某三层实验楼电气消防设计

1、课程设计任务书课题名称 建筑自动消防工程 某三层实验楼电气消防设计 学院(部) 专 业 班 级 学生姓名 学 号 2 月 26 日至 3 月 4 日共 2 周指导教师(签字) 2012年 3月 3 日目录前言.1第一章 课程设计任务书1 一 设计目的.1 二 设计题目.2 三 设计工况参考.2 四 设计内容.2 五 设计说明要求.2第二章 设计要求与依据.2 一 对建筑自动消防系统的要求.2 二 设计标准与规范.2第三章 系统设计说明.3 一 系统概述.3 二 一层预作用自动水喷淋系统的设计.31 划分一层放火分区.32 预作用喷淋水系统各部分组成、参数及选择时要求.73 预作用式自动水喷淋系

2、统示意图.7 三 二层消防联动控制的设计.81 二层实验室防火分区的划分.82 二层实验室探测器选择.83 二层实验室防排烟设备的空间设置.94 防排烟设备的联动控制.10 四 三层计算机机房七氟丙烷灭火系统的设计.111 七氟丙烷灭火系统的设备选择和相关参数计算.112 三层计算机机房的探测器的布置.12 五 消防事故应急广播系统和直通电话系统的设计方案.141 一层设计报警器的设计.142 二层设计报警器的设计.153 三层设计报警器的设计.154 之塔电话系统的设计方案.16第四张 设计小结.17第五章 参考文献.17前言随着我国经济建设的飞速发展，城市建设日新月异，现代化宾馆、饭店、工

3、业厂房、办公大楼、居民住宅等高层建筑和建筑群体，在全国许多城乡到处可见，充分展现了我国社会主义现代化建设蓬勃发展的新面貌。由于生活水平的不断提高，人们愈来愈注重建筑物的实用性、舒适性、多功能性，对建筑物的装修标准和豪华程度的要求也愈来愈高。各种电气照明、电视机、电冰箱、洗衣机、电烤箱、电饭锅、电热水器、电熨斗等各式家用电器增多，电梯、空调器和水泵、风机等已成为建筑物必须配置的设备。因而，用电负荷成倍增长，电气管线密集，室内装修量大大增加，可燃物增多，这样就不可避免地带来许多火灾隐患，如果消防工作跟不上，将会给国家和人民生命财产造成严重损失。据有关资料统计，每年因火灾造成的经济损失都在13亿元以

4、上。由此可见，建筑自动消防系统与人们的切身利益息息相关，在国民经济建设中的地位愈来愈重要。正如江泽民同志所说：隐患险于明火，防范胜于救灾，责任重于泰山。第一章 课程设计任务书一、设计目的建筑自动消防工程课程设计，是配合建筑自动消防工程课程学习的实践性质的教学内容，是一个重要的实践性教学环节。课程设计的要求高于平时的作业，是对整个课程及相关知识的一个综合运用。设计要求学生自己确定设计方案、查取相关资料、进行过程计算，并要对自己的选择做出论证和校核，经过分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计，最终掌握建筑电气消防工程的设计原理和方法。具体应达到以下目的：1、 通过课程设计加深对本课程基本知识的

5、理解,提高综合利用本课程知识的能力；2、 掌握本课程工程设计的主要内容、步骤和方法；3、 提高消防电气控制线路的设计能力；4、 学会应用有关国标、规范等设计资料，进行设计计算的能力；5、 提高独立分析问题，解决问题的能力，逐步增强对实际工程的认识和理解。二、设计题目某三层实验楼电气消防设计三、设计工况参考参数 1、一层是1号实验室，其面积为2000 m2；2、二层是2号实验室，其面积为1000 m2；3、三层是计算机中心大厅：20103.5m（长宽高）。四、设计内容1）.一层设计出预作用式自动水喷淋灭火系统；2）. 二层对防烟、排烟、加压送风系统、防火卷帘等消防联动控制进行设计；3）. 三层的

