自动喷水灭火系统课程设计

1、城市与环境科学系安全工程防火防爆课程设计自动喷水灭火系统设计专业班级： 安全工程 姓 名： 肖逸 学 号： 201337060140 指导教师： 郭亚芳 完成日期： 摘 要这篇论文讲述的是自动喷水灭火系统的组成和闭式自动喷水灭火系统的设计，本论文设计的是某中危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为200m2，约为（17×12m）； 环境温度为25，选用标准玻璃球喷头，喷头以正方形布置。最不利点处喷头的工作压力为 9 mH2O。首先选择喷头和布置喷头，然后布置管网，最后根据计算各个喷头的压力和流速，最后计算出管道的直径大小，压力和流速。关键词：自动喷水灭火系统；工作压力；流速This

2、paper tells the story of automatic water spraying fire extinguishing system and closed automatic sprinkler system design, the design is a dangerous buildings which part of the most unfavorable effect area 200m2, about (17 x 12m); ambient temperature of 25 DEG C, the selection standard of glass ball

3、sprinkler nozzle are arranged in a square. The working pressure of the nozzle at the most unfavorable point is 9 mH2O. First select the nozzle and layout, and then arrange the pipe network, and finally according to the calculation of the pressure and flow of each nozzle, and finally calculate the di

4、ameter of the pipe diameter, pressure and flow rate.Key words: automatic water spraying fire extinguishing system; working pressure; flow rate目 录摘 要I目 录01自动喷水灭火系统组成12闭式自动喷水灭火系统设计22.1系统应用场所22.2确定所设计的建、构筑物的火灾危险等级32.3设计题目的确定32.4确定设计和计算所需的基本参数33喷头和管网布置53.1喷头的选择和布置53.2系统管网的选择及其布置。54管网水力的计算74.1水力计算公式74.2水

5、力的详细计算85核算管网设计参数125.1设计作用面积内的平均喷水强度为：125.2设计作用面积内各管道流速要求：125.3系统各管道管径要求126管网平面透视图和管网布置图137结束语14参考文献15正文1 自动喷水灭火系统自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。闭式系统是指由水源、管网、喷淋水泵及控制柜、闭式喷头、报警控制装置等组成，是一种能够自动探测火灾并自动启动喷淋水泵灭火的固定灭火系统。可分为湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、预作用自动喷水灭火系统。湿式系统由喷头、管道系统

6、、湿式报警阀、报警装置和供水设施等组成。由于该系统在报警阀的前后管道内始终充满着压力水，故称湿式喷水灭火系统或湿管系统。湿式喷水灭火系统具有结构简单、施工和管理维护方便、使用可靠、灭火速度快、控火效率高等优点。但由于其管路在喷头中始终充满水，所以应用受环境温度的限制，适合安装在室内温度不低于4，且不高于70能用水灭火的建、构筑物内。工作原理：火灾发生时，在火场温度的作用下，闭式喷头的感温元件温升达到预定的动作温度范围时，喷头开启，喷水灭火。水在管路中流动后，打开湿式阀瓣，水经过延时器后通向水力警铃的通道，水流中水力警铃发出声响报警信号，与此同时，水力警铃前的压力开关信号及装在配水管始端上的水流

7、指示器信号传送至报警控制器控制室，经判断确认火警后启动消防水泵向管网加压供水，达到持续自动喷水灭火的目的。2 闭式自动喷水灭火系统设计2.1 系统应用场所闭式自动喷水灭火系统常用于性质重要且火灾危险性大的场所。 高层民用建筑 建筑高度不超过100m的一类高层民用建筑及其裙房的下列部位（除普通住宅和高层建筑中不宜用水扑救的部位外） 舞台、观众厅、展览厅、多功能厅、门厅等公共活动用房； 走道、办公室和旅馆的客房； 可燃物品库房； 高级住宅的居住用房； 自动扶梯底部和垃圾道顶部。 二类高层民用建筑中的商业营业厅、展览厅等公共活动用房和建筑面积超过200m2的可燃品库房。 高层民用建筑中经常有人停留或

8、可燃物较多的地下室房间。 建筑高度超过100m的高层民用建筑内。 工业厂房与低层民用建筑 等于或大于50000纱锭的棉纺厂的开包、清花车间；等于或大于5000锭的麻纱厂的分级、梳麻车间；服装、针织高层厂房；面积超过1500m2的木器厂房；火柴厂的烤梗、筛选部位；泡沫塑料厂的预发、成型、切片、压花部位。 每座占地面积超过1000m2的棉、毛、丝、麻等及其制品库房；每座面积超过600m2的香烟、火柴库房；建筑面积超过500m2可燃品地下库房；可燃、难燃物品高架库房和高层库房（冷库、高层卷烟成品库房除外）；省级以上或藏书量超过100万册的图书馆书库。 超过1500个座位的剧院观众厅、舞台上部（屋顶为

