自動噴水滅火系統(tǒng)設計課件

1、防火防爆課程設計城市與環(huán)境科學系安全工程防火防爆課程設計自動噴水滅火系統(tǒng)設計專業(yè)班級： 安全工程 姓 名： 14級城院 學 號： 指導教師： 郭亞芳 完成日期： 12.15 2摘要：“安全第一，預防為主,綜合治理”是一項基本的政策方針，而滅火系統(tǒng)是建筑消防設施的重要組成部分。自動噴水滅火系統(tǒng)可以在很大的程度上減少火災造成的損失。自動滅火系統(tǒng)由灑水噴頭、報警閥組、水流報警裝置（水流指示器或壓力開關）等組件，以及管道、供水設組成，并能在發(fā)生火災時噴水的自動滅火系統(tǒng)。本設計是對一個已知的簡化的區(qū)域進行自動噴水滅火系統(tǒng)的設計。對系統(tǒng)的噴頭和管道進行預估，由最不利點的噴頭開始，通過參數(shù)選擇和計算，使用舍

2、維列夫計算，不斷的修正管道管徑，從而得到各管段流量和壓力，最終確定消防水泵的揚塵和流量，并合理的選擇確定管網(wǎng)和噴頭，設計出一個符合條件的滅火系統(tǒng)。關鍵詞：自動噴水滅火系統(tǒng)；最不利點；舍維列夫公式； Abstract："Safety first, prevention first, comprehensive treatment" is a basic policy, and the fire extinguishing system is an important part of building fire control facilities. Automatic spr

3、inkler system can to a large extent, reduce the loss caused by fire.By sprinkler sprinkler system, alarm valve, water flow alarm device (water flow indicator or pressure switch), and other components, as well as the set of pipes, water supply, and in the event of a fire water spray automatic fire ex

4、tinguishing system.This design is the area of a known simplified the design of the automatic sprinkler system. To forecast system of nozzles and piping, starting with the most unfavorable point of nozzle, through the selection and calculation of parameters using d Lev calculation and continuous corr

5、ection of pipe diameter, flow and pressure, all the pipe sections and eventually determine the dust and flow of fire pump, and reasonable selection of pipe and nozzle, a qualified fire extinguishing system design.Keywords: automatic water spray fire extinguishing system; the most disadvantage ；Shiev

6、ieliev F A formula 目錄1自動噴水滅火系統(tǒng)簡介22閉式自動噴水滅火系統(tǒng)設計32.1系統(tǒng)應用場所32.2確定所設計的建、構筑物的火災危險等級32.3設計題目的確定42.4確定設計和計算所需的基本參數(shù)43噴頭和管網(wǎng)布置53.1噴頭的選擇和布置53.2系統(tǒng)管網(wǎng)的選擇及其布置。64管網(wǎng)水力的計算84.1水力計算公式84.2舍維列夫公式94.3舍維列夫計算法94.4核算管網(wǎng)設計參數(shù)134.4.1設計作用面積內(nèi)的平均噴水強度為：134.4.2設計作用面積內(nèi)各管道流速要求：134.4.3系統(tǒng)各管道管徑要求134.4.4系統(tǒng)各節(jié)點壓力要求135管網(wǎng)的確定和繪制146結(jié)束語15參考文獻161

7、自動噴水滅火系統(tǒng)簡介自動噴水滅火系統(tǒng)是人們同火災斗爭中出現(xiàn)和發(fā)展起來的一種固定式自動滅火系統(tǒng)，是當今世界上公認的最為有效的自救滅火措施，是應用最為廣泛、用量最大的自動滅火系統(tǒng)。它具有自動滅火和自動報警的功能。它用水作滅火劑，平時處于準工作狀態(tài)，一旦保護區(qū)域內(nèi)發(fā)生火災，火災發(fā)生區(qū)域的自動噴水滅火系統(tǒng)會發(fā)生動作，噴灑水霧或水滴，起到延緩火勢和撲滅火災的作用。自動噴水滅火系統(tǒng)的組成自動噴水滅火系統(tǒng)是指由灑水噴頭、報警閥組、水流報警裝置（水流指示器及壓力開關）等組件，以及管道、供水設施組成，并能在發(fā)生火災時噴水的自動滅火系統(tǒng)。本文采用的是玻璃球噴頭的閉式系統(tǒng)，其中又主要分為干式和濕式，濕式噴淋系統(tǒng)指的

