某三层宾馆消防自动喷淋灭火系统设计文档格式.docx
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杨晓芳总结了自动喷水灭火系统的各种类型和原理,列出了各种类型的优缺点和适用场所,并对住宅喷淋灭火系统的类型、给水方式、组成和设计参数进行了探讨[22]。
并且对自动喷淋系统设计的经济流速、水力计算、喷头布置进行探讨。
王今提出宾馆中采用边墙型标准喷头优于传统下垂型标准喷头,对于宾馆等宾馆,必须经过计算来确定喷水支管、配水管管径[23]。
封丹提出对喷淋系统在BIM设计过程中的难点进行分析及归纳,探讨了喷淋系统自动建模的可行性,并结合二次开发技术,实现了“自动生喷淋”软件[24]。
该软件操作方便、工作效率高、适应性强等特点,并通过工程实践证实喷淋系统自动建模能够有效减少设计工作量,节省时间和成本,能够为BIM自喷淋系统设计的应用提供参与及借鉴。
美国消防协会出台标准NFPA13D对自动喷淋灭火系统的安装出台标准,不断对各类建筑的自动喷淋灭火系统的可靠性进行了分析和计算,以上研究分为两类都以火灾事故统计为依据,以自动喷淋灭火系统在火灾事故中,成功灭火的百分比作为该系统的可靠度[25]。
Edward.K.Budnick对自动喷淋灭火系统的可靠性进行分析,提出该系统运行的可靠性和性能的可靠性,并建立自喷系统失效的事故树,根据文献数据计算系统的可靠性[26]。
Jurgita
Sakenaite分析自动喷淋灭火系统失效模式和失效原因,并根据文献数据使用贝叶斯方法评估自喷系统的失效率[27]。
WilliamE.Koffel.P.E提出自动喷淋灭火系统可靠性高于根据统计数据计算得到的可靠性,原因包括火灾没有发生在装有自喷头的位置和未上报的火灾事故[28]。
第2章项目背景
2.1建筑平面图
为了更加直观的分析该三层宾馆自动喷淋系统的需求与具体的实施办法,将宾馆建筑物的内部结构图在AutoCAD软件中进行展示。
如下图所示:
图2.1宾馆一楼平面图
图2.2宾馆二楼平面图
图2.3宾馆三楼平面图
2.2本系统消防要求
消防安全是宾馆建筑物安全设计的重要组成部分,宾馆建筑物安全中包含足够的消防安全措施,以保护公众免受火灾的危害。
根据宾馆的建筑情况以及国家规范,火灾探测器负责整个宾馆的所有保护区域,以监视火灾。
区域内消防系统的消防安排有自动和手动两种火控方式,当有安保人员在保护区值勤时,建议采用手动控制方式,可以更准确控制并消灭火灾;
当保护区内无人值守时,应采用自动模式。
在保护区内有烟雾出现时,探测器会发出声光报警信号,延迟一段时间(30秒可调)发出灭火命令,启动电磁阀并启动相应的消防灭火设备执行。
2.3宾馆的火灾及危险性分析
由于宾馆人员密度大、财产集中,火灾对人民群众的生命财产安全造成重大危害。
统计的火灾数据中宾馆火灾比例大,因此,对宾馆存在的火灾隐患进行分析和评价,并提出有效的对策,具有重要的现实意义。
根据相关文献和我国几起重大宾馆火灾事故的案例分析,该三层宾馆面临的火灾风险主要表现在以下几个方面:
火灾从外墙冲破防火隔墙,火灾从宾馆建筑物内部冲破防火隔墙,安全疏散通道防火性差,以及在火灾区域的内部房屋或功能区内储存大量易燃物品,当然最重要的因素是宾馆建筑物内部消防系统设计的缺陷与不合理之处也给宾馆带来潜在的火灾隐患。