9、金属结构时）；超过2000个座位的会堂或礼堂的观众厅；超过3000个座位的体育馆的观众厅吊顶上部、贵宾室、器材间、运动员休息室。 省级邮政楼的邮袋库。 每层面积超过3000m2或建筑面积超过9000m2的百货商场、展览大厅。 设有空气调节系统的旅馆、综合办公楼内的走道、办公室、餐厅、商店、库房和无楼层服务台的客房。 飞机发动机实验台的准备部位。 国家级文物保护单位的重点砖木或木结构建筑。 汽车停车库地下停车库、多层停车库和低层停车库应设自动喷水灭火系统。 人防工程 使用面积超过1000m2的商场、医院、旅馆等公共场所 超过800个座位的电影院、礼堂的观众厅，且吊顶下表面至观众席地面高度不超过8

10、m时；舞台面积超过200m2时。2.2 确定所设计的建、构筑物的火灾危险等级据建筑物、构筑物的火灾载荷（由可燃物的性质、数量和分布状况决定）、室内空间条件（面积、高度）、人员密集程度、采用自动喷水灭火系统扑救初期火灾的难易程度，以及疏散及外部增援条件等因素划分设置场所火灾危险等级。建筑物内存在物品的性质、数量，以及其结构的疏密、包装和分布情况，将决定火灾载荷及发生火灾时的燃烧速度与放热量，是划分自动喷水灭火系统设置场所火灾危险等级的重要依据。共计：轻危险级、中危险级（其中又分为级和级）、严重危险级（其中又分为级和级）、及仓库危险级（其中又分为级、级和级）。 严重危险级： 火灾危险性大、可燃物多

11、、发热量大、燃烧猛烈和蔓延迅速的建、构筑物； 中危险等级： 火灾危险性较大、可燃物较多、发热量中等、火灾初期不会引起迅速蔓延的建、构筑物； 轻危险等级：火灾危险性小、可燃物量少、发热量较小的建、构筑物；2.3 设计题目的确定某中危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为180m2，为（15×12m）； 环境温度为25，选用标准玻璃球喷头，喷头以正方形布置。最不利点处喷头的工作压力为 11 mH2O，即0.11MPa2.4 确定设计和计算所需的基本参数表2.4.1同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距：危险等级喷水强度（L/minm2）正方形布置的边长（m）矩形或平行四边形布置的

12、边长（m）一只喷头的最大保护面积（m2）喷头与端墙的最大距离（m）轻危险级44.44.520.02.1中危险级63.64.012.51.8中危险级83.43.611.51.7严重危险级163.03.69.01.5注：1 仅在走道设置单排喷头的闭式系统，其喷头间距应按走道地面不留空白点确定； 2 货架内喷头的间距不应小于2.0m，并不应大于3.0m。轻危险级、中危险级场所配水支管、配水管控制的标准喷头数：公称直径（mm）控制的喷头数（只）轻危险级中危险级25113233405450108651812804832100-64当量长度表管件名称管件直径（mm）25324050708010012515

13、0450弯头0.30.30.60.60.90.91.21.52.1900弯头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蝶阀1.82.13.13.72.73.1闸阀0.30.30.30.60.60.9止回阀1.52.12.73.44.96.78.39.8异径接头32/2540/3250/4070/5080/70100/80125/100150/125500/1500.20.30.30.50.60.81.11.31.6注：1 过滤器的当量长度，由生产厂提供；2 当异径接头的出口直径不变而入口直径提高一级时，其当量长度应增大

14、0.5倍，提高2级或2级以上时，其当量长度应增1.0倍。三通管的当量长度一律算在总管上2.4.4流速系数表管材管径（mm）253240507080100150200流速系数钢管1.8831.050.80.470.2830.2040.1150.053铸铁管0.12730.05660.03183 喷头和管网布置3.1 喷头的选择和布置本次设计选用标准玻璃球洒水喷头，公称直径为15mm，K=80.玻璃球洒水喷头是组成湿式系统的关键部件。该部件是由热敏感元件（玻璃球）及密封组件所组成的自动洒水喷头，在火焰温度的作用下，达到预定温度时启动，并按设计形状和水量在保护面积内喷水 灭火。该系统产品具有外形美观