8、是準工作狀態(tài)（火災噴灑為工作狀態(tài)）時管道內(nèi)充滿了有壓力的水。干式噴淋系統(tǒng)指的是準工作狀態(tài)時管道內(nèi)充滿有壓力的氣體。濕式系統(tǒng)局部應用時，適用于室內(nèi)最大凈空高度不超過8m、總建筑面積不超過1000的民用建筑中的輕危險級或中危險級級局部保護的區(qū)域。溫度低于4和高于70的環(huán)境不適用于濕式噴水滅火系統(tǒng)，因為溫度過高和過低會造成濕式管道的破裂，干式系統(tǒng)多作為替代濕式系統(tǒng)。本文是針對常溫下的某中危險級建筑物進行自動噴水滅火裝置系統(tǒng)設計，故采用濕式噴淋系統(tǒng)。2 閉式自動噴水滅火系統(tǒng)設計2.1 系統(tǒng)應用場所閉式自動噴水滅火系統(tǒng)用于性質(zhì)重要且火災危險性大的場所。 高層民用建筑 建筑高度不超過100m的一類高層民用

9、建筑及其裙房的下列部位（除普通住宅和高層建筑中不宜用水撲救的部位外） 舞臺、觀眾廳、展覽廳、多功能廳、門廳等公共活動用房； 走道、辦公室和旅館的客房； 可燃物品庫房； 高級住宅的居住用房； 二類高層民用建筑中的商業(yè)營業(yè)廳、展覽廳等公共活動用房和建筑面積超過200m2的可燃品庫房。 高層民用建筑中經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地下室房間。 建筑高度超過100m的高層民用建筑內(nèi)。 工業(yè)廠房與低層民用建筑 等于或大于50000紗錠的棉紡廠的開包、清花車間；等于或大于5000錠的麻紗廠的分級、梳麻車間；服裝、針織高層廠房；面積超過1500m2的木器廠房；火柴廠的烤梗、篩選部位；泡沫塑料廠的預發(fā)、成型、切片

10、、壓花部位。 每座占地面積超過1000m2的棉、毛、絲、麻等及其制品庫房；每座面積超過600m2的香煙、火柴庫房；建筑面積超過500m2可燃品地下庫房；可燃、難燃物品高架庫房和高層庫房（冷庫、高層卷煙成品庫房除外）；省級以上或藏書量超過100萬冊的圖書館書庫。 超過1500個座位的劇院觀眾廳、舞臺上部（屋頂為金屬結(jié)構時）；超過2000個座位的會堂或禮堂的觀眾廳；超過3000個座位的體育館的觀眾廳吊頂上部、貴賓室、器材間、運動員休息室。 省級郵政樓的郵袋庫。 每層面積超過3000m2或建筑面積超過9000m2的百貨商場、展覽大廳。 設有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的旅館、綜合辦公樓內(nèi)的走道、辦公室、餐廳、商店、

11、庫房和無樓層服務臺的客房。 飛機發(fā)動機實驗臺的準備部位。 國家級文物保護單位的重點磚木或木結(jié)構建筑。 汽車停車庫地下停車庫、多層停車庫和低層停車庫應設自動噴水滅火系統(tǒng)。 人防工程2 使用面積超過1000m2的商場、醫(yī)院、旅館等公共場所 超過800個座位的電影院、禮堂的觀眾廳，且吊頂下表面至觀眾席地面高度不超過8m時；舞臺面積超過200m2時。2.2 確定所設計的建、構筑物的火災危險等級據(jù)建筑物、構筑物的火災載荷（由可燃物的性質(zhì)、數(shù)量和分布狀況決定）、室內(nèi)空間條件（面積、高度）、人員密集程度、采用自動噴水滅火系統(tǒng)撲救初期火災的難易程度，以及疏散及外部增援條件等因素劃分設置場所火災危險等級。建筑物