第3章宾馆的自动喷淋灭火系统介绍
3.1自动喷淋系统
3.1.1自动喷淋系统概述
自动喷淋灭火系统已经在全球使用了100多年,由于该系统能自动探测火灾并实施喷淋灭火,可以在早期扑灭火灾,防止火灾危害,因此被公认为最有效的灭火消防设施。
自动喷淋灭火系统是由喷头、管道、水流报警装置等部件和供水设施组成,能在灭火系统中自动喷淋,是一种长期发展起来的固定式自动喷淋灭火消防系统。
它具有自动灭火和自动报警的功能。
自动喷淋灭火系统依靠电磁开关和自动增压泵。
当火情传感器探测到火情信号时,电磁操作开关得到工作电流,并由工作电流所激发的磁力。
电枢开关应在有磁力的情况下接通。
火源在压力泵的作用下使水流量增大。
自动增压泵采用自动增压泵,当火灾传感器探测到火灾信号时,通过控制增压泵接通电源。
增压泵开始工作。
因此,可以加强火灾前喷头的水流。
喷淋系统中的灭火剂处于准备工作状态,一旦区域有火灾发生,自动喷淋灭火系统喷洒水雾,来延缓火灾的扩大或进行扑灭火灾,自动喷淋灭火系统是一种能同时探测火灾、灭火和发出火灾警报的宾馆消防系统,而它是营救宾馆火灾中被困人员的重要设施
3.1.2自动喷淋系统优点
自动喷淋灭火系统安全可靠,成功率高。
该系统经济实用,成本低,使用寿命长。
近年来,我国出现了一些宾馆,其安装的自动喷淋灭火系统在防火灭火中发挥了重要作用。
自动喷淋灭火系统可以根据火灾的各种特点自动启动,有效地向燃烧区域喷淋,从而控制火灾的蔓延和扑灭。
根据以上自动喷淋灭火系统的组成可以看出其主要有以下几优点:
自动灭火,当火灾发生,温度达到一定值时,系统自动启动灭火,无需人工干预;
可在初期扑救火灾,减少火灾事故损失;
系统相对简单可靠。
3.2自动喷淋系统的分类
3.2.1湿式自动喷淋灭火系统
在火灾初期,宾馆建筑物温度不断升高。
当温度上升到喷头温度传感器爆裂或融化脱落时,湿式喷淋灭火系统喷头自动喷淋灭火,其主要工作原理图如图3-1所示。
系统结构简单、使用方便、可靠、施工方便、管理方便、灭火速度快、消防效率高、相对经济、适用面广适用,占全自动喷淋灭火系统的75%以上,适合安装在能用水灭火的宾馆建筑物和构筑物中。
但由于洒水车喷头内管道总是充满水,受环境温度限制,适用于室内温度不低于4°
C、温度不高于70°
C的宾馆建筑物。
如:
仓库、车间、剧场、医院、宾馆、写字楼、娱乐展演、娱乐场所等。
图3.1湿式自动喷淋灭火系统工作原理图
3.2.2干式自动喷淋灭火系统
干式系统与湿式系统相似,只是控制信号阀的结构和功能原理不同。
在配电管网与给水管道之间设置干式控制信号阀,将其分离,而配电管网通常充有加压气体供系统启动,一旦发生火灾,喷头首先放出气体,降低管网压力。
给水管道中的加压水打开控制信号阀进入配水管网,然后从喷头中喷出,但该系统需要增加一套充气设备,一次性投资高,通常管理比较复杂,灭火速度慢。
其适用的地点主要为室内温度低于4°
C、温度高于70°
3.2.3预作用自动喷淋灭火系统
预作用系统是火灾自动探测报警技术与自动喷淋灭火系统的有机结合,这种系统通常采用干式,在火灾发生时能实现火灾的初始报警,并立即使管网充水,使系统变为湿式,系统的这种改造过程包括预作用的功能,故称为预作用喷淋灭火系统,与湿式系统相比,该系统通常在预作用阀充水后不充水,但用低压空气或氮气,或用干管。
只有在发生火灾时,火灾探测系统才会自动打开预作用阀,使管道充满水进入湿系统。
