[优秀毕业论文]xxxx检察院综合楼的智能建筑火灾自动报警系统的设计.doc

本科生毕业论文 1 第章 绪论 1.1 现代火灾的形成 “火灾” ，是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾 是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用 和控制，是文明进步的一个重要标志。火，给人类带来文明进步、光明和温暖。但是， 失去控制的火，就会给人类造成灾难。所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史 是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其 对人类造成的危害。对于火灾，在我国古代，人们就总结出“防为上，救次之，戒为下” 的经验。随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生火灾的危险性也 在增多，火灾的危害性也越来越大。据统计，我国 70 年代火灾年平均损失不到 2 .5 亿 元，80 年代火灾年平均损失不到 3.2 亿元。进入 90 年代，特别是 1993 年以来，火灾造 成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡 2000 多人。实践证明，随着社会和经 济的发展，消防工作的重要性就越来越突出。 “预防火灾和减少火灾的危害”是对消防立 法意义的总体概括，包括了两层含义：一是做好预防火灾的各项工作，防止发生火灾； 二是火灾绝对不发生是不可能的，而一旦发生火灾，就应当及时、有效地进行扑救，减 少火灾的危害。 现代建筑的起火原因有多种，主要有：生活和生产用火不慎、违反生产安全制度、 电气设备设计安装使用及维护不当以及自燃现象引起等。 1.2 建筑火灾的发展过程 建筑火灾最初是发生在建筑内的某个房间或局部区域，然后由此蔓延到相邻房间或 区域，以至整个楼层，最后蔓延到整个建筑物。 室内火灾的发展过程可以用室内烟气的平均温度随时间变化来描述，如图 1.1。 本科生毕业论文 2 图 1.1 室内火灾温度时间曲线 根据室内火灾温度随时间的变化特点，可以将火灾发展过程分为 3 个阶段，即火灾 初期阶段（图中 OA 段） 、火灾全面发展阶段（AC 段） 、火灾熄灭阶段（C 点以后）1。 1.3 高层智能建筑防火要求 1.3.1 高层智能建筑特点 近年来，随着社会经济的飞速发展，城市化进程大大加快，人口增长的巨大压力、 城市用地的匮乏和交通设施的紧张，促使城市由平面扩张为主，而迅转向立体空间发展。 以功能分区为主趋向功能综合，导致高层的综合性建筑群体不断涌现，构成现代城市的 独特风貌。我国规定，高度超过 24m 的建筑陈伟高层建筑，高度超过 100m 的建筑称为超 高层建筑。 而自 1984 年智能建筑理念提出至今，智能建筑的发展历史较短，目前尚无统一的概 念。例如，美国智能化建筑学会（AIBI）定义“智能建筑”是将结构、系统、服务、运 营及其相关联系全面综合，达到最佳组合，获得高效率、高功能与高舒适性的大楼。 而目前的建筑多是将智能建筑与高层建筑这两者结合起来，因为这样可以同时发挥 两者容量大、综合性及舒适性等优点。本设计中的黑龙江省检察院综合楼就属于高层中 A B C 时间 室内平均温度 O 本科生毕业论文 3 的智能建筑，所以在设计消防系统时应考虑到智能建筑和高层建筑的双重性及特殊性。 1.3.2 智能建筑火灾特点 智能建筑火灾由其自身特点决定，概括起来讲有以下六个方面： （1）建筑结构跨度大、特性复杂 智能建筑由于采用大跨度框架结构和灵活的环境布置，使建筑开间和隔墙布置复杂， 随着建筑高度增加，在起火前室内外温差所形成的热风压大，起火后由于温度变化而引 起的烟气运动的火风压大，因而火灾时烟气蔓延、扩散迅速。同时，高层智能建筑室外 风速、风压随着建筑物的高度而增大，当建筑物高度为 90m 时，其顶层的风速高达 15m/s；室外风速增大，则火灾烟气蔓延速度急剧加快。 （2）建筑环境要求高、内部装饰材料多 为了加强智能建筑室内空间的艺术效果和实现智能建筑的环境舒适性要求，满足在 其中工作、生活的人们的生理和心理的多种需要，智能建筑中的贴墙面层、顶棚吊顶、 地毯、灵活和空花割断、窗帘、家具等均大量采用易燃或可燃材料，且有不少是有机高 分子材料，尽管一些可能经过了阻燃处理，但遇火后这些易燃、可燃材料或有机高分子 材料将分解出大量的 CO、CO2及少量的 HCN、H2S、HCl、NH3、HF、SO2等有害的烟气和毒 气，直接危害人的生命安全。 （3）电气设备多、监控要求高 在智能建筑中，大量使用各种电气设备，如照明灯具、电冰箱、电视机、电话、自 动电梯和扶梯、电炉、空调设备、驱动电机、自备发电机组等，还有通讯、广播电视、 大型电子计算机等电气设备，电气设备配电线路和信息数据通信布线系统密如蛛网，若 有一处出现火花或线路绝缘层老化碰线断路而发生电气火灾，火灾会沿着线路迅速蔓延。 （4）人员多且集中 一般智能建筑容纳有成百上千甚至数以万计的人员，一旦发生火灾，人的慌乱心里 加上建筑通道复杂及楼层多等，使人员疏散难度大，难以安全疏散逃离。 （5）建筑功能复杂多样 本科生毕业论文 4 智能建筑多数是多用途的综合性大楼，往往设有办公室、写字间、会议厅、商业贸 易厅、饭店、旅馆、公寓、住宅、餐厅、歌舞厅、娱乐场、室内运动场等，以及建筑自 身必要的厨房、锅炉房、变配电室、物资保管室、汽车库、各种库房、不同功能用房， 从而造成安全疏散通道曲折隐蔽。 （6）管道竖井多 智能建筑内部必然设置有电梯及楼梯井、上下水管道井、电线电缆井、垃圾井等， 这些竖井若未加垂直和水平方向割断措施，一旦烟火窜入，则会产生“烟囱效应”，将 使火灾迅速蔓延到上层楼房。2 1.3.3 智能建筑的火灾危险性 智能建筑自身的上述特点，使其火灾危险性具有以下四个特征： （1）火势蔓延快、烟气扩散快 智能建筑的楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井、排气管道等竖向井道，如果 防火分隔或防火处理得不好，发生火灾时会成为火势迅速蔓延的途径。尤其是高级旅馆、 综合楼以及重要的办公楼、科研楼等智能建筑，一般室内可燃物比较多，有的智能建筑 还有可燃物品库房，一旦起火，燃烧猛烈，容易蔓延。据测定，在火灾初起阶段，因空 气对流，在水平方向造成的烟气扩散速度喂 0.3m/s；在火灾燃烧猛烈阶段，由于高温状 态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为 0.53m/s;烟气沿楼梯间或其他竖向管道 井扩散速度为 34m/s。如一座高度为 100m 的智能建筑，在无阻挡的情况下，半分钟左 右，烟就能沿竖向管道井扩散到顶层。 此外，助长火势蔓延和烟气扩散的因素较多，其中风对智能建筑火灾的影响较大， 风速增大，势必会加速火势的蔓延扩大。 （2）人员疏散困难 智能建筑人员集中、楼层跨度大、垂直距离长、人员疏散到地面或其他安全场所的 时间长，而发生火灾时由于各种竖井拔气力大，火势和烟雾蔓延快，增加了疏散的困难。 （3）火灾扑救难度大 本科生毕业论文 5 高层智能建筑发生火灾时，从室外进行扑救相当困难，一般要立足于自救，即主要 是依靠室内消防设施。但由于目前我国经济技术条件所限，建筑内部的消防设施维护保 养还不是很完善，因此扑救智能建筑火灾往往遇到较大的困难。另外，高层智能建筑的 消防用水量是根据我国目前的技术经济水平，按一般高层建筑的火灾规模考虑的，当形 成大面积火灾时，其消防用水量显然不足，需要用消防车向高楼供水，因而对消防技术 装备提出了更高的要求。 （4）火险隐患多、火灾损失重 智能建筑综合性强、建筑功能复杂、可燃物多，火险隐患多，且容易造成消防安全 管理不严，潜在的火险隐患多；一旦起火，易行成大面积火灾，火势蔓延快，扑救疏散 困难，势必火灾损失严重。 1.4 本文的工作内容 鉴于高层智能建筑的自身特点和火灾危险性，遵循“预防为主、防消结合”的消防 工作指导方针，我国高层民用建筑设计防火规范（GB5004595）规定了“立足自防 自救，采用可靠的防火措施，做到安全适用。技术先进、经济合理”的消防设计原则， 提出了“以自防自救为主，及时、可靠防火，迅速、有效灭火”的高层智能建筑消防安 全要求。 故本文基于以上关于消防安全的原则及要求，应完成对黑龙江省检察院综合楼全面 的消防系统设计。其中包括：对建筑进行防火分区；室内消防栓灭火系统的设计，自动 水喷淋系统的设计以及消防给水系统的设计计算；建筑防排烟系统的设计；对建筑消防 设备联动控制系统的设计。设计应本着科学严谨，实用有效的原则进行。 本科生毕业论文 6 本科生毕业论文 7 第 2 章 工程概况及建筑平面设计 2.1 工程概况 黑龙江省检察院是一幢高层综合办公楼，大楼地下建筑面积约 736m2， 标准层面积约 592m2，顶层面积约 272m2。