12、內(nèi)存在物品的性質(zhì)、數(shù)量，以及其結(jié)構的疏密、包裝和分布情況，將決定火災載荷及發(fā)生火災時的燃燒速度與放熱量，是劃分自動噴水滅火系統(tǒng)設置場所火災危險等級的重要依據(jù)。共計：輕危險級、中危險級（其中又分為級和級）、嚴重危險級（其中又分為級和級）、及倉庫危險級（其中又分為級、級和級）。 嚴重危險級： 火災危險性大、可燃物多、發(fā)熱量大、燃燒猛烈和蔓延迅速的建、構筑物； 中危險等級： 火災危險性較大、可燃物較多、發(fā)熱量中等、火災初期不會引起迅速蔓延的建、構筑物； 輕危險等級：火災危險性小、可燃物量少、發(fā)熱量較小的建、構筑物；2.3 設計題目的確定某中危險級建筑物其中一部分的最不利作用面積為180m2，為（15

13、×12m）； 環(huán)境溫度為25，選用標準玻璃球噴頭，噴頭以正方形布置。最不利點處噴頭的工作壓力為 12 mH2O，即0.12MPa2.4 確定設計和計算所需的基本參數(shù)表2.4.1同一根配水支管上噴頭的間距及相鄰配水支管的間距：危險等級噴水強度（L/minm2）正方形布置的邊長（m）矩形或平行四邊形布置的邊長（m）一只噴頭的最大保護面積（m2）噴頭與端墻的最大距離（m）輕危險級44.44.520.02.1中危險級63.64.012.51.8中危險級83.43.611.51.7嚴重危險級163.03.69.01.5注：1 僅在走道設置單排噴頭的閉式系統(tǒng)，其噴頭間距應按走道地面不留空白點確定

14、； 2 貨架內(nèi)噴頭的間距不應小于2.0m，并不應大于3.0m。表2.4.2輕危險級、中危險級場所配水支管、配水管控制的標準噴頭數(shù)：公稱直徑（mm）控制的噴頭數(shù)（只）輕危險級中危險級25113233405450108651812804832100-642.4.3當量長度表管件名稱管件直徑（mm）253240507080100125150450彎頭0.30.30.60.60.90.91.21.52.1900彎頭0.60.91.21.51.82.13.13.74.3三通或四通1.51.82.43.13.74.66.17.69.2蝶閥1.82.13.13.72.73.1閘閥0.30.30.30.60.

15、60.9止回閥1.52.12.73.44.96.78.39.8異徑接頭32/2540/3250/4070/5080/70100/80125/100150/125500/1500.20.30.30.50.60.81.11.31.6注：1 過濾器的當量長度，由生產(chǎn)廠提供；2 當異徑接頭的出口直徑不變而入口直徑提高一級時，其當量長度應增大0.5倍，提高2級或2級以上時，其當量長度應增1.0倍。三通管的當量長度一律算在總管上2.4.4流速系數(shù)表管材管徑（mm）253240507080100150200流速系數(shù)鋼管1.8831.050.80.470.2830.2040.1150.053鑄鐵管0.1273

16、0.05660.03183 噴頭和管網(wǎng)布置3.1 噴頭的選擇和布置本次設計選用標準玻璃球灑水噴頭，公稱直徑為15mm，K=80.玻璃球灑水噴頭是組成濕式系統(tǒng)的關鍵部件。該部件是由熱敏感元件（玻璃球）及密封組件所組成的自動灑水噴頭，在火焰溫度的作用下，達到預定溫度時啟動，并按設計形狀和水量在保護面積內(nèi)噴水 滅火。該系統(tǒng)產(chǎn)品具有外形美觀，動作靈敏，性能穩(wěn)定，體積小、重量輕、結(jié)構緊湊，安全可靠，耐蝕性好，使用期長等特點。在系統(tǒng)中，玻璃球灑水噴頭起探測火警、啟動系統(tǒng)和噴水滅火的作用。廣泛應用于一切能用水進行滅火的場所。噴頭矩形布置計算公式為：As=SX （2-1）式中：As噴頭的最大保護面積 S噴水支

