消防工程毕业设计论文

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

2、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、

3、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，贝U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、C02及少量的HCN、H2S、HCI、NH3、HF、SO2等有害的烟气和毒气，直接危害人的 生命安全。（3

4、）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

5、、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。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

6、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。止匕外，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。（

7、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

8、）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

9、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。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。本建筑属于一类建

10、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

11、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

12、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。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。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

13、、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

14、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。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

15、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，

16、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

17、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。（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

18、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。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

19、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

20、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。13.1.1 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。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

21、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&

22、#176;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Sk/ /id1/45a 或60。'八一一 0 T/ /、H水枪喷嘴/，/ / /图3.1倾斜射流的Sk若上倾角按45。考虑，则sHHk sin 45（3.1）式中，Sk水枪充实水柱，m； Hi建筑物层高，m；H2水枪喷嘴离地面高度，mo首层：Sk坂3.68m10m,sin 4533 10 标准层： Sk 茹 5- 3.25m 10m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：R LdLs(3.2)式中，R消火栓保护半径；Ld水带敷设长度，m,

23、考虑到水带的转弯曲折，应为水带长度乘以折减系 数0.9 ；Ls水枪充实水柱长度的平面投影长度，m,L s Sk cos o代入数据可得，R 0.9 20 10sin4525.07mc.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：SdAR 17.7m( 3.3)式中，Sd消火栓间距，m；R消火栓保护半径，mo走廊的长度为40m,故每排布置两个消防栓，如图32。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

24、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。(i)屋顶消火栓的设置数应为1 2个；(ii)屋顶消火栓应设压力显示装置；(iii)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)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abcdefo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式中，Hq伽HmHq 1 Sf Hm10 1.2 101 0.00

25、97 1.2 10135.8kPa 13.58mH2O(3.4)水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力;at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；Hm-充实水柱长度，m；水枪使用角按45。计算，由给排水设计查表得出；消火栓a水枪喷射流量一3 5qxhi2j2gHqj丽 7J0.1577 135.8 4.6L/S5L/S(')式中，一一流量系数，采用'=1.0；dt水枪喷嘴直径，mm；B水枪水流特性系数，由给排水设计查表得出；H q 水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力，kPa。由给

26、排水设计查(3.6)因为每只喷嘴的喷射流量最小值为5L/S,所以计算取5L/S,表计算可得，该消火栓口所需水压Hxha Hq Hd 1 3.58 AdLdqihlTlH?。式中，Hq 水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需压力，kPa；Hd水带的水头损失，mH2O；Ad水带比阻；Ld水带长度m;qxh水带通过的实际射流量，L/s代入数据得，2Hxha 13.58 0.00172 20 514.44 mH2。消火栓b水枪喷射流量Hxhc Hxhb H2 h 17.76 0.02768 1.1 3.3 3.3 21.16 mHz。消火栓 b 水枪喷射流量qxhc iHxhcJ- ALd121.160

27、.00172 205.61 L/S(3.7)1 B d - 1.577式中，B水枪水流特性系数，由给排水设计查表得出;A水带比阻，查表得出；Ld水带长度，m消火栓c栓口水压HxhcHxhb,消火栓 C 水枪喷 h 17.76 0.02768 1.1 3.3 3.3 21.16 mWO射流量H xhc qxhcB ALd水力计算结果见表3.1。1.57721.16(3.8)2 20表3.1消火栓水力计算表管段q(L/s)L(m)DN(mm)v(m/s)iL(mH 20/m)AB5.003.301000.640.00749BC10.153.301001.290.02768CD15.7637.201

28、002.010.06678DE31.5222.001252.580.10555管路沿程损失hy 2727 mH2。局部水头损失按沿程损失的10%计算 管路水头总损失Hg1.1 hy1.1 27.27 29.99mH2O(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：Vf0.06QfTx(3.9)式中Vf消防水箱有效容积，m3；Qf室内消防用水量,L/s；Tx-水箱保证供水时间,min。一般取Tx=10min代入数据，得Vf 18L/S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1

29、00m时，高层建筑最不利点消火栓的静水压力不应 低于0.07MPa”的规定，水箱箱底的设置高度取3 1 nHx40.9 7.0 47.9m,，（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29.99mH2 0,消防水池中最低水位至最不利点消火栓的标高 差为40.9mH20,则消防泵扬程为Hxf Hxh1 H g H14.44 29.99 40.985.33mH20 0.853MPa式中H 消防水池中最低水 位只最不利点消火栓的标高差。选