总高度约 43.2m，地下层高 4.8m，办公楼标准层高 3.3m，首层层高 3.6m。地下室设有空调机房，其中 有消防电梯前室的加压送风机；还设有泵房，配电室等。屋顶设有水箱间， 排烟机房等。 2.2 建筑消防分类 在做设计之前应先将此建筑按照规范进行分类。高层民用建筑按建筑物 的使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度分为两类，见表 2.1 表表 2.12.1 高层建筑分类高层建筑分类 名称一类二类 居住建筑高级住宅1018 层的普通住宅 公共建筑 1.医院 2.高级旅馆 3.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超 过 1000m2的商住楼、展览馆、综合楼、电 信楼、财贸金融楼 4.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超 过 1500m2的商住楼 5.中央级和省级（含计划单列市）广播 电视楼 6.网局级和省级（含计划单列市）电力 调度楼 7.省级（含计划单列市）邮政楼、防火指 1.除一类建筑外的商 业楼、展览馆、综合楼、 电信楼、财贸金融楼、 图书馆、书库、商住楼 2.省级以下的广播电 视楼、邮政楼、防火指 挥调度楼、电力调度楼 3.建筑高度不超过 50m 的教学楼和普通的 旅馆、办公楼、科研楼 等 本科生毕业论文 8 续表 2.1 名称一类二类 公共建筑 8.医院 9.高级旅馆 10. 建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超 过 1000m2的商住楼、展览馆、综合楼、电 信楼、财贸金融楼 11. 建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超 过 1500 m2的商住楼 12. 中央级和省级（含计划单列市）广播 电视楼 13. 网局级和省级（含计划单列市）电力 调度楼 14. 省级（含计划单列市）邮政楼、防火指挥 调度楼 15. 藏书超过 100 万册的图书馆、书库 16. 重要的办公室、科研楼、档案楼 17. 建筑高度超过 50m 的教学楼和普通的 旅馆、办公楼、科研楼、档案楼 本建筑属于一类建筑，以此为根据可进行防火分区，消防系统设计等工 作。 2.3 防火分区 2.3.1 防火分区的定义及类型 所谓防火分区是指采用防火分隔措施划分出的、能在一定时间内防止火 灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部区域（空间单元）。在建筑物内采用划 本科生毕业论文 9 分防火分区这一措施，可以在建筑物一旦发生火灾时，有效地把火势控制在 一定的范围内，减少火灾损失，同时可以为人员安全疏散、消防扑救提供有 利条件。 （1）竖向防火分区 为了在建筑物发生火灾时把火灾控制在一定的楼层之内，防止火灾从起 火层向其他楼层垂直蔓延，沿建筑高度方向划分的防火分区为竖向防火分区。 竖向防火分区用耐火性能较好的楼板及窗间墙（含窗下墙），在建筑物的垂 直方向对每个楼层进行的防火分隔。 （2）水平防火分区 水平防火分区，用以防止火灾在水平方向扩大蔓延。水平防火分区是指 用防火墙或防火门、防火卷帘等防火分隔物将各楼层在水平方向分隔出的防 火区域。它可以阻止火灾在楼层的水平方向蔓延。防火分区应用防火墙分隔。 如确有困难时，可采用防火卷帘加冷却水幕或闭式喷水系统，或采用防火分 隔水幕分隔。 2.3.2 防火分区的划分 从防火的角度看，防火分区划分得越小，越有利于保证建筑物的防火安 全。但如果划分得过小，则势必会影响建筑物的使用功能，这样做显然是行 不通的。防火分区面积大小的确定应考虑建筑物的使用性质、重要性、火灾 危险性、建筑物高度、消防扑救能力以及火灾蔓延的速度等因素。 黑龙江省检察院综合大楼属于一类高层建筑，并设有自动喷水灭火系统， 依据高规，防火分区最大允许建筑面积为：地上部分，4000 m2；地下部分， 2000 m2。3因为本建筑每一层都不超过规范中要求的防火分区的最小面积， 故水平方向每层为一防火分区，设备室、配电室、空调机房、消防控制室等 单独由耐火极限不小于 2h 的隔墙，1.5h 的楼板和甲级防火门与其他部位隔 开。竖向防火分区也以每个楼层为一区，由具有一定耐火能力的钢筋混凝土 楼板作分隔构件。 本科生毕业论文 10 2.3.3 防火分隔物构造及要求 防火分隔物是指能在一定时间内阻止火势蔓延，且能把建筑内部空间分 隔成若干较小防火空间的物体。