17、管之間的距離，m；當正方形布置時，S=X X同一支管上兩相鄰噴頭之間的間距，m公式2-1中S和X不應超出“噴規(guī)”規(guī)定的各種噴頭的最大間距，不應小于“噴規(guī)”規(guī)定的噴頭最小間距。NFPA規(guī)定：標準噴頭與墻的最小間距為100mm噴頭布置時，應按照表2.4.1所規(guī)范進行布置。本設計選用中危險級，最不利面積為15*12m2，正方形。計算結(jié)果如下：S=X=3.5m,短長邊與墻之間距離分別為0.5m和1m，R=2.46m短邊上的應裝噴頭數(shù)為（12/3.5+1）=4.4，取整為4個，余下1.5m墻距。長邊上的應該噴頭數(shù)為（15/3.5+1）=5.3，取整為5個，余下1m墻距。最終確定該區(qū)域的噴頭數(shù)為20個，以

18、正方形布置，布置情況如下圖2.5.1所示。3.2 系統(tǒng)管網(wǎng)的選擇及其布置。根據(jù)有關規(guī)范（表2.4.2）預選管徑，本設計系統(tǒng)共布置了20個噴頭，系統(tǒng)報警器和水流指示器各一個。對管徑進行估算預選，根據(jù)設計規(guī)范GB50084-2005，管道內(nèi)的水流速度宜采用經(jīng)濟流速， 必要時可超過5m/s,但不可超過10m/s;配水管的入口壓力不應大于0.40MPa。管道采用鋼制管道，其布置平面圖如下2.5.2圖2.5.1噴頭布置圖圖2.5.2管網(wǎng)布置圖4 管網(wǎng)水力的計算本文通過沿程計算法（舍維列夫公式）和海曾-威廉公式進行管道水力計算，并針對兩種計算方法得出的結(jié)果進行分析，分析其中的優(yōu)劣，并最終確定計算結(jié)果和設計

19、方案。首先確定本設計所需的參數(shù)由表2.4.3；表2.4.4可查出所需參數(shù)。4.1 水力計算公式本文通過沿程計算法（舍維列夫公式）進行管道水力計算，并針對計算方法得出的結(jié)果進行分析首先確定本設計所需的參數(shù)由表2.4.3；表2.4.4可查出所需參數(shù)。每個噴頭的噴水量計算：q = k 式中：q每個噴頭的噴水量 ，L/min P¬¬噴頭處的工作壓力 ，MPa K¬流量特性系數(shù)，本文取用K=80.對管道水流速度的校核： VpKpQ(n-1)n式中： Vp管道流速，m/s Q(n-1)n管段流量，L/s Kp流速系數(shù)，可由表2.4.5得出.沿程水頭損失：H=i*L式中h沿程水

20、頭損失，MPa i每米每米管道的水頭損失，MPa/m L管道長度和當量長度，m4.2 舍維列夫公式沿程水頭損失： i=0.0000107 V2/(dj)1.3式中： i每米管道的水頭損失，MPa/m V管道內(nèi)水的平均流速，m/s dj管道的計算內(nèi)徑（m），取值應按管道的內(nèi)徑減1mm確定。管道的直徑應經(jīng)水力計算確定。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口處的壓力均不應大于0.40MPa。管系特性系數(shù)（Kg）法：管系特性系數(shù)可根據(jù)總輸出的節(jié)點流量和該節(jié)點的壓力按下式計算， Kg=Q（n-1）n/式中:Kg管系流量系數(shù)，反應管系的輸水性能； Q（n-1）n管系總輸出節(jié)點處的流量，L/s Hn管系總輸出

21、節(jié)點處的壓力，MPa當水力情況完全相同（噴頭構造、數(shù)量、管段長度、管徑、標高等）時，其管系特性系數(shù)也相同，即Kg= Kg=Kgi，此式也可改寫成： Q1/10×H1=Q2/10×H24.3 舍維列夫計算法確定最不利點：如圖可知，最不利點為A1和E1，從理論上來說，支管A，B分別和支管E,D上得噴頭各項數(shù)值相等。故選取其一開始計算，本文選取A1作為最不利點進行計算，在規(guī)定的最不利點工作壓力為0.1MPa。1) 節(jié)點A1A2的水流量為：Qa1= K×10×P=（80*10*0.12 ）/60= 1.460557L/S(下文全部自動換算L/min為L/S,取K