通常没有水管网,可以避免因水损坏而造成系统损坏的损失。
此外,该系统还设有早期报警装置,可在火灾发生时,自动开启预作用阀,使管道充满水进入湿系统能在行动前及时报警喷头,以便组织抢险,该系统的优点是干喷系统平时管内不得有水。
适用于冬季冰冻,不能给宾馆建筑物供暖,同时也不存在干燥喷头必须等喷头动作后才能排气的缺点,从而推迟了喷头的喷洒时间。
3.2.4雨淋自动喷淋灭火系统
雨淋自动喷淋灭火系统是一个开放系统。
配水管网安装有开式喷头。
喷头上无温度释放元件,雨淋自动喷淋灭火系统采用淋水阀,具有防自动复位功能。
雨淋自动喷淋灭火系统由火灾报警系统或传输管直接控制,火灾时自动开启淋水阀,启动洒水泵向系统供水。
淋水阀打开后,所有喷头都会喷出水。
雨淋自动喷淋灭火系统通过淋水阀组、火灾报警系统和控制面板、压力开关、淋水喷头的自动复位功能,供配电网组成部分。
雨淋自动喷淋灭火系统适用于火灾水平蔓延速度较快、火灾风险较大的场所。
雨淋自动喷淋灭火系统一旦开启,将连续喷淋,水害较大。
它只能在火灾造成的损害远大于水损害的地方使用。
3.2.5水幕自动喷淋灭火系统
水幕系统的工作原理与雨淋系统基本相同。
不同的是,水幕系统喷射水幕,而雨淋系统喷射水射流。
由于水幕喷头将水喷成水幕的形状,水幕系统不能直接用于灭火。
其作用是冷却简单的防火隔板(如防火卷帘、防火帘等),提高其防火性能,或形成防火帘,防止火焰通过开口,防止火势蔓延。
水幕系统主要用于水幕或防火隔断等需要保护的部位。
例如,在企业的火区或设备之间设置防火分区,防止火灾的蔓延和扩大,阻挡火灾事故产生的辐射热,引导和稀释泄漏的易燃、易爆、有害气体和液体。
3.2.6重复启闭预作用自动喷淋灭火系统
重复启闭预动作灭火系统是指火灾后自动关闭阀门,火灾恢复后再次打开阀门喷淋的预动作系统。
该系统具有自动启动和自动停机的特点,避免了由于自动启动和自动停机而造成不必要的失水。
具有多路自动启动和自动停止的特点,能有效地扑灭火灾后的复燃。
3.2.7自动喷淋-泡沫联用灭火系统
在常用的湿式自动喷淋灭火系统中,将泡沫钢胶囊与橡胶胶囊并联,在橡胶胶囊中安装有清水泡沫浓缩液。
自动喷淋泡沫复合灭火系统中设有控制阀和比例混合器。
该系统的特点是在封闭系统中使用泡沫灭火剂,增强了喷淋灭火系统的灭火性能。
当首次采用水喷雾与泡沫喷雾相结合时,早期喷头的灭火效果较好。
后期,泡沫喷涂可增强灭火效果;
当第一次使用喷雾和泡沫喷雾相结合时,前者的泡沫可以灭火,后者的水雾可以降温,防止再燃烧的效果。
该系统流量系数大,水滴穿透能力强,可有效应用于高堆高仓库、柴油机机房、燃油锅炉房、停车场等场所。
3.2.8高压细水雾自动喷淋灭火系统
高压细水雾是指在不低于10MPa的压力下产生的细水雾,在容积泵的基础上建造,通常采用柱塞泵,系统压力可达100~200MPa。
高压细水雾系统及设备为了安全、经济、高效,传统细水雾是指中低压细水雾,即以离心泵为基础,压力一般为1~2Mpa的细水雾或水雾,耗水量较大,与水雾的大区别是喷头的更换,其余变化很小。
高压细水雾灭火系统与传统的细水雾灭火系统,从地层压力原理到流量和压力控制以及整个系统的核心元件都有着根本的不同,其核心部件的工作原理和用途在材料、灭火效率、灭火方式和应用场合等方面有一系列根本性的差异,除了传统的中低压细水雾(水雾)外,高压细水雾还可以替代气体、气雾、干燥粉末、泡沫、喷淋、消火栓等灭火系统。