常用防火分隔物有防火墙、防火门、防火卷 帘、防火水幕带、防火阀和排烟防火阀等。 一防火墙 防火墙是由不燃烧材料构成的，为减小或避免建筑、结构、设备遭受热 辐射危害和防止火灾蔓延，设置的竖向分隔体或直接设置在建筑物基础上或 钢筋混凝土框架上具有耐火性的墙。防火墙是防火分区的主要建筑构件。通 常防火墙有内防火墙、外防火墙和室外独立墙几种类型。 二防火门 防火门是指在一定时间内，连同框架能满足耐火稳定性、完整性和隔热 性要求的门。它是设置在防火分区间、疏散楼梯间、垂直竖井等且具有一定 耐火性的活动的防火分隔物。防火门除具有普通门的作用外，更重要的是还 具有阻止火势蔓延和烟气扩散的特殊功能 。它能在一定时间内阻止或延缓 火灾蔓延，确保人员安全疏散。防火门的耐火极限和适用范围： （1）甲级防火门 耐火极限不低于 1.2h 的门为甲级防火门。甲级防火门主要安装于防火 分区间的防火墙上。建筑物内附设一些特殊房间的门也为甲级防火门，如燃 油气锅炉房、变压器室、中间储油等。 （2）乙级防火门 耐火极限不低于 0.9h 的门为乙级防火门。防烟楼梯间和通向前室的门， 高层建筑封闭楼梯间的门以及消防电梯前室或合用前室的门均应采用乙级防 火门。 （3）丙级防火门 耐火极限不低于 0.6h 的门为丙级防火门。建筑物中管道井、电缆井等 竖向井道的检查门和高层民用建筑中垃圾道前室的门均应采用丙级防火门。 本科生毕业论文 11 三防火窗 防火窗是指在一定的时间内，连同框架能满足耐火稳定性和耐火完整性 要求的窗。防火窗一般安装在防火墙或防火门上。防火窗的分类，按安装方 法可分为固定窗扇防火窗和活动窗扇防火窗。按耐火极限可分为甲、乙、丙 三级，耐火极限不低于 1.2h 的窗为甲级防火窗；耐火极限不低 0.9h 的窗为 乙级防火窗，耐火极限不低于 0.6h 的窗为丙级防火窗。防火窗的作用一方 面在于隔离和阻止火势蔓延，此种窗多为固定窗；二是采光，此种窗有活动 窗扇，在正常情况下采光通风，火灾时起防火分隔作用。活动窗扇的防火窗 应具有手动和自动关闭功能。 四防火卷帘 防火卷帘是指在一定时间内，连同框架能满足耐火稳定性和耐火完整性 要求的卷帘。防火卷帘是一种活动的防火分隔物，平时卷起放在门窗上口的 转轴箱中，起火时将其放下展开，用以阻止火势从门窗洞口蔓延。防火卷帘 设置部位一般有；消防电梯前室、自动扶梯周围、中庭与每层走道、过厅、 房间相通的开口部位、代替防火墙需设置防火分隔设施的部位等。 2.3.4 特殊部位和房间的防火分隔和布置 各种坚井等特殊部位的防火分隔建筑中的各种竖向管井，不仅是火势上 下蔓延的主要途径，而且是拨烟火的通道，若防火分隔不当或未作适当防火 处理，高温烟火会迅速传播扩大，造成扑救困难，严重危及人身安全，增大 火灾损失。电梯是重要的垂直交通工具，电梯井一般都与电梯厅、走道及其 他房间相通，若在其中设有可燃气体和易燃、可燃液体、电线（缆），一旦 失火会威胁其他管井及整个建筑的安全，因此，对建筑物中的这些部位的建 筑构造应严格要求，具体应采取以下防火措施： （1）电梯井应独立设置，井内严禁敷设可燃气体和甲、乙、丙类液体 管道，并不应敷设与电梯无关的电缆、电线等。电梯井井壁除开设电梯门洞 和通气孔洞外，不应开设其他洞口，电梯门不应采用栅栏门。 本科生毕业论文 12 （2）高层建筑的电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管 道井，应分别独立设置；其井壁应为耐火等级不低于 1h 的不燃烧体；井壁 上的检查门应采用丙级防火门。 （3）建筑高度不超过 100m 的高层建筑，其电缆井、管道井应每隔 2-3 层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔；建筑高度超过 100m 的高层建筑，应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防 火分隔。电缆井、管道井、与房间、走道等相连通的孔洞，其空隙应采用不 燃烧材料填塞密实。 （4）管道穿过楼板时，应用不燃烧材料将其周围空隙填塞密实。 2.4 本章小结 本章描述了建筑的基本工程概况，并依据高层民用建筑设计防火规范 对建筑进行了竖向防火分区和水平防火分区的划分，同时又了解了进行防火 分区的构件类型及特点。本章的工作为接下来的消防系统设计做了必要的准 备。 