6、计算机中心大厅，要求用自动气体灭火系统保护；4）.完成火灾探测器的选择、平面布置；5）.完成消防事故广播和直通电话系统的总体设计方案。五、设计说明要求 撰写规范的设计说明书，要求：有必要的计算说明；数字要准确，公式、数据要有根据并符合国标规范；文字要简明扼要；内容包括目录、正文、参考文献、附录等。第二章 设计要求与依据一、对建筑自动消防系统的要求1.应设有交叉寻址的专用程序软件包，可以在规定的地址范围内进行各种逻辑编程、系统自诊断、对编址单元屏蔽和删除等功能；能迅速准确地发送火警声、光信号，并能显示火警来源（地址）及报警控制器的类型。2.具有较强的抗干扰能力，系统内设备和器件在安装、投入运行前

7、，应经过严格的试验考核，使系统具有较高的工作灵敏度和可靠性，杜绝漏报，减少误报。3.应具有本机故障检测（即自诊断）功能。4.应采用双路电源，且由单独配电线路供电，而不应与其他照明货动力负荷共用一个供电回路。并应配置备用电源，备用电源一般采用大容量蓄电池。5.应具有记忆和显示功能，即在火灾或故障信号出现时，系统能自动记忆下来，并具有清晰直观的lcd液晶汉字显示。不随报警信号的消失而消除。只有在火警或故障排除后，由人工复位消除报警信号。还可进行人机对话，屏幕编辑、菜单调用，能准确描述报警设备类别、时间及地理位置等。此外，系统应能将火灾或故障发声的地址、时间打印出来，以备查询。6.应具有较方便的人工

8、检测条件，以便随时或定期地对系统的报警监控功能进行检测，使系统始终处于正常的监控工作状态。二、设计标准与规范1、高层民用建筑设计防火规范gb50045-95(2001版)2、火灾自动报警系统设计规范gb50116-983、建筑设计防火规范gbj16-87(2001版)4、消防联动控制设备通用技术条件gb16806-975、卤代烷灭火系统设计规范gbj110-876、二氧化碳灭火系统设计规范gb50193-937、气体灭火系统施工及验收规范gb50263-978、05系列建筑标准设计图集05d11第三章 系统设计说明一、系统概述根据实验室的原始数据和设计要求，我们可以知道本实验室属于非高层的民用

9、建筑，故在选择灭火等级上可以选择中等以上的灭火等级，在这里，可以统一设实验室的高度均为3.5米。根据表1所示，由于一二层只是实验室，灭火等级较低，因此我们可以选择一、二层的灭火等级为3级，而第三层为计算机机房，故其的灭火等级要求高一点，可以选择其灭火等级为4级。下面对各层的消防设计做以详细的说明。建筑物类型类别或耐火等级每个防火分区最大建筑面积m2备注高层建筑类别1类10002类1500地下室或停车场500民用建筑耐火等级1、2级25003级12004级600表1 放火分区的最大建筑面积二、一层预作用自动水喷淋系统的设计1 划分一层放火分区（选用预作用自动水喷淋非连锁系统）1.1、一层实验室防

10、火分区划分依据设一层的长宽高=100203.5，按表1中防火分区的最大建筑面积的划分规定，又由于该建筑为三层试验楼，属于非高层民用建筑，耐火等级设计为三级，则每个防火分区的最大建筑面积为1200 m2，一层建筑面积为2000m2 ，因此需要将实验室分为两个防火分区，每个防火分区1000m2。防火分区设置情况见图1。一层实验室四周的墙体采用耐火材料砌成，顶棚采用防火顶棚，前后门采用防火门，以防止火灾向四周或邻近层蔓延，由于一层实验室面积过大，因此可以考虑在实验室中间位置设置防火卷帘，这样一旦发生火灾就可以将火势阻隔在单独的一个防火分区内，能够有效地阻止火势的蔓延。防火卷帘的具体设置和与其它消防机