3.3自动喷淋系统的设计要求
在宾馆自动喷淋灭火系统设计中,存在喷头设置不合理、重叠、重复、保护范围远等问题。
可能导致宾馆建筑物自动喷淋灭火系统的报警装置和系统试验出现误喷、误报警,针对多层宾馆给排水自动喷淋灭火系统设计中存在的缺陷,进行系统的改进是十分重要的。
宾馆给排水自动喷淋灭火系统的设计需要关注消防的安全性和效率。
结合对自动喷淋灭火系统新方法的探索,合理设计自动喷淋灭火系统的基本参数、系统类型和部件组成,促进消防安全建设。
第4章宾馆自动喷淋灭火系统的设计
4.1工程概况及等级分布
该三层宾馆是普通旅馆建筑高度不超过50m属于公共建筑的二类建筑,根据宾馆建筑物高度小于24m的标准规范该三层宾馆在危险等级中属于轻危险级。
4.2基本参数布置
宾馆自动喷淋灭火系统的基本参数是消防系统的重要设计数据,性能参数是指喷头的强度、作用面积、喷头的工作压力等,是直接反映系统灭火能力的重要数据。
喷头的强度是指喷头在单位时间内能够向被保护的单位面积内喷淋的水量面积或单位长度。
对于不同的火灾危险程度,喷淋灭火系统中具有不同的喷淋强度。
火灾风险越高,喷淋越强。
作用面积是自动喷淋灭火系统灭火时,按规定的喷淋强度均匀地向地面喷淋的最大面积,对于封闭系统,作用区不一定是系统内同时喷淋的面积。
由于温度敏感,通过打开一部分喷头可将火扑灭,并非将所有喷头都打开。
据记录,当5个喷头打开时,火灾控制率可达96%,当20个喷头打开时,火灾控制率可达99%。
喷头工作压力是指喷头喷淋时喷头处的工作压力,它是系统设计的重要参数之一。
喷淋密度是自动喷淋灭火系统最重要的参数之一,能够有效、快速地控制火灾。
已有各种文献对自动喷淋灭火系统的灭火特性问题进行了探讨。
喷淋灭火系统设计规范》中明确规定了喷头的工作压力为0.1MPa,并规定了喷淋灭火系统最不利点的工作压力不应小于0.05Mpa。
如果喷头顶部的最不利点为0.1MPa,那么顶部水箱必须在喷头顶部10米以上,这将给宾馆造型和处理带来很多困难。
为解决这些问题,参照相关标准,确定喷头工作压力最不利点为0.05Mpa。
火灾危险等级
喷水强度
(
)
作用面积
喷头工作压力
(MPa)
轻危险等级
4
160
0.1
注:
系统最不利点处喷头的工作压力,不应低于0.05MPa
根据设计规范要求,该三层宾馆自动喷淋的喷水强度为4L/min.m2,作用面积为160m2,喷头工作压力为0.1MPa。
4.3系统类型与选择
自动喷淋灭火系统根据安装在系统中的喷头的开闭形式可分为闭式系统和开式系统。
根据现场的火灾特点和环境情况确定选用的类型。
封闭系统配有喷头,喷头通常处于密闭状态。
火灾发生后,喷头的玻璃泡在热量的作用下爆裂,喷头打开喷水灭火。
由于受到环境情况的限制,封闭式灭火管网通常充水或压缩空气;
则开放式系统配有开放式喷头,平时管网中没有水。
当宾馆场所发生火灾时,火灾探测装置启动系统,所有开放式喷头同时喷淋,防止火势蔓延。
通过第三章中对自动喷淋灭火系统各种分类的比较,湿式系统应用比较广泛,宾馆上大多数都采用湿式系统,在一些火灾危险性比较大的场所应用比较广泛,因此本文中所设计的宾馆内部的自动喷淋灭火系统选择湿式自动喷淋灭火系统,如图4.1所示。
图4.1湿式自动喷水灭火系统
