2022年自动喷水灭火系统设计方案 .pdf
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1、个人资料整理仅限学习使用自动喷水灭火系统的设计、安装、调试、检测与验收 作者:佚名来源:中国消防在线点击数: 114 更新时间: 2007-3-23 文章录入: BLUE 【字体: 】431 自动喷水灭火系统的设计自动喷水灭火系统的设计,应根据不同用途的建筑物火灾时燃烧特性,确定其火灾危险等级,再根据建筑物的重要性、环境影响因素及装修要求等,选择不同的自动喷水灭火系统类型和组件,使系统的设计既安全可*,又经济合理、技术先进。一、建筑物火灾危险等级的划分轻火灾危险级建筑物,一般是该建筑或建筑物一部份(包括建筑内的贮存的物质,可燃物较少,可燃物燃烧速度和发热量相对较低。如展览楼的展览厅,体育馆和公
2、堂的观众厅、贮藏室、贵宾室等公共场所,剧院的化妆室、道具室等公用房。中火灾危险级建筑物,一般指下列建筑物或建筑物的一部分,即建筑物内存放或生产的可燃物数量为中等,可燃物燃烧速度和发热量也为中等,火灾初期不会引起剧烈燃烧的建筑物。如纺织厂的清花间、开包间和梳棉间,木材厂的制材和制品加工房,服装加工厂的服装加工车间等;一类高层民用建筑的观众厅、营业厅、展览厅、多功能厅、餐厅和办公室等,电视塔楼餐厅、嘹望层和办公用房;百货商店的营业厅、库房及国家级文物保护单位的重点木结构建筑,贮存难燃物品的高架仓库、无窗厂房、地下建筑等。严重火灾危险级,一般是指火灾危险性大,且可燃物品数量大,燃烧速度快,发热量高,
3、火灾时会引起猛烈燃烧并可能迅速蔓延的建筑物或建筑物一部分。如硝化棉、喷漆棉、火胶棉、塞璐珞,硝化纤维仓库;剧院的舞台、演播室和电视摄影棚;液化石油气的灌瓶间和贮瓶间;塞璐珞及泡沫橡胶生产加工厂等。二、基本设计数据的确定建筑物的火灾危险等级划分确定后,就要确定该类建筑物喷水灭火系统的基本设计数据。基本设计数据通常包括喷水强度、作用面积、喷头动作数、每只喷头保护面积、最不利点处喷头压力以及理论供水量等。喷水强度是喷水灭火系统设计最重要的控制数据,不同火灾危险等级的建筑物,喷水强度也不同。我国自动喷水灭火系统设计规范规定轻火灾危险级的建筑物的喷水强度为3Lminm2;中火灾危险级建筑物喷水强度为6L
4、rainm2;严重火灾危险级建筑物喷水强度为1015Lrainm2。作用面积,即喷水灭火系统允许喷水最大面积,在这个面积内,喷水强度、喷水的均匀性能得到保证。作用面积的大不主要是根据建筑物燃烧特性 (包括建筑物内贮存的可燃物、可燃物多少及燃烧时间等因素来制定的。我国喷水灭火系统设计规范中轻级、中级、严重级分别为180m2、200m2、300m2。喷头动作数和作用面积是紧密相关的,选定了喷头,确定了作用面积,也就知道喷头最大动作数了。最不利点处喷头压力一般情况为0IMPa,最低不得小于005MPa,这主要是根据喷头特性和喷水强度要求决定的。在设计时,决定了最不利点处喷头压力,就要按这一压力下每只
5、喷头的保护面积(符合喷水强度 计算全部作用面积内应配置的喷头数。为了保证作用面积内每个喷头的流量、压力限定在一定的允许偏差范围内,管网管径要有所变动,必要时还要力口设节流管、减压孑L 板或比例减压阀,以防在规定时间内的给水量,在限定时间还未到就喷完。理论用水量和设计用水量。理论用水量,即喷水强度乘作用面积再乘灭火时间,这个乘出来的数值是理论值。实际上,每个喷头的喷水量不可能完全一样,因为有个偏差范围,再加上其他水量损失因素,所以理论用水量必须乘一个系数,一般取11513,即设计用水量应为理论用水量乘11513倍。三、选定给水源自动喷水灭火系统的水源可分为有限水源和无限水源,有限水源一般指限定了