30、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。本设计采用孔板减压的方法，选择孔径 为31mm

31、的减压孔板，消火栓压力计算见表3.2o（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S Q B型，D N 1 0 0 .表3.2消火栓压力计算消火栓所在层消防水泵从卜而上供水动水压力 (MPa)剩余压力 (MPa)减压后的实际水压(MPa)孔板孔径 (mm)十三0.140十二0.170.03T卜一0.210.07十0.240.10九0.280.14八0.310.17七0.340.20六0.380.24五0.410.27四0.450.340.480.380.520.19D310.550.22D313.2

32、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。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

33、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 淋一泡沫联用系统。高位水箱闭式喷头：二压力表L水流指示器湿式报警阀组水泵接合器5i控制报警器消防水池M驱动电机图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

34、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FI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

35、度不低于4C,且不高于70c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。322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 mJ作用面积应为200 m2,喷头工作压力 为 10 mH2Oo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，然后在保护面积上

36、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：S (1.051.2)、A(3.11)式中S喷头呈矩形布置时的长边长度A每只喷头的保护面积，ml设计中取

37、200m2。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)3 12-1.3 200 6 cci /Qs26L/S60 （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10mH2 0,相应流量为q0.42.10 1.33L/S<3H3）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

38、, 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。表3.3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/si mH2O沿程损 失1101.33MiMi25iHIM1-22.911.33322.500.770 :2.2332102.662-32.922.66322.700.6601.9113103.993-42.

39、533.99704.191.490 13.7254107.984-53.3 147.981002.270.185 :0.61151015.965-63.3715.961001.850.0680.22461023.946-71.91423.941252.770.1540.29371031.927-83.12131.921502.610.109 :0.33881037.248-92.22526.001502.200.0640.1419MM9-立1.52526.001501.380.0200.798立报39.9 :2526.001501.380.020 :0.390报2526.001500.423报

40、-泵15.62526.001501.380.0200.312泵吸3.62526.001501.380.0200.072合计11.471喷淋泵选型CLQ3号灯f'二r图3.5作用面积法喷头布置图3C八仁管段沿程损失hy hyi=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hj0.2 hyi=0.2X 11.471=2.22 mH2O=0.0222MPa报警阀的水头损失查表可知hb SkQ2(3.14)式中Sk报警阀阻力系数；DN 1 50湿式报警阀取0.00000869； Q 通过报警阀的流量，L/So带入数据得hb0.00465MPa最不利点喷

41、头压力hoO.IMPa最不利点与水池最低位的高度差Z=39.9+3.3+4.8=48mH2O=0.48MPa可得，要求喷淋泵扬程H=hohbhjhyZ 0.7165MPa(3.15)故选用XBD立式消防喷淋泵两台，型号为XBD4.2/40-150X3。扬程为100mH2O,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 10-15L/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，DN150o3.3二氧化碳灭火系统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对 大气臭氧层无破坏且来源经济方便等优点。二氧

42、化碳是一种惰性气体，自身无色、 无味、无毒、密度比空气大50%,长期存放不变质，灭火后能很快散发，不留痕 迹，在被保护物表面不留残余物，也没有毒害。适用于扑救各种可燃、易燃液体火灾 和那些受到水、泡沫、干粉灭火剂的沾污而容易损坏的固体物质的火灾。另外，二氧 化碳是一种不导电物质，其电绝缘性比空气还高，可用于扑救带电设备的火灾。二氧化碳系统由灭火储存装置、启动分配装置、输送释放装置、监控装置等组 成。二氧化碳灭火系统的工作原理是：防护区一旦发生火灾，首先火灾探测器报警， 消防控制中心接到火灾信号后，启动联动装置（关闭开口，停止空调等），延时约 30s后，打开启动气瓶的瓶头阀，利用气瓶中的高压气体

43、将灭火剂储存器的容器阀打 开，灭火剂经管道输送到喷头喷出实施灭火。二氧化碳灭火系统的类型按灭火方式分为：（1）全淹没气体灭火系统全淹没气体灭火系统指喷头均匀布置在保护房间的顶 部，喷射的灭火剂 能够在封闭空间内迅速形成浓度比较均匀的灭火剂气体与空气的混 合气体，并在灭火必须的“浸渍”时间内维持灭火浓度，即通过灭火剂气体将封闭空 间淹没实施灭火的系统形式。（2）局部应用气体灭火系统局部应用气体灭火系统指喷头均匀布置在保护对象 的周围，将灭火剂直接而集中地喷射到燃烧着的物体上，使其整个笼罩再保护物的外 表面，在燃烧物周围局部范围之内达到较高的灭火剂气体浓度的系统形式。二氧化碳灭火系统若按管网的布置