本科生毕业论文 13 第 3 章 高层建筑灭火系统设计 高层建筑中的消防系统是维护建筑安全的主要力量。按灭火剂的种类和 灭火方式可分为消防给水系统和固定灭火装置两大类。 以水为灭火剂的消防给水系统，按灭火设施可分为消火栓灭火系统和自 动喷洒灭火系统。 3.1 消火栓灭火系统 因为本设计不需要考虑室外消防给水系统，故本设计中的消火栓灭火系 统属于室内消火栓给水系统。 室内消火栓给水系统有消防给水基础设施、消防给水管网、室内消火栓 设备、报警控制设备及系统附件等组成。其中消防给水基础设施包括市政管 网、室外消防给水管网及室外消火栓、消防水池、消防水泵、消防水箱、增 压稳压设备、水泵接合器等，该设施的主要任务视为系统储存并提供灭火用 水。给水管网包括进水管、水平干管、消防竖管等，其任务是向室内消火栓 设备输送灭火用水。室内消火栓设备包括水带、水枪、水喉等，它是供人员 灭火使用的主要工具。报警控制设备用于启动消防水泵，并监控系统的工作 状态。系统附件包括各种阀门、屋顶消火栓等。只有通过这些设施有机协调 的工作，才能确保系统的灭火效果。1 3.1.1 消火栓给水系统设计方案 该建筑为建筑高度小于 50m 的一类民用高层建筑。建筑面积小于 600 m2。由给排水设计手册确定：室内消防水量为 30L/s，室外消防水量为 30L/s，火灾延续时间为 3h。采用水泵、水箱联合供水的不分区消火栓给水 系统，在火灾发生的 10min 之内的消防用水贮存在高位消防水箱，火灾延续 时间内消防用水贮存在室外消防水池内。 本科生毕业论文 14 3.1.2 消火栓给水系统设计 （1）消火栓的选用及设置 由于高层建筑每股水枪的水量不小于 5L/s，室内消火栓应采用同一型 号规格，所以设计中均选用口径为 19mm 喷嘴的水枪，65mm 口径的消火栓， 直径 65mm 长度 20m 的衬胶水带。 按规定，高层建筑和裙房的各层除无可燃物的设备层外每层均应设置室 内消火栓，高层建筑的消防电梯前室应设消火栓。高层建筑的屋顶应设一个 装有压力显示装置的检查用的消火栓，采暖地区该消火栓可设在顶层出口处 或水箱间内，室内消火栓应设在楼内走道、楼梯附近等明显易于取用的地方。 消火栓栓口距地面高度为 11.1m9，本设计采用 1m。栓口出水方向宜 向下或与设置消火栓的墙面垂直。 a. 水枪充实水柱确定 为有效地扑灭建筑物火灾，要求水枪射流时的充实水柱应能到达建筑物 每层的任何高度。因此，水枪的充实水柱应按层高计算确定。通常水枪射流 上倾角不宜超过 45°，在最不利情况下，也不能超过 60°。如图 3.1 所示， 水枪充实水柱的计算如下。 着火点 水枪喷嘴 45°或60° H1 H2 Sk 本科生毕业论文 15 3.6 1.0 3.68m10m sin45 k S 3.3 1.0 3.25m10m sin45 k S 图 3.1 倾斜射流的 Sk 若上倾角按 45°考虑，则 (3.1) 式中， 水枪充实水柱，m； 建筑物层高，m； 水枪喷嘴离地面高度，m。 首层： 标准层： 故本设计中，消火栓充实水柱长度取 10m。 b. 消火栓保护半径的计算 消火栓保护半径计算如下： (3.2) 式中，消火栓保护半径；R 水带敷设长度，m，考虑到水带的转弯曲折，应为水带长度乘 d L 以折减系数 0.9； 水枪充实水柱长度的平面投影长度，m， 。cos Sk LS 代入数据可得， c. 消火栓间距的计算 消火栓的间距不宜大于 30m，本设计中消火栓采用单排布置及在消防电 梯、客梯前室布置，其间距计算如下： （3.3） 式中， 消火栓间距，m； 消火栓保护半径，m。 走廊的长度为 40m,故每排布置两个消防栓，如图 3.2。 12 sin45 k H H S 2 17.7m 2 d SR 0.9 20 10 sin4525.07mR dS RLL k S 1H 2H S L d S R 本科生毕业论文 16 d. 屋顶消火栓的设置 高层民用建筑的屋顶应设置消火栓。设置屋顶消火栓的目的是用于消防 人员定期检查室内消火栓给水系统的供水压力以及建筑物内消防给水设备的 性能。另外，建筑物发生火灾时也可用其灭火和冷却。屋顶消火栓的设置， 应符合下列要求。 （）屋顶消火栓的设置数应为 12 个； （）屋顶消火栓应设压力显示装置； （）采暖地区屋顶消火栓可设在屋顶出口处或水箱间内，不应设在电 梯机房内。4 图 3.2 室内消火栓给水系统示意图 e. 管网水力计算 水力计算首先要选定最不利点和最不利管线，如图 3.2 所示，管线 ABCD 为最不利管线。根据规范，此建筑发生火灾时消防栓同时使用数为六， 即 abcdef。 