情境2建筑室内消火栓给水工程设计安装.docx
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情境2建筑室内消火栓给水工程设计安装
情境2建筑室内消火栓给水工程设计安装
学习案例
1.设计任务
本工程为重庆某饭店建水工程一幢21层的综合性服务大楼,总占地面积3710m2,建筑面积25290平方米,建筑总高度为93.3米,建筑高度为77.5米,地上21层,地下2层。
各层功能如下:
-2层为设备层;
-1层为车库(停车位44个);
1,2层为商场(商场面积2865m2);
3层为会议及餐厅;
4~21(19)层为客房;
21(19)层为观景茶楼;
21(19)层以上分别是电梯机房,水加热机房和水箱间。
要求完成该建筑的室内消火栓工程设计。
2.建筑设计资料
建筑所在地总平面图,建筑物分层平面图,立面图、剖面图以及卫生间大样。
根据建筑物性质,用途及建设单位要求,室内需设置完善的给排水卫生设备及集中热水供应系统,要求全天24小时供应热水。
该大楼要求消防给水安全可靠,设置独立的消火栓系统及自动喷水灭火系统,每个消火栓内设按钮,消防时能直接启动消防泵。
生活水泵要求能自动启停。
管道全部暗敷。
-2层为设备用房;-1层为洗衣房、车库(停车位44个);1~3层有公共卫生间(内设蹲便器6个、洗脸盆2个、小便斗4个);4~18层为普通客房,共有床位450张。
每套客房内均带有卫生间,内设浴盆、洗脸盆、坐式大便器各1个。
公共服务用房为厨房、餐厅、多功能房、商场、会议室等。
其中3层餐厅及雅间,15层为茶楼,大楼工作人员:
-2F:
共24人,-1F:
共8人,1F:
共80人,2F:
共80人,3F:
共80人,转换层:
共6人,4~18F:
每层6人,19F:
共35人,19F以上电梯机房、水加热间、屋顶水箱间每层考虑3人。
室内最冷月平均气温为7℃。
3.消火栓系统
3.1室外消火栓系统
根据《高层民用建筑设计防火规范》规定:
本建筑为一类高层建筑,耐火等级为一级,室外消火栓用水量为30L/s。
考虑在室外给水环网上设置3个室外消火栓(地上式),每个消火栓的用水量为10~15L/s。
3.2室内消火栓系统
根据规范规定:
本建筑室内消火栓的用水量为40L/s,充实水柱取12m,水枪喷嘴流量为5.2L/s,最不利情况为同一根立管上同时出水三股水柱,消防立管的管径为DN100。
3.2.1方案优选
①水泵并联给水(如图2-1)
优点:
高、低区系统分开设置,互不干扰,安全性高;管网布置简单;水泵统一放置在水泵房,维护管理方便;
缺点:
设备数量较多,管材消耗较大,投资较高
②水泵串联给水(如图2-2)
优点:
设备费用低;
缺点:
设备分散,管理不便,安全性降低。
图2-1水泵并联给水图2-2水泵串联给水
③分区减压给水
优点:
设备集中便于管理,占地少,投资省,不设水箱可少占空间,增加营
业收入。
缺点:
减压阀容易损坏,供水安全性较差。
④多级多出口泵供水
优点:
设备集中便于管理,占地少,不设水箱可少占空间,增加营业收入,供水安全可靠,可根据需要的水压供水
缺点:
设备费用增加,供电负荷增加。
图2-3分区减压给水图2-4多级多出口供水
综上:
根据上述比较以及本建筑的实际情况,不选用有中间水箱的供水方式,而充分利用其转换层,采用分区减压给水方式供水,尽量不采用多级多出口供水方式供水,以节省投资。
即采用减压阀供水方式。
3.2.2分区方式及系统组成
⑴分区方式
根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定:
当消火栓处的静水压力大于80mh20时应采取分区给水。
火灾时,前十分钟由高位水箱供水,十分钟后由高压消防泵向管网系统供水灭火。
为了灭火时便于操作水枪,在主立管下部动水压力超过0.5MPa的消火栓处设置减压装置。
由于本建筑结构3层及其以下与4层以上结构不同,初分为两个区,简算如下,19层消火栓到泵房地面高差为69.6+1.1-(-7.8)=78.5m,水箱间楼板到泵房消火栓的高差为81+7.8-1.1=87.7m>80m,因此分两个区合理,分区如下:
①-2F~3F为低区,由高区经过减压供水;
②4F~19F为高区,由消防主泵直接供水。
⑵室内消火栓系统的组成包括:
水枪、水带、消火栓、消防管道和水源,此外,还包括高区所需的消防水池、消防水泵和高位消防水箱。
3.2.3加压设备及构筑物
消防加压泵采用两台消防泵,型号为XBD45-120-TB,一用一备,泵的参数为:
Q=45L/s,H=120m;配套电机型号为Y2280M-2,功率90KW。
地下消防水池有效容积为832.8m3,屋顶消防水箱有效容积为18m3。
消火栓布置在明显,经常有人出入,而且使用方便的地方,其间距不大于消火栓保护半径24.5m。
为了定期检查室内消火栓给水系统的供水能力,在转换层、屋顶分设试验消火栓。
室内消火栓箱内设远距离启动消防泵的按钮,,以便在使用消火栓灭火的同时,启动消防泵。
,由于水箱高度满足19层最不利于消火栓所需水压静压0.07Mpa,则不需设增压设备。
室外设6个水泵接合器,三个供高区,三个供低区,以便消防车向室内消防管网供水。
在室外设有消防车取水口。
4.消防管道及设备安装要求
4.1消火栓的安装
(1)消火栓给水管的安装与生活给水管基本相同
(2)热浸镀锌钢管,连接采用光沟槽式机械接头
(3)消防立管采用DN100mm,消火栓口径为65mm。
水枪喷嘴口径为190mm,水龙带为麻质,直径65mm,长度25m。
(4)为便各层消火栓出水流量接近设计值,各层均设置减压孔板
消火栓给水系统减压孔板一览表
楼层
4
5
6
7
8
9
10
11
12
减压板孔径
17
18
18
18
19
19
19
20
20
4.2加压设备
消防加压泵采用两台消防泵,型号为100DL-6,一用一备,泵的参数为:
Q=27.80L/s,H=120m;配套电机型号为Y2280M-2,功率90KW。
5.消火栓给水系统
5.1消火栓栓口所需压力计算
查《建筑给排水设计手册》,选用DN65的消火栓,喷口直径d=19mm,水龙带长度Ld=20m,充实水柱长度Hm=12m,喷口系数B=1.577,ф=0.0097,实验系数αf=1.21,麻织水龙带Az=0.0043
①消火栓保护半径Rf=Ld+Ls=0.8×20+12×cos45°=24.5m
②查手册可知水枪实际喷射流量qxh=5.2L/s>5L/s,故消防流量采用5.2L/s。
③水枪喷嘴压力
Hq=αf×Hm×10/(1-ф×αf×Hm)=1.21×12×10/(1-0.0097×1.21×12)=169Kp=16.9m
④水龙带的沿程水头损失:
hd=Az×Ld×qxh2=0.0043×20×5.22=2.33mH2O
⑤消火栓栓口处所需水压:
Hxh=hd+Hq+Hk=2.33+16.90+2=21.23mH2O
式中Hk:
消火栓栓口水头损失,取2mH2O。
5.2消防系统计算
计算管段
设计秒流量L/s
管径DN(mm)
流速m/s
坡降1000i
管长m
沿程水损mh20
1~2
5.20
100
0.60
7.29
3.6
0.026
2~3
10.85
100
1.25
28.40
3.6
0.102
3~4
16.93
100
1.96
64.73
49.4
3.200
4~5
16.93
150
0.90
9.71
5.5
0.054
5~6
33.86
150
1.79
35.02
13.8
0.483
6~7
44.71
150
2.37
58.55
11.1
0.648
7~8
44.71
150
2.37
58.55
4.9
0.285
8~9
44.71
150
2.37
58.55
43.7
2.556
说明:
按照最不利点消火栓的流量分配要求,最不利消防立管为下图中1~3立管,其上出水水枪为3支,相邻消防立管上出水枪为3支,第三根立管考虑2只水枪。
①1点的水枪流量为5.2L/s
Hxh1=hd+Hq+Hk=2.33+16.9+2=21.23mH2O
Hxh2=Hxh1+△H(1,2点消火栓间距)+h(1~2管段水头损失)=21.33+3.6+0.03=24.96mH2O
②2点的水枪流量为:
qxh2=