1—水池2—水泵3—闸阀4—止回阀
5—水泵接合器6—消防水箱7—湿式报警阀组8—配水干管
9—水流指示器10—配水管11—末端试水装置12—配水支管
13—闭式洒水喷头14—报警控制器P—压力表D—电磁阀
M—驱动电机L—水流指示器
4.4选择和布置喷头
喷头布置是自动喷淋灭火系统中最基本、最重要的组成部分。
必须达到规定的喷淋强度和一定区域内的均匀度分布要求。
喷头的喷水口由热敏感元件组成的释放机构封闭,既用于控制系统的启动喷水,又通过溅水盘使水较好分布,以利于灭火。
喷头有玻璃球洒水喷头,玻璃球内的液体膨胀将其炸裂,使喷头堵盖失去支撑,喷头开启。
玻璃球洒水喷头适用宾馆等美观要求高的或具有腐蚀性场所;
环境温度高于-10℃。
喷头按安装形式、布水形状划分又可分为直立型,下垂型,边墙型,吊顶型,普通型和干式下垂型六种。
吊顶型喷头适用于装饰型喷头,并且符合湿式喷水灭火系统,所以可用于该三层宾馆。
设计中采用闭式、吊顶型标准玻璃球喷头,公称动作温度为57℃,因为玻璃球喷头具有稳定性好、耐腐蚀、表面光滑不易积尘等优点。
《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)规定:
自动喷水灭火系统宜采用洒水喷头。
考虑实际情况及价格该三层宾馆选用玻璃球喷头,动作温度定为57℃,喷头为标准喷头,喷头的公称直径为15mm。
喷头布置形式以长方形、正方形为主,喷头间距及相临配水管的间距,应根据系统的喷水强度、喷头流量系数和工作压力确定,不应大于相关规范的规定,且不宜小于2.4m而不超过3.6m。
喷头距离墙壁距离大于0.5m而小于2.2m,宾馆内除不宜用水扑救的部位外均设置自动喷水灭火系统喷头保护。
表4.1同一根配水支管上喷头的间距及和相邻配水支管的间距
(L/min·
m2)
正方形布置
的边长(m)
矩形布置的长边边长(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
4.5
20.0
2.2
6
3.6
4.0
12.5
1.8
8
3.4
11.5
1.7
≥12
3.0
9.0
1.5
喷头布置
一层:
房间①S1=21.20m2,
喷头保护面积为12.5m2,所以设置两个喷头。
房间②S2=20.80m2,设置两个喷头。
房间③S3=5.30m2,设置一个喷头。
房间④S4=14.10m2,设置两个喷头。
房间⑤S5=33.40m2,设置三个喷头。
房间⑥S6=315m2,设置二十六个喷头。
房间⑦S7=28.10m2,设置三个喷头。
房间⑧S8=15.80m2,设置两个喷头。
房间⑨S9=57.50m2,设置五个喷头。
房间⑩S10=23.20m2,设置两个喷头。
房间⑪S11=7.10m2,设置一个喷头。
房间⑫S12=18.20m2,设置两个喷头。
房间⑬S13=33.60m2,设置三个喷头。
房间⑭S14=40.00m2,设置四个喷头。
房间⑮S15=65.20m2,设置六个喷头。
二层:
房间①S=32.60m2,
喷头保护面积为12.5m2,所以设置三个喷头。
房间②S2=53.60m2,设置五个喷头。
房间③S3=32.90m2,设置三个喷头。
房间④S4=29.70m2,设置三个喷头。
房间⑤S5=20.50m2,设置两个喷头。
房间⑥S6=42.30m2,设置四个喷头。