6、的水源,无限水源则是不限定的水源。(一有限水源精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页个人资料整理仅限学习使用有限水源指压力水箱、高位水箱等定量水源。一般用于轻火灾危险级建筑物,允许设置的喷头数不超过1000 个,每一保护区的喷头数不超过 100个。(二无限水源无限水源指城市自来水管网、容量足够喷水灭火系统一次灭火用水量的高位水箱和水池、消防泵给水装置(包括城市自来水管网、加压送水设备、中间水箱 。无限水源可用于轻火灾危险级和中火灾危险级建筑物,当用于轻火灾危险级建筑物时,允许设置的喷头数不超过2000 个,每一防护分区
7、的喷头数不超过500个;当用于中火灾危险级建筑物时,允许设置的喷头数不超过1000 个,每一防护分区喷头不超过500个。用一个无限水源和一个有限水源联合给水时,可用于任何火灾危险等级的建筑物,但允许设置的喷头总数不超过5000 个。采用两个无限水源和一个有限水源联合供水的喷水灭火系统,允许设置的喷头总数不超过10000 个。采用两个无限水源和两个有限水源供水的喷水灭火系统,允许设置的喷头总数为20000 个。压力水箱设置要求。压力水箱必须设在喷头布置的中心处或设在喷水保护的建筑物内易于接近的房间,该房间必须无可燃物,结构构件必须达到规定的耐火等级要求,且与其他房间设有防火隔断措施。另外,压力水
8、箱设置房间还应有防冻和避免水箱受机械损伤的措施。当压力水箱作单独水源向喷水系统供水时,水箱容量不得小于15m3,水箱充水充气必须自动化。当水箱作双水源中一个水源向喷水灭火系统供水时,水箱内必须保护一定的水量,即轻火灾危险级建筑物为75m3;中火灾危险级和严重火灾危险级为15m3。水箱充水管和充气管上必须配有一个止回阀,其位置应尽量*近水箱。水箱充水管一般不得小于40mm,充气管不得小于20mm。水箱充水时,水流量不得低于6m3h;充气时,气流量不得低于25m3h。充水压力管道上必须装一个压力表。喷水灭火系统消防泵不得用于向压力水箱充水。压力水箱上必须配置一对压力表和一个液位计,液位计必须采取适
9、当的保护措施,防止玻璃管受机械损伤。液位计两端应配活塞,只有在测量水位时才能将活塞打开。压力水箱必须有能够承受水箱工作压力和能持续使用两年以上的防腐保护措施。压力水箱内的空气比例不能低于水量的三分之一。水箱内最低气压由下列因素决定: 1水箱内气压的比例; 2水箱内的水全部排出后,水力计算时,保证喷头最低压力; 3水箱底部与最高喷头几何高差。高位水箱 (或水池 设置要求。高位水箱系指通过一根专用给水管与喷水灭火系统相连的贮水器。高位水箱的测量高度必须满足喷水灭火系统工作压力。高位水箱可作为有限水源或无限水源。当高位水箱的水量能满足喷水灭火系统全部工作时间用水时,可视作无限水源。作有限水源时,高位
10、水箱内必须保持的最低水量应符合现行规范要求,也可参考下列数值:轻火灾危险级建筑物时15m3;中火灾危险级建筑物时30m3;严重火灾危险级建筑物时40m3;高位水箱必须保证在任何时候都能提供喷水灭火系统所需的水量。高位水箱必须装一根直径能满足要求的溢流管,安装液位计。高位水箱还必须有防腐保护措施。消防泵给水装置应设在喷水灭火系统的中心处或设在喷水灭火系统建筑物的房间内。消防泵房建造结构、构造及装修材料等应符合防火设计要求。消防泵房还必须设有良好的通风装置,室温不得低于5,且也不得高于40。泵房内设有柴油发电机组作备用电源时,室温不得低于 15,且燃烧时产生的废气必须排至室外。喷水灭火系统的消防泵