Hxh2=Hq2+hd+2=qxh12/B+A×Ld×qxh12+2=
qxh12(1/B+A×Ld)+2
qxh2=
=
=5.65L/s
Hxh3=
Hxh2+△H+h=24.96+3.6+IL=25.03+3.6+0.10=28.66mH2O
③3点的水枪流量为:
qxh3=
=
=6.08L/s
④4点到消防水泵的总沿程水头损失为:
4.026mh20,消防管道最不利点到消防
水泵的总沿程水头损失∑h为:
7.355mh20,管路总水头损失为Hw=1.2×∑h=1.2×7.355=8.826m
消防系统计算草图
5.3消防增压和贮水设备
⑴消防高位水箱
消防水箱的容积按10min的室内消防用水量计算V=Qxh×Tx×60/1000式中:
Qxh—室内消防用水量,(L/s);Tx—消防用水时间(min)
①自动喷水系统计算流量Qs=(1.15~1.3)QL=1.3×6×160/60=20.8L/s
②消火栓室内消防用水量Q=40L/s
则:
V=Qxh×Tx×60/1000=(40+20.8)×10×60/1000=36.48m3>18m3 按《高层民用建筑设计防火规范》,消防水箱的容积取为18m3,水箱尺寸为:
3.0×4.0×1.8=18m3,其中0.3m为超高,水箱支墩0.3m
⑵消防水池
①由《高层民用建筑设计防火规范》,对于大于50m的高级宾馆,消火栓用
水量为:
室外30L/s,室内40L/s;消火栓灭火时间考虑为3h
②由《自动喷水灭火设计规范》,对于中危险Ι级:
喷水强度6L/min×m2
作用面积为160m2,而自动喷水系统设计水量为Qs=(1.15~1.3)QL,其中Qs为系统设计流量(L/s),QL为喷水强度与作用面积乘积(L/s),Qs=(1.15~1.3)QL=1.3×6×160/60=20.8L/s;自动喷水灭火时间考虑为1h;
③消防水池容积V=(30+40)×3×3600/1000+20.8×3600/1000=830.88m3
④水池长23.15-0.3=22.85m.,0.3为隔墙厚度,宽12.4m;水池水面的高度为832.8/(22.85×12.4×3)=2.94;考虑0.3的超高则水池高为3.24,取3.3m.即
消防水池为:
23.15m×12.4m×3.3m
⑶消防水泵
①消防水泵流量为:
Qx=44.71L/s
②消防扬程Hb=Hz+∑h+Hxh
式中Hb:
水泵扬程
Hz:
立管上最高的消火栓栓口与贮水池最低水位标高差
∑h:
消防泵吸水管到实验消火栓的总水头损失
Hxh:
消火栓栓口处所需水压,21.23mH2O
Hz=69.6+1.1-(-7.8+0.2)=78.3mH2O
则水泵扬程为
Hb=Hz+∑h+Hxh=69.6+1.1+8.83+21.33+2=110.66mH2O
③按消火栓灭火总用水量选得流量-扬程曲线平坦的消防泵为:
XBD45-120-TB型2台,一用一备,各项参数为:
Qb=45L/s,Hb=120mH2O,电机功率N=90KW。
⑷根据室内消防用水量,应设置六套水泵结合器,高区三套,低区三套。
5.4减压孔板的设计计算
为了使各层消火栓出流量接近设计值,防止消火栓在大压力下流量过大致使消防水量快速用完,需在下面几层消火栓栓口前装设减压孔板,以降低消火栓处压力,保证各层消火栓正常使用。
各层消火栓处剩余水头H0:
H0=Hb-(Z+∑h+Hxh),根据规范要求,消火栓栓口压力≯50mH2O。
标高差及水头损失计算表
楼层
最低水位
标高
标高差
泵到4点水损
4点到各层消火栓长度
坡降1000i
4点到各层消火栓水损
沿程水损
总水损∑h
4
-7.6
16.7
24.3
4.03
2.64
64.73
0.17
4.2
4.62
5
-7.6
20.3
27.9
4.03
6.24
64.73
0.4
4.43
4.88
6
-7.6
23.9
31.5
4.03
9.84
64.73
0.64
4.67
5.13
7
-7.6
27.5
35.1
4.03
13.44
64.73
0.87
4.9
5.39
8
-7.6
31.1
38.7
4.03
17.04
64.73
1.1
5.13
5.65
9
-7.6