房间⑦S7=28.80m2,设置三个喷头。
房间⑧S8=57.90m2,设置五个喷头。
房间⑨S9=258.90m2,设置二十一个喷头。
房间⑩S10=56.70m2,设置五个喷头。
房间⑪S11=60.10m2,设置五个喷头。
房间⑫S12=387.50m2,设置三十一个喷头。
三层:
房间①S=27.30m2
房间②S2=64.50m2,设置六个喷头。
房间③S3=68.00m2,设置六个喷头。
房间④S4=84.40m2,设置七个喷头。
房间⑤S5=77.60m2,设置七个喷头。
房间⑥S6=84.50m2,设置七个喷头。
房间⑦S7=51.90m2,设置五个喷头。
房间⑧S8=34.90m2,设置三个喷头。
房间⑨S9=29.20m2,设置三个喷头。
房间⑩S10=173.20m2,设置十四个喷头。
房间⑪S11=61.00m2,设置五个喷头。
房间⑫S12=31.10m2,设置三个喷头。
由于该三层宾馆楼层房间大体相同,故选择宾馆第二楼层喷头安装布置图,如图4.2所示。
具体三个楼层的喷头布置图见附件。
图4.2该三层宾馆2层喷淋喷头平面布置图
4.5管网布置
管道布置应根据喷头的布置情况和数量可布置成如下图所示的几种形式。
图4.3管网布置形式
为了保证自动喷水灭火系统能够更加均匀地喷水作业,从保证喷水灭火系统安全、经济运行的角度出发,必须科学合理地设计管径的大小。
同时,应尽量控制泵的容积,控制系统的超压值,此外,还要注意消防用水的控制。
根据有关规定,由支管控制的洒水器数量轻危险级、中危险级应控制在8个以内,严重危险级及仓库危险级场所不应超过6个。
由于管道因锈蚀等因素引起过水面缩小,要求配水支管最小管径不小于25mm。
为了保证系统的可靠性和均衡系统管道的水力性能,自动喷水灭火系统的管网布置形式选择根据系统设计流量来选择,流量越大,系统管网的配水管径越大,造成投资也就越高。
项目按轻危险级设置自动喷水灭火设备。
系统设置2台自动喷淋水泵(1用1备),4套湿式报警阀,报警阀设置在水泵房内。
水源的要求与消火栓给水系统的相同。
来自消防水箱的初期灭火用水必需经过输水管接至报警阀前。
在每层每个防火分区的自动喷水灭火系统干管上设置信号阀和水流指示器,在管网末端设系统检验装置。
信号阀应安装在水流指示器前的管道上,与水流指示器之间的距离不应小于300mm。
配水管道工作压力不应大于1.2MPa。
喷淋连接管采用热镀锌钢管,长度不大于6m时,管径为15mm;
大于6m时为20mm。
但最大长度不应大于20m。
喷淋连接管在穿变形缝时采用金属波纹软管。
自动喷水灭火系统应设消防水泵结合器,一般不宜少于两个,每个按10~15L/s计算。
为了控制小管径管道的水头损失和防止杂物堵塞管道,短立管及末端试水装置的连接管最小直径不小于25mm。
表4.2轻、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数
公称管径DN/mm
控制的标准喷头数/只
公称管径
DN/mm
轻危
险级
中危
25
1
65
18
12
32
3
80
48
40
5
100
─
64
50
10
该三层宾馆管网布置形式采用中央中心型给水。
该宾馆2层
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