11、必须有直接启动装置,泵上须配有两个可检查的接触开启装置,如按钮开关、压力开关等。消防泵须设吸水或引水设备。当泵吸水管内出现最低水位时,即使泵以设计能量运转也不会出现负压,应另设引水装置;当泵以设计能量运转时,如果在上水位与最低水位之间出现负压,应设置吸水设备。在消防泵以设计能量运转和出现最低水位情况下,吸水管内负压不得超过0.04MPa;当泵以设计能量运转时,吸水管的流速不得超过2.5ms。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页个人资料整理仅限学习使用喷水灭火系统采用的消防泵必须根据水力计算结果来选择,即泵的流量不得小
12、于设计供水量,扬程应满足最不利点喷头压力要求。消防泵的充水装置应设在泵的上方,且能自动充水的水箱。水箱必须通过一根管道与泵的压力管相接,并在管道上紧*泵的地方装一个止回阀。水箱必须保证吸水管内任何时间都充满水。充水水箱必须配一个浮球阀以保证水箱自动充水。充水水箱与充水管道的尺寸不得小于下列规定:用于轻火灾危险级建筑物,充水水箱最低充水量为01m3h,充水管道最小直径为32mm;用于中火灾危险级和严重火灾危险级的建筑物,充水水箱最低充水量为05m3h,充水管道最小直径为50mm。每套喷水灭火系统消防泵装置都必须配有一根备用排水管,以避免在泵装置发生故障及喷水灭火系统需水量很小的情况下(只开启少量
13、喷头损坏泵。备用排水管的管径应根据水力计算确定。当泵的实际出流量等于允许的输出量时,备用排水管必须保证其排水量不低于允许输出量的 2。如果排出的水量超过允许输出水量的2,在安装设备时必须考虑到这部分水量。每台喷水灭火系统用泵都必须有单独的引水管或吸水管。在双水源或多个水源情况下,喷水灭火系统用泵必须有选择地由各水源分别供水。当泵装置直接由自来水管网供水时,喷水灭火系统用泵的附近应有一根旁通管。当喷水灭火系统的输水量为额定值时,自来水管网内的压力不得降到005MPa 以下。消防泵的吸水管与出水管上都必须分别装一个适当的压力表。泵的出水管上还必须接一条实验用管道,其位置应在止回阀前面。实验管的直径
14、必须保证在泵以设计输水量12 倍的能量实验运转时,最大流速不超过12m/s。中间贮水池和蓄水池的要求。喷水灭火系统的中间贮水池(高层建筑分区供水时用的较多和蓄水池可用钢结构或钢筋混凝土结构,可安装在空中或地下,对这类水池有如下几点要求。 1蓄水池的水容量能供喷水灭火系统所需全部用水。水池大小应根据水力计算得出的实际用水量与喷水灭火系统最低工作时间来确定。 2中间水池的容量当作有限水源时,用于轻火灾危险级建筑物,水池容量不小于5m3;用于中火灾危险级建筑物,水池容量不小于20m3;用于严重火灾危险级建筑物,水池容量不小于70m3。 3水池要有防腐防冻措施。地下水池必须配一条内径不小于100的通风
15、管,其位置应高出水平面,通风管必须采取适当保护措施,防止受污染和被堵塞,必须保证避免日光透过通风管照入水池内。室内水池应有通风和采暖设备,防止形成过量的冷凝水。 4水池自动充水必须由两个以上不由外部电源供电的供水系统来完成。水池进水管上应按水流方向设一个止回阀和污泥杂质固液分离机,分离机前后都必须装压力表,以检查分离工作情况。 5水池上应有易读的水位标记,必要时还得装一根溢流管; 6水池应设清洗排放管,以便检查清洗水池。四、自动喷水灭火系统的设计计算(一喷水灭火系统的设计计算喷水灭火系统的设计包括建筑物火灾危险等级的划分、基本设计数据的确定、组件选择及水源设计与确定等。上述内容前面的章节都已介