11、构联动控制见后面详述。1.2 、灾探测区域的设定与探测器的布置根据火灾自动报警系统设计规范（gb50116-98）中的规定，探测区域应按独立房(套)间划分。一个探测区域的面积不宜超过500；从主要入口能看清其内部，且面积不超过1000的房间，也可划为一个探测区域。基于此，由于一层实验室仅仅是实验室，从大门口就可以一览无余，而且根据前面设定的一个防火分区的面积为1000，所以一个防火分区可以划分为一个探测区域。故一层实验室可以分为两个探测区域。探测器是火灾自动报警装置中最关键的器件，它的功能就是及时捕捉、观察可燃物最初燃烧时的参数，并把活在参数转换成电信号或者开关信号提供给报警器，它好似火灾自动

12、报警装置的眼睛，因此在设计中要严格按照要求，合理正确地选择和安装火灾探测器，使其发挥出应有的功能。1、一层探测器的选择对于实验室来说，拥有大量贵重的实验仪器和设备，通风透光性比较好，一般多有易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，特别重要的实验室在装修上更是具有更高的要求。因此根据实验室的高度、气流、湿度、洁净的程度和可燃物的材料性质，针对本实验室由于含有大量的易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，故要求在火灾的初起阴燃阶段就能检测出看来，再根据房间高度，参考表2，因此我们可以选择感烟探测器。房间高度感烟探测器感温探测器级 级 级感光探测器12h208h126h84h6h4 表2 按房间高度选择

13、点型探测器的类型参考表2、确定一只探测器的保护面积由已知条件：h=3.5m,s=1000m280m2，150查表3可知，对于感烟探测器，在房间高度h6米时，一只探测器的保护面积a=60 m2，保护半径r=5.8m。火灾探测器的种类地面面积 s（）房间高度h（m）探测器的保护面积a和保护半径r屋顶坡15153030a()r(m)a()r(m)a()r(m)感烟探测器s80h12806.7807.2808.0s806h12806.71008.01209.9h6605.8807.21009.0表3 感烟探测器保护面积和保护半径3、考虑梁高度的影响设梁高度为200mm，即不大于200mm，图1-2可知

14、道，整个实验室不用考虑梁的影响。如本实验室属于一级保护建筑，取修正系数k=0.8，则 （个）,n取整，则n=21。4、确定探测器的间距绘出探测器布置草图，如按图1-3布置所示，则，由公式和 可以求得：，5、校验由公式，因为,故满足要求。又因为探测器的有效保护半径为，而本工程实际要求探测器的最大水平距离为，所以，此外由于屋顶斜度15，由相关资料查的时，探测器的安装距离a、b的选择范围在之间，故按图3的布置要求未超过这一范围，另外探测器位置与相邻墙壁之间的水平距离也满足大于之要求。所以，该实验室的火灾探测器的布置基本合理。 另外，应考虑到，正常情况下防火卷帘卷起，并且用电锁锁住。防火卷帘两侧应设置

15、感烟感温两种探测器用来控制火灾时防火卷帘的下落，故每个探测区域靠近防火卷帘的一侧应加入两个感温探测器。当火灾发生时，装设在防火卷帘两侧的感烟探测器首先发出报警信号，通过回路总线传送给报警器，报警控制器经确认后对回路总线上的ld-8303模块发出联动控制信号，其电气控制原理图如附图所示。综上所述一层实验室的探测器最终布置图如图1-4所示。2 预作用水喷淋系统各部分组成、参数以及选择时要求2.1、自动喷淋头选用zst-15系列型号开启式的喷淋头，设环境最高允许温度为49，根据其温度级别可以选择动作温度为68，颜色为红色。每个喷淋头在规定高度内的保护面积约为10m2，则每个探测区域需喷淋头个数为：个

