给水设计流量的1%~3%确定，且不小于1L/s。

故消火栓稳压泵流量为1L/s。

稳压泵的选用见下表4-1。

表4-1水泵的选择

型号

流量L/s

扬程m

转速r/min

轴功率kW

汽蚀余量m

50-32J-250

2

20

1480

1.3

2

4.3自动喷水灭火系统稳压泵的计算

自动喷水灭火系统稳压泵的流量为1L/s，扬程估算为25m，稳压泵的选用见下表4-2。

表4-2水泵的选择

型号

流量L/s

扬程m

转速r/min

轴功率kW

汽蚀余量m

65-40J-315B

2

24

1480

1.7

2

4.4消火栓系统与自动喷水灭火系统气压水罐计算

气压水罐的容积为：

式中

——调节容积，L，取150L；

β——气压罐的容积系数，取1.1；

α——气压罐内最低工作压力和最高工作压力之比，取0.75。

消火栓系统和自动喷水灭火系统均选用容积为800L的气压水罐。

参考文献

[1]《建筑设计防火规X》GB50016-2014［S］中国计划.

[2]《消防给水与消火栓系统技术规X》GB50974-2014［S］中国计划.

[3]《2009全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》［S］.

[4]王增长.《建筑给水排水》〔第六版〕，.2010

[5]《给水排水工程快速设计手册》,.1998

[6]《自动喷水灭火设计规X》GB50084-2001，［S］中国计划.2005年版.

[7]《建筑给排水设计规X》，GB50015-2003.某某市建设和管理委员会.2003

[8]《全国通用给水排水标准图集》S1、S2、S3，中国建筑标准设计研究所.2002