15、，动作灵敏，性能稳定，体积小、重量轻、结构紧凑，安全可靠，耐蚀性好，使用期长等特点。在系统中，玻璃球洒水喷头起探测火警、启动系统和喷水灭火的作用。广泛应用于一切能用水进行灭火的场所。喷头矩形布置计算公式为：As=SX （2-1）式中：As喷头的最大保护面积 S喷水支管之间的距离，m；当正方形布置时，S=X X同一支管上两相邻喷头之间的间距，m公式2-1中S和X不应超出“喷规”规定的各种喷头的最大间距，不应小于“喷规”规定的喷头最小间距。NFPA规定：标准喷头与墙的最小间距为100mm喷头布置时，应按照表2.4.1所规范进行布置。本设计选用中危险级，最不利面积为15*12m2，正方形。计算结果如

16、下：S=X=3.5m,短长边与墙之间距离分别为0.5m和1m，R=2.475m.短边上的应装喷头数为（12/3.5+1）=4.4，取整为4个，余下为短边墙距。长边上的应该喷头数为（15/3.5+1）=5.3，取整为5个，余下为长边墙距。最终确定该区域的喷头数为20个，以正方形布置，布置情况如下图2.5.1所示。3.2 系统管网的选择及其布置。根据有关规范（表2.4.2）预选管径，本设计系统共布置了20个喷头，系统报警器和水流指示器各一个。对管径进行估算预选，根据设计规范GB50084-2005，管道内的水流速度宜采用经济流速， 必要时可超过5m/s,但不可超过10m/s;配水管的入口压力不应大

17、于0.40MPa。支管全部选取为40mm管径的管道，其布置平面图如下2.5.2所示。喷头布置图图管网布置图4 管网水力的计算4.1 水力计算公式本文通过沿程计算法进行管道水力计算，首先确定本设计所需的参数由表2.4.3；表2.4.4可查出所需参数。每个喷头的喷水量计算：q = k 式中：q每个喷头的喷水量 ，L/min P¬¬喷头处的工作压力 ，MPa K¬流量特性系数，本文取用K=80.对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流速系数，可由表2.4.5得出.沿程水头损失： i=0.00001

18、07 V2/(dj)1.3式中： i每米管道的水头损失，MPa/m V管道内水的平均流速，m/s dj管道的计算内径（m），取值应按管道的内径减1mm确定。管道的直径应经水力计算确定。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口处的压力均不应大于0.40MPa。系统入口处所需压力 H=h+P0+Z式中：H水泵扬程或系统入口处所需压力，MPa h管道沿程和局部的水头损失的累计值（MPa），湿式报警阀、水流指示器取值0.02MPa，雨淋阀取值0.07MPa； P0最不利点处喷头的工作压力，MPa； Z最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中线之间的高程差，当系统入口管或消防水池最低水位高于最不

19、利点处喷头时，Z应取负值，MPa。本文取11m H2O.用管系特性系数（Kg）法：管系特性系数可根据总输出的节点流量和该节点的压力按下式计算， Kg=Q（n-1）n/式中:Kg管系流量系数，反应管系的输水性能； Q（n-1）n管系总输出节点处的流量，L/s Hn管系总输出节点处的压力，MPa当水力情况完全相同（喷头构造、数量、管段长度、管径、标高等）时，其管系特性系数也相同，即Kg= Kg=Kgi，此式也可改写成： Q1/10×H1=Q2/10×H24.2 水力的详细计算1) 确定最不利点：如图可知，最不利点为A1和D1，从理论上来说，支管A，A分别和支管E,D上得喷头各项

20、数值相等。故选取其一开始计算，本文选取A1作为最不利点进行计算，在规定的最不利点工作压力为0.09MPa。2) 节点A1A2的水流量为：Qa1= K×10×P=80*10*0.09=75.89 L/min=1.26 L/S(下文全部自动换算L/min为L/S,取K=1.333)选用公称直径为d=25mm的管道。管道流速V12为：V12K12*Q12=1.883*1.26= 2.37m/s沿程损失为：H12= L*0.0000107*V2/(dj)1.3=3.5*0.0000107*2.63322/(0.039)1.3=0.0350MPa该管径为90°弯管