16、，所以整个实验室共需1002=200个自动喷淋头。2.2、管路 管路又称管网，是将灭火剂-水从水源送到被保护现场的通路，配水管应采用内外镀锌钢管，配水管道在布置上应使配水管的压力均衡，并且保证各配水管入口压力不应大于0.4mpa，另外，在配水管上也不得接入其它的供水设施。 2.3、控制装置控制装置主要包括控制柜，安装于消防控制室，配以水流指示器和压力开关等传感器，当控制装置接到传感器信号后控制消防水泵的启动或停止。另外控制装置还配有水利警铃、报警阀、延迟器、阀门等设备，对灭火系统进行全面监控管理和报警等。参考课本可以选择四川消防机械总厂生产的水流指示剂和压力开关。水流指示器选择带电子延时装置的

17、zsjz型号，额定工作压力1.2108pa。压力开关选择zsjy-10型号，额定工作压力106.2.4、压力水源压力水源由消防水池、自动消防泵和喷淋泵，高位水箱和稳压泵组成。电动消防泵和喷淋泵分别为消防栓消防系统和自动水喷淋系统的主要供水加压设备，管网配有稳压泵是为了防止由于管网泄露等原因导致水压下降而设置的不压装置。按建筑设计防火规范（gbj16-87）要求，消防水池的容积应为灭火持续时间与消防用水总流量的乘积。设该实验室的灭火持续时间取，一般取流量为40l/s,则可以算得需要消防水池的容积，为了保证能在清池、检修和换水时保证必要的消防用水，因此可以选择。在消防水池的设置中，还应注意的是，要

18、保证其离建筑物（消防泵房除外）之间的距离不少于15m，并设置消防车去水的取水口，在消防池的周围应设置消防车道。自动消防泵、稳压泵和喷淋泵应分别选择两台，一运行一备用。3 预作用式自动水喷淋系统示意图如图1-5所示，在平时，管网内存有高压气体，将高压水排斥在管网之外。如现场发生火灾，感烟探测器报警，通过报警控制器联动管网上的电磁阀，排除管网中的高压气体，并将压缩机电源切除，管网外的高压水（高压水箱中的水）可进入管网，使管网由干式变为湿式灭火系统，当喷淋头玻璃球遇热爆裂，即可进行喷淋灭火；当水流指示器和压力开关的报警信号送入报警控制器，报警控制器控制喷淋泵启动，对管网进行加压供水。这也是预作用式自

19、动水喷淋系统的工作原理。具体如附图所示。三 二层消防联动控制的设计二层的探测器等的设置同一层的基本一样。具体如下所示1 二层实验室放火分区的划分(二层面积应该是1000)二层面积是800m2 ，设长宽高=40203.5，按表1中的防火分区的划分规定，设该楼的耐火等级为3级，则每个防火分区的最大建筑面积为1200 m2，该层建筑面积为800m2 ，因此需要设置可作为一个防火分区，一层实验室四周的墙体采用耐火材料砌成，顶棚采用防火顶棚，前后门采用防火门，以防止火灾向四周或邻近层蔓延，根据火灾自动报警系统设计规范（gb50116-98），该层可以设为一个探测区域。2 二层实验室探测器选择1） 选择探

20、测器类型：对于本实验室来说，拥有大量贵重的实验仪器和设备，通风透光性比较好，一般多有易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，特别重要的实验室在装修上更是具有更高的要求。因此根据实验室的高度、气流、湿度、洁净的程度和可燃物的材料性质，针对本实验室由于含有大量的易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，故要求在火灾的初起阴燃阶段就能检测出看来，再根据房间高度，参考表2，因此我们可以选择感烟探测器。2） 确定一只探测器的保护面积（以及保护半径）：有已知条件：查表3可知，一只探测器的保护面积a=60 m2，保护半径r=5.8m。3） 考虑梁高度的影响：设梁高度为200mm，即不大于200mm，由规定可知，整