16、绍了,这里主要介绍管网布置与水力计算。 1.管网喷水灭火系统的管网,由直接安装喷头的配水支管、向配水支管供水的配水管、向配水管供水的配水干管以及总控制网向上(向下 的垂直立管组成。立管主要用来联接楼层间管网和配水管与配水支管。立管与配水管之间的连接方式有四种:即中央中心型给水,测边中心型给水,中央末端型给水和侧边末端型给水。一般情况下,不同火灾危险等级下,不同管径,不同材质的管了可安装的喷头数量如表4410。表 4410 不同管径的钢管允许安装的喷头数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页个人资料整理仅限学习使用铜管允
17、许安装的喷头数多于上表数值。 2设计流量和管道水力计算 (1自动喷水灭火系统设计秒流量的计算,根据资料有下列几种计算方法:我国给排水设计手册介绍的方法。即从系统设计最不利点的喷头开始,沿程计算各喷头的压力、流量和管段的累计流量、水头损失,直到管段累计流量达到设计流量为止;在此以后的管段中流量不再增加,仅计算沿程和局部水头损失。此计算方法的特点是:在系统中除最不利点喷头处的任一个喷水量或任意四个相邻喷头的平均喷水量均超过设计要求。英国 “ 自动喷水装置规定” 中规定的严重危险级系统和雨淋、水幕系统的计算方法为:从水力计算角度确定系统上最不利工作面积的位置,此工作面积的形状尽可能做成正方形,其一边
18、以配水支管为界,并计算出带有同时作用的喷头的配水支管数;配水管计算应保证最不利工作面积内的最小喷水强度,喷水强度计算是按一个正方形或平行四边形(当喷头为交错排列时角上的任意四个喷头的总喷水量除以4乘正方形,长方形,平行四边形的面积。美国 “ 自动喷水系统安装标准” 规定:对系统按水力计算要求确定的设计面积应是矩形面积,它的长边平行于支管,等于或大于作用面积平方根的12 倍,喷头数若有小数就进位成整数。作用面积内的每只喷头喷水量,至少应等于规定的喷水强度,水力计算从面积内是远的喷头处开始,每个喷头的喷水量应根据该喷水处压力计算。德国 “ 喷头装置规范 ” 规定:首先应确定作用面积的位置,再求出作
19、用面积的喷头数,要求各单独喷头的防护面积与作用面积内所有喷头的平均防护面积的误差不超过20(相邻四个喷头之间的面积可假定为一个喷头的防护面积。综合以上几种计算方法,我国给水手册的方法与英国规定的严重危险系统计算相似,偏于安全,且计算时按最不利点处喷头起逐个计算,不符合火灾发展的一般规律,实际火灾发生时一般都是由火源点呈辐状向四周扩大蔓延,而只有失火区的喷头才会开放喷水,因此采用“ 矩形面积 ” 保护方法以及仅在“ 矩形面积 内的喷头才计算喷水量是合理的;其中对严重危险级系统为确保安全,在矩形面积内的每个喷头流量应按该喷头处的水压计算确定,只有这样才能保证任意相邻四只喷头的防护面积的喷水强度不得
20、小于规定的喷水强度。对轻危险级和中危险级系统由于燃烧物的性质和数量均次于严重危险级系统,因此不采用严重危险级系数计算方法。火灾实例证明,在火灾初期往往是只开放一只或数只喷头,对轻级或中级危险系统往往也是* 少量喷头扑灭了火灾。如上海国际饭店、中百一店和上海厦的几次火案例,开放的喷头数最多不超过 4 只。 1983 年北京香山饭店地下室的一次火灾也仅开放了3 只喷头。这是因为火灾初期可燃物少,且少量喷头开放,每只喷头的实际水精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页个人资料整理仅限学习使用压和流量必然超过设计值较多,有利于灭