消火栓 a 为最不利点，该消火栓的水枪保证 10m 充实水柱时所需压力 为 A B C D a b c d e f 接消防水箱 接消防泵入水管道 接消防泵出水管道 水泵接合器 本科生毕业论文 17 （3.4） 式中， 水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力； 实验系数，与充实水柱有关，由高层建筑给排水设计 （以下简称给排水设计）查表得出； 实验系数，与水枪喷嘴口径有关，由给排水设计查表得出； 充实水柱长度，m；水枪使用角按 45°计算，由给排水设 m H 计查表得出； 消火栓 a 水枪喷射流量 （3.5） 式中， 流量系数，采用=1.0； 水枪喷嘴直径，mm； 水枪水流特性系数，由给排水设计查表得出； 水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力，kPa。 q H 因为每只喷嘴的喷射流量最小值为 5L/s，所以计算取 5L/s，由给排水 设计查表计算可得，该消火栓口所需水压 mH2O （3.6） 式中，水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力，kPa； q H 水带的水头损失，mH2O； 水带比阻； d A 水带长度 m; d L 水带通过的实际射流量，L/s xh q 代入数据得， mH2O 2 10 10 1.2 10 135.8kPa13.58mH O 11 0.0097 1.2 10 fm q fm a H H a H 2 1 20.1577 135.84.6L/s5L/s 4 f xhqq d qgHBH 2 13.580.00172 20 514.44 xha H 2 13.58 xhaqdddxh HHHA L q q H f a f d B d H 本科生毕业论文 18 2 17.760.02768 1.1 3.33.321.16 xhcxhb HHHh 消火栓 b 水枪喷射流量 mH2O 消火栓 b 水枪喷射流量 （3.7） 式中， 水枪水流特性系数，由给排水设计查表得出； 水带比阻，查表得出； 水带长度，m d L 消火栓 c 栓口水压 mH2O 消火栓 c 水枪喷射流量 （3.8） 水力计算结果见表 3.1。 表表 3.13.1 消火栓水力计算表消火栓水力计算表 管段q(L/s)L(m)DN(mm)v(m/s)iL(mH2O/m) AB5.003.301000.640.00749 BC10.153.301001.290.02768 CD15.7637.201002.010.06678 DE31.5222.001252.580.10555 管路沿程损失 mH2O 局部水头损失按沿程损失的 10%计算 管路水头总损失 21.16 5.61L/s 11 0.00172 20 1.577 xhc xhc d H q AL B y h27.27 2 17.760.02768 1.1 3.33.321.16 xhcxhb HHHh 21.16 5.61L/s 11 0.00172 20 1.577 xhc xhc d H q AL B B A 本科生毕业论文 19 mH2O （1） 消防水箱的计算 a消防水箱贮水量的计算 消防水箱应储存扑救建筑物初期（10min）火灾的室内消防用水量，其 有效容积可按下式计算： （3.9） 式中 消防水箱有效容积，m3； f V 室内消防用水量，L/s； f Q 水箱保证供水时间，min。一般取 =10min4 代入数据，得 即水箱选用的容积为 18L/s。 b消防水箱的设置高度 根据“当建筑物高度不超过 100m 时，高层建筑最不利点消火栓的静水 压力不应低于 0.07MPa3”的规定，水箱箱底的设置高度取 （3.10） （4）消防水泵的选型 消防水泵的流量，应满足火灾发生时建筑内消火栓使用总数的每个消火 栓的设计流量之和来计算。 消防水泵的流量为 31.52L/s,从消防水泵吸水管到消防管道最不利点的水 头损失，即管路水头总损失为 29.99 mH2O，消防水池中最低水位至最不利 点消火栓的标高差为 40.9mH2O，则消防泵扬程为 14.4429.9940.9 mH2O85.33 1xfxhg HHHH 18L/s f V 40.97.047.9m x H 0.06 ffx VQ T y 1.1h1.1 27.2729.99 g H x T x T 本科生毕业论文 20 MPa0.853 式中 消防水池中最低水位只最不利点消火栓的标高差。 