21、个实验室不用考虑梁的影响。如本实验室属于一级保护建筑，取修正系数k=0.8，则 （个）,考虑到均匀布置可以取n=18只4) 确定探测器的间距：先绘出探测器布置草图，如图3-1所示，则，由公式和可以求得：，5） 校验：由公式检验，因为,故满足要求。又因为探测器的有效保护半径为，而本工程实际要求探测器的最大水平距离为，所以，此外由于屋顶斜度15，由相关资料查的时，探测器的安装距离a、b的选择范围在之间，故按图3-1的布置要求未超过这一范围，另外探测器位置与相邻墙壁之间的水平距离也满足大于之要求。所以，二层实验室的火灾探测器的布置也基本合理。 3 二层实验室防排烟设备的空间设置 如图3-2所示， 在

22、建筑中，正压风机一般安装在建筑物的底层 ，正压送风阀和排烟阀应装在建筑物的过道，消防电梯前室，疏散楼层间或无窗房间的排烟系统中。每层装设一个，排烟风机安装在大楼顶部，通过排烟防火阀和排烟管道与各层的排烟阀连接起来。4 防排烟设备的联动控制在火灾自动报警和消防联动控制系统中，防排烟是最重要的组成部分之一，其主要作用就是防止有害毒烟气侵入消防电梯前室、避难层和人员疏散通道等部位，防止有害毒气扩散蔓延。防排烟系统包括正压风机、排烟风机、正压送风机、防火阀、排烟阀、防火卷帘和防火门等。4.1、送风系统和排烟系统的联动当发生火灾时，火灾层的探测器发出报警信号，报警控制器受到信号后发出声光报警，同时联动控

23、制器发出指令，开启正压风机和火灾层及相邻层的正压送风阀，及时对疏散通道、救援通道、楼梯间消防电梯前室等送入正压新风。驱散聚集的烟气；正压送风系统开启的同时，应及时开启火灾层及相邻上下两层的排烟阀，同时联动开启排烟风机，及时将烟气排出室外，把新鲜空气送入室内，以保证楼内人员安全疏散和消防人员的正常消防灭火工作。火灾时，排烟防火阀周围环境的烟气温度超过280时，其低熔点熔丝熔断而自行关闭，同时直接联动停止排烟风机。4.2、防风卷帘和防火门的联动控制当火灾发生使防火门两侧的感烟探测器和感温探测器报警时，火灾报警控制器可发出指令，通过回路总线上的控制模块联动控制防火门驱动装置动作，使防火门关闭；当火灾

24、发生时，感烟探测器首先报警，经火灾报警控制器通过回路总线上的控制模块联动控制其下降到距地1.8m处停止；如果现场温度再次升高一定值时，感温探测器再报警后，经火灾报警控制器联动控制其下降归底。四 三层计算机机房七氟丙烷灭火系统的设计 因为三层为计算机中心大厅，若采用自动水灭火系统来灭火则可能会损坏计算机等设备，故应采用气体灭火系统，综合分析后，决定选择七氟丙烷灭火系统。1 七氟丙烷灭火系统设备选择和相关参数计算1、对于计算机机房来说，取灭火设计浓度为c=8%，灭火剂的喷放时间t=7秒。该实验室的容积为： 2、计算机机房的灭火剂设计用量的计算 七氟丙烷在20的过热蒸汽比容，由公式 ,其中是 ，则

25、则在该计算机机房内的七氟丙烷的设计用量由公式： 式中 w-防护区七氟丙烷设计用量，kg； c-七氟丙烷设计浓度（%）； v-防护区的净容积，m； k-海拔高度修正系数 s-七氟丙烷过热蒸汽在101kpa和防护区最低环境温度的比容，m/kg。由于该实验室地处于西安地区，所以海拔高度修正系数按k=0.885选取。所以可得 3、七氟丙烷灭火剂钢瓶的选择 根据实验室实验室七氟丙烷的设计用量w=392.92kg。故选用jp-100/54的钢瓶4个，钢瓶的增压压力为 （绝对压力）。4、喷头的选择与布置选用jp型喷头，其保护半径为r=5米，选用六个喷头，故根据第三层实验室参数，并按照保护区平面均匀喷洒布置喷