34.7
42.3
4.03
20.64
64.73
1.34
5.37
5.9
10
-7.6
38.3
45.9
4.03
24.24
64.73
1.57
5.6
6.16
11
-7.6
41.9
49.5
4.03
27.84
64.73
1.8
5.83
6.42
12
-7.6
45.5
53.1
4.03
31.44
64.73
2.04
6.07
6.67
13
-7.6
49.1
56.7
4.03
35.04
64.73
2.27
6.3
6.93
14
-7.6
52.7
60.3
4.03
38.64
64.73
2.5
6.53
7.18
减压孔板计算表
楼层
Z
∑h
Hxh
Z+∑h+Hxh
Hb
H0
栓口实际水压
H'
孔径
4
24.5
4.62
21.33
50.45
110.66
60.21
81.54
33.04
17
5
28.1
4.88
21.33
54.31
110.66
56.35
77.68
30.92
18
6
31.7
5.13
21.33
58.16
110.66
52.5
73.83
28.80
18
7
35.3
5.39
21.33
62.02
110.66
48.64
69.97
26.69
18
8
38.9
5.65
21.33
65.88
110.66
44.78
66.11
24.57
19
9
42.5
5.9
21.33
69.73
110.66
40.93
62.26
22.46
19
10
46.1
6.16
21.33
73.59
110.66
37.07
58.40
20.34
19
11
49.7
6.42
21.33
77.45
110.66
33.21
54.54
18.22
20
12
53.3
6.67
21.33
81.3
110.66
29.36
50.69
16.11
20
13
56.9
6.93
21.33
85.16
110.66
25.5
46.83
14
60.5
7.18
21.33
89.01
110.66
21.65
42.98
注:
H′=
,其中v=
=1.35m/s,则H′=
5.5消防立管管径校核
每根消防立管应保证同时有三股水柱作用,消防立管通过流量Q=16.93L/s,消防立管管径取DN=100,相应流速v=1.96m/s<2.5m/s的允许流速,符合规范。
消防水箱的出水口标高为81+0.6+0.2=81.8m,最不利消火栓的标高为69.6+1.1=70.7m,消防水箱供给最不利消火栓的静压81.8-70.7=11.1m>7m,满足要求
5.6减压阀计算
5.6.1阀后压力计算
①最不利消火栓到干管水头损失
Q=16.93L/s管径DN100,查表1000i=64.73,v=1.96m/s,管长L=5.4m,
水头损失1.2×64.73×5.4/1000=0.420m,
②干管到减压阀水损
Q=44.71L/s管径DN150,查表1000i=58.55,v=2.63m/s,管长l=58m,水头损失1.2×58.55×58/1000=4.075m
③阀后压力为(4.075+0.420)+2+19.33-(13.5+0.2-9-1.1)=22.225m
低区消火栓最低层所承受的压力为(不考虑立管水损时)19.33+2+9+1.1+7.8-1.1=38.13m,不考虑设减压孔板
5.6.2阀前压力计算
1由高区水力计算可知9~7的沿程水损为2.556+0.285=2.841m,
27到减压阀的水损Q=44.71L/s管径DN150,查表1000i=58.5,v
=2.63m/s,管长l=4.6m,损失1.2×58.55×4.6/1000=0.323m
③阀前压力为120-2.841×1.2-0.323-(13.5+0.2+7.8)-2=92.77m
5.6.3减压阀选择
考虑阀前压力为92.77,阀后压力为22.225,选用3:
1比例式减压阀3:
1
校核水箱出水管位置与减压阀的高差81+0.5-(13.5+0.2)=67.8
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