22、=1.333)選用公稱直徑為d=25mm的管道。管道流速V12為：V12K12*Q12=1.883*1.460557=2.750229m/s沿程損失為：H12= L*0.0000107*V2/(dj)1.3=3.5*0.0000107*2.7502292/(0.024)1.3=0.036134MPa管徑由25mm變?yōu)?2mm，當量長度為0.2，計算其局部損失為：h12= L1*0.0000107*V2/(dj)1.3=0.2*0.0000107*2.7502292/(0.024)1.3=0.002065MPa總損失H12=0.036134+0.002065=0.038199MPa下文將沿程損失

23、和局部損失統(tǒng)一計算。2) 節(jié)點A2的水壓為：PA2=p+HAA2=0.12+0.038199=0.158199MPa則管段a2a3的流量為：Qa2a3=Qa1+Qa2=1.460557+ K×10×P=1.460557+1.333*10*0.0.158199=3.137543 L/S選用公稱直徑為d=32mm的管道，管道流速VBC為：Va2a3Ka2a3*Qa2a3=1.05*3.137543=3.29442m/s總損失為：Ha2a3=（3.5）*0.0000107*3.294422/(0.031)1.3=0.037174MPa3) 節(jié)點A3的水壓為：PA3= PA2+H

24、a2a3 =0.158199+0.037174=0.195373MPa則管段a3a4的流量為：Qa3a4=Qa1+Qa2+Qa3=3.13754 K×10×P=3.137543+1.333*10*0.195373=5.001173 L/S選用公稱直徑為d=32mm的管道，管道流速Va3a4為：Va3a4Ka3a4*Qa3a4=1.05*5.001173=5.251232m/s總損失為：Ha3a4=（3.5）*0.0000107*5.2512322/(0.031)1.3=0.09445MPa4) 節(jié)點A4的水壓為：PA4= PA3+H a3a4 =0.195373+0.094

25、45=0.289823MPa則管段a4a5的流量為：Qa4a5=Qa1+Qa2+Qa3+Qa4=5.001173+ K×10×P=5.001173+1.333*10*0.289823=7.271009 L/S選用公稱直徑為d=40mm的管道，管道流速Va3a4為：Va4a5Ka4a5*Qa4a5=0.8*7.271009= 5.816807m/s本文選用32mm變?yōu)?0mm管徑的異徑接頭，30/40異徑接頭的當量長度為0.3.總損失為：Ha4a5=（0.5+0.3）*0.0000107*5.8168072/(0.039)1.3=0.019654MPa5) 節(jié)點A5的水壓為：

26、PA5= PA4+H a4a5 =0.289823+0.019654=0.309478MPa則管段a5b5的流量為：Qa5b5= Qa4a5=7.271009 L/S選用公稱直徑為d=50mm的管道，管道流速Va5b5為：Va5b5Ka5b5*Qa5b5=0.47*7.271009=3.417374m/s該管徑為彎管，由表2.4.3可得，當管徑為50mm時，當量長度為1.5，由本文選用40mm變?yōu)?0mm管徑的異徑接頭，40/50異徑接頭的當量長度為0.3.總損失為：Ha5b5=（3.5+1.8）*0.0000107*3.4173742/(0.049)1.3=0.033403MPa6) 節(jié)點B

27、5的水壓為：PB5= PA5+H a5b5 =0.309478+0.033403=0.342881MPa由于該管網(wǎng)的布置時規(guī)則布置，水力情況完全相同（噴頭構造、數(shù)量、管段長度、管徑、標高等），其管系特性系數(shù)也相同，即Kg= Kg=Kgi，所以：管段B5B4的流量為：QB5B4=Qa5*Pb5/Pa5=7.271009*(0.342881/0.309478)0.5=7.653353L/S管段B5C5的流量為：QB5C5=QB5B4+QA5B5=7.271009+7.653353=14.92436L/S選用公稱直徑為d=80mm的管道，管段B5C5的流速為：V b5c5K b5c5*Q b5c5=