21、火;即使火灾扩大,对上述系统只要确保在作用面积内的平均喷水强度也能保证灭火。因此,对轻级和中级危险系统计算时,假定在作用面积内每只喷头的喷水量均等于不利点喷头的喷水量,这样也简化计算过程。对仅在走道内安装一排喷头保护时,如旅馆有服务台的客房层走道,其计算动作喷头数按下述因素确定:双面布房时建筑走道的最小宽度为140m,对疏散最不利的袋形走道最长疏散距离为15m。当喷头处压力49X104h,则喷水量为4557Lmin。袋形走道内需布置的喷头为15316=5 只对轻危险级建筑物,袋形走道最长疏散距离为22m,为达到 30Lminm2 喷头强度时圆形保护面积为1886m2,故喷头有效保护半径R:24
22、5m。综合以上诸因素,对仅在走道内布置一排喷头时,其水力计算不必按“ 矩形面积 ” 法,且不论走道内单排管道上布置多少喷头,动作喷头每层最大按 5 只计算。对雨淋、水幕系统和严重危险级系统应按实际计算确定,但要求系统最有利点和最不利点处喷头流量差不致过大。对轻危险级和中危险级系统,由于计算时假定和喷头处流量相等,因此,干管设计流量必须按经验适当加大。按我国给排水设计手册的计算方法,计算多种类型的枝状管道系统,计算所得的设计流量约为理论值的1.15-1.40 倍。综合以上资料,我国规范规定设计流量为理论值的1.151.30 倍是可行的。 (2在多层或高层建筑的消防给水系统设计中,由于高低层消火栓
23、所承受的水压相差很大,低层部分消火栓的出水量会远远超过规定的流量,以致使储存于水箱中的10rain 消防储水量在45min 内即用完,通常的方法是低层部分消火栓前装置减压孔板,以降低消火栓出口压力,使出水不致过大。在自动喷水灭火系统设计中,不但存在着低层管道系统中水压的不平衡,即使在同层中,当保护面积较大时,由于设计是按最不利工作面积计算,则对系统中的有利工作面积内喷头的水压也有剩余,需要喷头数量太多,所以习惯是对连接的有利工作面积的配水管或配水干管予以减压,减压的方法可以采用设置减压阀,减压孔板、节流管,比例减压以及缩小有利工作面配水支管的管径等方法增加沿途水头损失达到减压目的。 (3自动喷
24、水灭火系统管道内的水流速度参考下述资料确定:我国给排水设计手册建议,管内允许流速钢管一般不大于5ms;铸铁管为3ms。德国在规范中规定,必须保证在报警阀与喷头之间,水的流速在管网内不超过10ms,在配件内不超过5ms。综合以上资料,自动喷水灭火系统管网内的水流速度不应大于5ms。而对某些配水支管需用缩小管径增大沿程水头损失达到减压目的时,水流速度可以超过5ms,但也不应超过10ms。 (4国内外对自动喷水灭火系统管道的水头损失计算公式类型较多,常用的有下列几种。英、美、日、德等国自动喷水灭火系统规范公式,即海珍威廉公式中,管道材质常数C,对铸铁管C:100,钢管 C:120。又:美国工业防火手
25、册规定,对自动喷水系统的管道为钢管或镀锌管时,管径为2 时或以下时, C:100,大于 2 时时, C:120。日本资料介绍:当管径大于50mm,管道内平均流速大于15ms时,采用海珍威廉公式,其中C值:对干式喷水系统的钢管C:100 湿式喷水系统的钢管 C:120 湿式系统的铸铁管C:100 由于各公式本身的局限性或某些缺陷,以及采用的系数值(n、c、入 差异,其计算结果相差较大,尤以我国采用的公式计算水头损失值为最高。考虑下述因素:自动喷水灭火系统管道计算与室内给水系统管道计算的一致性;据美国工业防火手册介绍:“ 经过实测,自动喷水系统管道在使用2025年后,其水头损失接近设计值” 。我国
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