选用消防泵 IS100-65-315 离心式单级单吸式泵两台，一台为备用泵。每 台水泵流量 120m3/h，扬程 118m。 另外还需在屋顶设置一个试验消火栓，试验时流量较小，水泵流量及扬 程必能满足试验需要，故不另作计算校核。 （5）消火栓的减压计算 由于高低层消火栓所受水压不同，实际出水量相差很大，当上部的消火 栓口出水压力满足消防灭火要求时，下部的消火栓压力过剩，消防支管减压 的目的在于消除消火栓的剩余水压。当消火栓栓口出水压力大于 0.50MPa 时，可在消火栓栓口处加设不锈钢减压孔板或采用减压稳压消火栓减压，使 消火栓的实际出水量接近设计出水量。5本设计采用孔板减压的方法，选择 孔径为 31mm 的减压孔板，消火栓压力计算见表 3.2。 （6）水泵接合器的选择 楼内消火栓用水量为 30L/s，每个水泵接合器的流量为 1015L/s，故选 用两个水泵接合器即可，采用外墙墙壁式，型号为 SQB 型，DN100。 表表 3.23.2 消火栓压力计算消火栓压力计算 消防水泵从下而上供水 消火栓所在层动水压力 （MPa） 剩余压力 （MPa） 减压后的实际水压 （MPa） 孔板孔径 （mm） 十三0.140 十二0.170.03 十一0.210.07 十0.240.10 九0.280.14 八0.310.17 七0.340.20 六0.380.24 五0.410.27 四 0.450.34 三0.480.38 二0.520.19D31 H 本科生毕业论文 21 一0.550.22D31 3.2 自动喷水灭火系统设计 自动喷水灭火系统是利用其特有的性能，在火灾时能自动喷水灭火的固 定灭火方式，可使火灾在初期就能够及时得以控制，从而最大限度的减少火 灾损失。自动喷水灭火系统具有灭火效率高，安全可靠，工作性能稳定，适 用范围广，投资少，不污染环境等优点。广泛应用于民用建筑、工业厂房及 仓库。特别适用于在人员密集、不易疏散、外部增援灭火与救生困难的重要 或火灾危险性较大的场所中应用。1 3.2.1 自动喷水灭火系统概述 为适应保护对象的需要，充分发挥自动喷水灭火系统的作用，系统具有 多种形式。按喷头的封闭与否可分为闭式系统和开式系统。 闭式系统装有闭式喷头，平时处于密闭状态，发生火灾后，由于热力作 用，闭式喷头会自动打开喷水灭火。由于保护场所环境条件限制，要求平时 闭式系统灭火管网内充有水或压缩空气，因此又有湿式系统、干式系统、预 作用系统、重复启闭预作用系统等多种系统类型。但露天场所不易采用闭式 系统。 开式系统装有开式喷头，因此，灭火管网平时不会存水。当设置场所发 生火灾时，由火灾探测控制装置启动系统，所有开始喷头会同时喷水灭火或 阻止火势蔓延。开式系统根据其作用不同，又分为雨淋系统、水幕系统和雨 淋泡沫联用系统。 M L P 高位水箱 消防水池 控制报警器 水泵接合器 湿式报警阀组 水流指示器 闭式喷头 压力表 驱动电机 本科生毕业论文 22 图 3.3 湿式自动喷水灭火系统组成示意图 湿式系统由闭式喷头、湿式报警阀组、管道系统、水流指示器、报警控 制装置和给水设备组成。其工作原理为：火灾发生时，火源周围温度上升， 火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作，喷头被打开喷水灭火。此时， 湿式报警阀后的配水管道内的水压下降，在水源压力作用下使原来处于关闭 状态的湿式报警阀组开启，压力水流向配水管道。随着报警阀的开启，报警 信号管路开通，压力水冲击水力警铃发出声响报警信号，同时，安装在管路 上的压力开关接通发出相应的信号，直接或通过消防控制中心自动启动消防 水泵向系统加压供水，达到持续自动喷水灭火的目的。另外，串联在管路上 的水流指示器，由于水的流动被感应并送出相应的信号，在报警控制器上指 示某一区域已在喷水。 此系统满足环境温度不低于 4，且不高于 70能用水灭火的建筑。故 本设计采用闭式系统中的湿式自动喷水灭火系统。 3.2.2 喷头的布置 闭式自动喷水灭火系统的设计，用于保证建筑物的最不利点有足够的喷 水强度。喷水强度的大小与建筑物的火灾危险等级有关。根据高规，本建筑 属于中危险级。设计采用标准玻璃球喷头，由给排水设计查表可知：在 10m 水柱的工作压力下，消防用水量 20L/s，设计喷水强度应达 6L/( min· m2),作用面积应为 200 m2，喷头工作压力为 10 mH2O。 喷头是自动喷水灭火系统的主要组件。