21、，由表2.4.3可得，当管径为25mm时，当量长度为0.6.管径由25mm变为32mm，当量长度为0.2，计算其局部损失为：h12= L1*0.0000107*V2/(dj)1.3,0.8*0.0000107*2.63322/(0.023)1.3=0.008总损失H12=0.0350+0.008=0.0430MPa下文将沿程损失和局部损失统一计算。3) 节点A2的水压为：PA2=p+HAA2=0.11+0.0430=0.1530MPa则管段a2a3的流量为：QB1= K×10×P=1.333*10*0.1530=1.6493 L/S选用公称直径为d=32mm的管道，管道流速

22、VBC为：Va2a3Ka2a3*Qa2a3=1.05*1.6493=1.7318m/s该管径为直流三通，由表2.4.4可得，当管径为32mm时，当量长度为2.4总损失为：Ha2a3=（3.5）*0.0000107*1.73182/(0.031)1.3=0.0103MPa4) 节点A3的水压为：PA3= PA2+H a2a3 =0.1530+0.0103=0.1633MPa则管段a3a4的流量为：Qa3a4= K×10×P=1.333*10*0.1633=1.7038 L/S选用公称直径为d=32mm的管道，管道流速Va3a4为：Va3a4Ka3a4*Qa3a4=1.05*1

23、.7038=1.7890m/s总损失为：Ha3a4=（3.5）*0.0000107*1.70382/(0.031)1.3=0.0081MPa5) 节点A4的水压为：PA4= PA3+H a3a4 =0.1633+0.0081=0.1714MPa则管段a3a4的流量为：Qa4a5= K×10×P1.333*10*0.1714=1.7457 L/S选用公称直径为d=32mm的管道，管道流速Va3a4为：Va4a5Ka4a5*Qa4a5=1.05*1.7457=1.8330m/s总损失为：Ha4a5=（0.5+2.4）*0.0000107*1.83302/(0.031)1.3=0

24、.0012MPa6) 节点A5的水压为：PA5= PA4+H a4a5 =0.1714+0.0012=0.1726MPa则管段a5b5的流量为：Qa5b5=Q12+Q23+Q34+Q45=1.3984+1.6493+1.7038+1.7457=6.4972 L/S选用公称直径为d=40mm的管道，管道流速Va5b5为：V a5b5K a5b5*Q a5b5=0.8*5.7781=5.1977m/s该管径为90°弯管，由表2.4.3可得，当管径为40mm时，当量长度为1.2，由于管道由32mm变为40mm，异径接头的当量长度为0.3.总损失为：Ha5b5=（3.5+1.5）*0.000

25、0107*5.19772/(0.039)1.3=0.0981MPa7) 节点B5的水压为：PB5= PA5+H a5b5 =0.1726+0.0981=0.2707MPa管段B5B4的流量为：QB5B4=Qa5*Pb5/Pa5=6.4972*(0.2707/0.1726)0.5=8.1361L/S管段B5C5的流量为：QB5C5=QB5B4+QA5B5=6.4972+8.1361=14.6333L/S选用公称直径为d=70mm的管道，管段B5C5的流速为：V b5c5K b5c5*Q b5c5=0.283*14.6333=4.1412m/s该管径为直流三通，由表2.4.3可得，当管径为70mm

26、时，当量长度为3.7，由于使用40/50的异径接头的流速未能符合规范要求，因此使用40/70的异径接头，其当量长度为0.3*2=0.6.总损失为：H b5c5=（3.5+3.7+0.6）*0.0000107*4.14122/(0.069)1.3=0.0579MPa8) 节点C5的水压为：Pc5= Pb5+H b5c5 =0.2707+0.0579=0.3286MPa管段C5C4的流量为：Qc5c4=Qb5*Pc5/Pb5=8.1361*(0.3286/0.2707)0.5=8.9640L/S管段C5F的流量为该三通的三个出口流量之和：Qc5F=Qc5c4+Qb5c5+QD5C5=8.9640+

27、14.6333+14.6333=38.231L/S该管径为直流三通，由表2.4.3可得，当管径为70mm时，当量长度为3.1总损失为：H c5=3.1*0.0000107*4.14122/(0.069)1.3=0.0184MPa9) 节点C5的水压为：PC5= PC5+H c5 =0.3286+0.0184=0.347MPa选用公称直径为d=80mm的管道，管段C50的流速为：V c5oK c50*Q c5F=0.204*38.231=7.799m/s管段C4F处有管件规格为70/80的异径接头，取当量直径为0.6，管件止回阀，取当量直径为4.9；节点F处管径为90°弯管，当管径为80mm时，当量长度为 2