26、头。如图4-1所示。 5、 绘出管网计算图，如图4-2所示。6、管网管道平均设计流量计算 主干道设计流量按式 计算，取m=w=392.92kg，七氟丙烷灭火剂喷放时间t=7秒，则 。 支管设计流量 ，钢瓶出流管： 7、 估算管网管道直径 根据管道平均设计流量，参考推荐设计流量，初选管径区间值。从而得到个管段的管径，并将结果标注在管网计算图上。见图4-2所示。8、 计算充装密度 七氟丙烷钢瓶内的剩余余量可按容器内引升管管口以下容器容积量计算，约占容量充装量的2.5%。 选用的jr-100/54七氟丙烷钢瓶，其容积为100l，在20时，七氟丙烷灭火剂的液体密度为 ，则充装量为： 四个钢瓶的总剩余量

27、为： 管网内剩余量 =0,充装密度 可以计算的： 9、计算全部储气气态总容积，则 10、 计算过程节点储瓶内压力，设管网内容积忽略不计，则 11、 计算管路阻力损失 对于a-b段， 计算得 对于b-c段， 对于c-d段， , 则管路总损失 12、计算高程压头 所谓的高程压头就是喷头安装高度，相对于过程中点钢瓶液面的位差。取h=3.0米，计算高程压头为： 13、计算喷头工作压力 14、 校验 15、 喷头计算 按喷头计算压力 ，可以查的喷头单位面积流量 喷头的平均设计流量等于支管设计流量 ，则可求得孔口 面积为： ，查有关设计手册，选用jp20型喷头4个2 三层计算机机房的探测器的布置2.1、三

28、层计算机机房七氟丙烷灭火系统的设计 根据防火分区的设置规定和探测区域的设置规定，可知该层可设为一个防火分区，同时也设为一个探测区域，灭火系统采用有管网七氟丙烷灭火系统1、探测器选择设置由规定可知，七氟丙烷灭火系统应设置感烟感温两种探测器，并取逻辑“与”控制。1）该探测区域净空面积为 s=2010=200(m2)查表3得，感烟探测器的保护面积为60 m2，保护半径为5.8 m。ns/（ka）200/（0.860）4.16个，取n1=52）感温探测器的保护面积为20 m2，保护半径为3.6 m。ns/（ka）200/（0.820）12.5个，取n2=13因为采用两种探测器的组合，所以探测器的数量应

29、该在513个之间，综合考虑在此防护区中布置8个。经校验设计布局合理，布置情况详见图4-3。2.2、三层计算机机房七氟丙烷灭火系统设置和系统流程图1）系统组成(见图4-4)钢瓶间：安装储气瓶 管网：七氟丙烷气体喷洒时所经的通道。选择阀：装于管网支管上，选择要开启的七氟丙烷储气瓶。压力开关：装于管网支管上，发出灭火回馈信号。控制盘：收集火灾信号、报警并联动某些消防设备。2）系统示意图（见图4-5） 五 消防事故应急广播系统和直通电话系统的设计方案一、二、三层的警报器全部为吊装式安装。特性灵敏度级为90db，输入功率为3w，安装高度为3m，收听点高度为1m，保护区收听点处的最小允许声压级为75db。1 一层设计报警器的设计根据公式求得如下：警报器的最大输出声压级为：db 警报器的声波辐射球面半径为：警报器的保护半径为：警报器的保护面积： 因为一号实验室的面积为s=2000 m2，所以（个），取n=12个，布置图如图5-1所