自动喷水灭火系统的火灾探测性 能主要体现在喷头上。喷头在火灾时主要有两个作用过程，首先是探测火灾， 本科生毕业论文 23 然后在保护面积上进行布水以控制和扑灭火灾。喷头布置间距与系统设计喷 水强度、喷头类型、喷头工作压力和喷头的布置形式有关，其间距确定合理 与否，将决定喷头能否及时动作和按规定强度喷水。本设计采用矩形布置喷 头间距。 矩形间距布置为同一根配水支管上喷头的间距大于或小于相邻配水支管 的间距，如图 3.4 所示。查给排水设计可得：每只喷头最大保护面积为 12.5m2，矩形布置的边长不能超过 4.4m，且不宜小于 2.4m，喷头与边墙的 最大间距为 1.8m，具体布置见图 3.5。 （1）确定最不利面积 矩形布置的长边可按下式计算： （3.11） 式中 喷头呈矩形布置时的长边长度 每只喷头的保护面积，m2，设计中取200 m2。 代入数据得：S=17m，布置中取17.2m，合计作用面积为227.7 m2。 图 3.4 长方形布置示意图 （2）喷头布置 R R 1 (1.05 1.2)SA S 1 A 本科生毕业论文 24 喷头采用长方形布置，满足喷头间距的要求，作用面积内共32个喷头， 在喷头节点处编号，喷头1为系统设计最不利点，其后一直编号至喷淋泵。 （3）系统设计秒流量 （3.12） （4）水力计算 中危险级假定作用面积内各喷头的喷水量相等（即按节点1的流量） 。节 点1的水压为10mH2O，相应流量为 （3.13） 从节点1开始进行水力计算，直至作用面积内最末一个喷头，且需计算 到作用面积内最后一个节点9，9至立管之间的管段累积流量为37.24L/s，大 于设计流量，所以从节点9开始。直到水泵位置之间的流量不再增加，仅以 26L/s计算管段的阻力损失。 闭式自动喷水系统管内的流速宜采用经济流速，一般不大于5m/s，特殊 情况下不应超过10m/s，根据以上水力计算得出的管道流速符合要求，故不 必再做校核。 1234 5 6 7 8 9 1.3 200 6 26L/s 60 s Q 0.42 101.33L/sqKH 本科生毕业论文 25 图 3.5 作用面积法喷头布置图 表表 3.3 作用面积法水力计算作用面积法水力计算 节点节点 压力 流量 L/s 管编 号 长度 m 喷头 n 管段 Q 管径 mm 流速 m/s i mH2O 沿程 损失 1101.33 25 1-22.911.33322.500.7702.233 2102.662-32.922.66322.700.6601.911 3103.993-42.533.99704.191.4903.725 4107.984-53.347.981002.270.1850.611 51015.965-63.3715.961001.850.0680.224 61023.946-71.91423.941252.770.1540.293 71031.927-83.12131.921502.610.1090.338 81037.248-92.22526.001502.200.0640.141 9 9-立1.52526.001501.380.0200.798 立-报39.92526.001501.380.0200.390 报 2526.00150 0.423 报-泵15.62526.001501.380.0200.312 泵-吸3.62526.001501.380.0200.072 合计11.471 （5）喷淋泵选型 管段沿程损失 =11.471 mH2O =0.1147MPa 局部水头损失一般按管道沿程损失的20%来计算 =0.2×11.471 =2.22 mH2O =0.0222MPa 报警阀的水头损失查表可知 yyi hh 0.2 jyi hh 2 bk hS Q 本科生毕业论文 26 （3.14） 式中 报警阀阻力系数；DN150湿式报警阀取0.00000869； 通过报警阀的流量，L/s。 带入数据得 最不利点喷头压力 最不利点与水池最低位的高度差 Z=39.9+3.3+4.8 =48 mH2O=0.48 MPa 可得，要求喷淋泵扬程 （3.15） 故选用XBD立式消防喷淋泵两台，型号为XBD4.2/40-150×3。扬程为 100 mH2O，其中一台备用，流量40L/s，功率为30kW。每个水泵接合器的流 量为1015L/s，故选用两个水泵接合器即可，采用外墙墙壁式，型号为SQB 型，DN150。 3.3 二氧化碳灭火系统 3.3.1 二氧化碳灭火系统综述 二氧化碳灭火系统是一种有效的灭火装置，与其他气体灭火方式相比其 具有