28、0.204*14.92436=3.04457m/s該管徑為直流三通，由表2.4.3可得，當管徑為80mm時，當量長度為4.6，使用50/80的異徑接頭，其當量長度為0.75.總損失為：H b5c5=（3.5+4.6+0.75）*0.0000107*3.044572/(0.079)1.3=0.023794MPa7) 節(jié)點C5的水壓為：Pc5= Pb5+H b5c5 =0.342881+0.023794=0.366675MPa管段C5C4的流量為：Qc5c4=Qb5*Pc5/Pb5=7.653353*(0.366675/0.342881)0.5=7.914447 L/S管段C5F的流量為該四通的三

29、個出口流量之和：Qc5F=Qc5c4+Qb5c5+QD5C5=14.92436+7.914447 +14.92436=37.76317 L/S該管徑為直流四通，由表2.4.3可得，當管徑為100mm時，當量長度為6.1，管段出口的管道為40/100的異徑管，取當量直徑0.6，總損失為：H c5=(6.7)*0.0000107*3.044572/(0.099)1.3=0.013834MPa8) 節(jié)點F的水壓為：Pf= PC5+H c5 =0.366675+0.013834=0.380509MPa選用公稱直徑為d=100mm的管道，管段F0的流速為：V foK c50*Q c5F=0.115*37

30、.76317=4.342765m/s管件止回閥，取當量直徑為6.7；節(jié)點F處管徑為90°彎管，當管徑為100mm時，當量長度為3.1；總當量為9.8，濕式報警閥、水流指示器取值0.02MPa。總損失為：H Fo=h+hs=（9.8+5+1）*0.0000107*4.3427652/(0.099)1.3+0.02*2=0.104454MPa1) 節(jié)點O的揚程為：H=h+P0+Z= Pf+ H Fo+Z=0.380509+0.104454+0.12=0.604963MPa=60.49mH2O各個管段流量數(shù)值表管段A1-2A2-3A3-4A4-5A5-B5 流量1.461 3.138 5.

31、001 7.271 7.271 管段B1-2B2-3B3-4B4-5B5-C5 流量1.537 3.303 5.264 7.653 14.924 管段C1-2C2-3C3-4C4-5C5-F 流量1.590 3.415 5.444 7.914 37.763 管段D1-2D2-3D3-4D4-5D5-C5 流量1.537 3.303 5.264 7.653 14.924 管段E1-2E2-3E3-4E4-5E5-D5 流量1.461 3.138 5.001 7.271 7.271 表4.3.1個支管各管段的流量，都通過管系特征系數(shù)法進行計算，結(jié)果如下：B支管QB1B2=Qa1*Pb5/Pa5=1

32、.461*(0.342881/0.309478)0.5=1.537 L/SQB2B3=Qa2*Pb5/Pa5=3.138*(0.342881/0.309478)0.5=3.303L/SQB3B4=Qa5*Pb5/Pa5=5.001*(0.342881/0.309478)0.5=5.264L/SQB4B5=Qa4*Pb5/Pa5=7.271*(0.342881/0.309478)0.5=7.653L/SC支管Qc1c2=Qb1*Pc5/Pb5=1.537*(0.366675/0.342881)0.5=1.590 L/SQc2c3=Qb2*Pc5/Pb5=3.303*(0.366675/0.342881)0.5=3.415 L/SQc3c4=Qb3*Pc5/Pb5=5.264*(0.366675/0.342881)0.5=5.444 L/SQc5c4=Qb4*Pc5/Pb5=7.653*(0.366675/0.342881)0.5=7.914 L/S因為A,B支管和D,E支管對稱，得值也相同。數(shù)值如表表4.3.15 核算管網(wǎng)設計參數(shù)針對舍維列夫公式的計算結(jié)果進行核算：5.1.1 設計作用面積內(nèi)的平均噴水強度為：QZ/A=3