44、可分为：（1）组合分配灭火系统为了节省投资，几个不会同时着火的相邻防护区或保护对象，可采用一套气体灭 火系统保护。这种用一套灭火系统储存装置同时保护多个防护区的气体灭火系统称为 组合分配系统。(2)单元独立灭火系统若几个保护区都非常重要或者是有同时着火的可能，为了确保安全，在每个防护区各自设置气体灭火系统保护，称为单元独立灭火系统。(3)无管网灭火系统无管网灭火系统是指将灭火剂储存容器、控制和释放部件等组合装配在一起的小 型、轻便灭火系统。这种系统没有管网或只有一段短管，这种系统 可放在保护区内也 可放在保护区的隔墙外，通过短管将喷头伸进保护区内。本建筑在地下室设有泵房一间、强配电室一间及空调

45、机房一间。在一楼设有控制室一间，在二楼设有档案室一间。这些房间都不适合用水喷淋灭火系统，故 设计中采用二氧化碳灭火系统。又因为地下室3间与一层控制室较近，可使用单元独立灭火系统，将储瓶间安置在地下一层，见图 3.6o位于2 层的档案室因为距离地下一层较远，且面积稍大，设计中采用无管网系统。防护区1防护区2防护区3图3.6单元独立系统示意图储瓶间3.3.2 单元独立系统的设计设计中采用单元独立气体灭火系统的保护区一共是4间，分别为地下一层的泵 房、强配电室、空调机房及位于一楼的控制室。此系统公用4套管路，选 用高压全 淹没灭火系统。(1)二氧化碳设计用量计算全淹没系统二氧化碳设计用量按下式计算：

46、M =Kb0.2A0.7V(3.16)式中，A Av30AoV VvVgM 二氧化碳设计用量，kg；Kb物质系数；°- 2面积系数，kg/ m2;”一体积系数，kg/ m2；30_ 一开口补偿系数；A折算面积，m2；Av_ 一防护区(包括开口)总面积， m2；勺 一防护区开口总面积，r；V防护区的净容积，m3；Vv防护区容积，m3；Vg防护区内不燃烧体或难燃烧体的总体积，m3。i控制室的设计：控制室的尺寸为6X 3.4X 3.6,查表可得到控制装置的物质系数Kb=1.2,门尺寸为0.9X2.0,故：A Av 30Ao =108.48+30X1.8 =162.48 m3V VvVg3=

47、73.44 7.5=65.94 m3Mi=Kb0.2A0.7V=1.2 X( 0.2 X62.48+0.7 65.94)=94.38kg管网布置成均衡系统，具体见设计图纸。a.管网的设计流量按下式计算QM/t(3.17)二氧化碳的喷放时间采用t=2min,所以控制室系统干管的设计流量为：QM/t =94.38/2=47.29kg/minb.喷嘴设计流量为Qi M/N =47.29/4=11.8kg/min(3.18)c.配管流量为Q2 M / 2=47.29/2=23.6kg/mind.确定管径各段管径按公式D 1.41-3.78 XQ(3.19)来计算，具体结果可见设计图纸。e.二氧化碳管道

48、压力降计算采用图解法计算二氧化碳管道压力降设 XL/D125, y po 参照设计图纸，L1 =21.7m, Xi =0.51, L2 =3.24m,X2=0.13则y=2.5MPa,那么喷嘴的出口压力h=5.07 2.5=2.57MPa按规范规定喷嘴的出口压力需大于1.4MPa,故符合要求。f.喷嘴的选择每个喷嘴流量为11.8kg/min,入口压力为2.57MPa,采用内插法查表喷嘴单位孔口面积的喷射率q°=0.9070kg/(min mm2)喷嘴等效孔口面积F Q/q,(3.20)=11.8/0.90702=13.00 mm查表，可选用5.5号喷嘴4个。ii空调机房的设计：强配电

49、室的尺寸为6X 7X 4.8,查表可得到空调机组的物质系数心=1.5，门尺寸为0.9X 2.0X 2,故：A Av 30 Ao=208.8+30 >3.6=316.8 m3V VvVg=201.6-40=161.6 m3M2=Kb 0.2A 0.7V=1.5 X(O.2X16.8+O.7 >1.6)=211.78kg管网布置成均衡系统，具体见设计图纸。a.管网的设计流量按下式计算QM/t二氧化碳的喷放时间采用t=2min,所以控制室系统干管的设计流量为：Q M /t=211.78/2=105.9kg/minb.喷嘴设计流量为Qi M/N =105.9/9=11.77kg/minc.

50、确定管径各段管径按公式D 1.41-3.78 Q来计算，具体结果可见设计图纸。e二氧化碳管道压力降计算采用图解法计算二氧化碳管道压力降，设XL/DL25, yp。参照设计图纸，各管 段的压力降计算便可查表得出，最后可得喷嘴入口压力为3.17MPa大于规范规定的 1.4MP&故符合要求。f 喷嘴的选择每个喷嘴流量为11.77kg/min,入口压力为3.17MPa,采用内插法查表喷嘴单位孔口面积的喷射率qo=1.139kg/(min - mm?)喷嘴等效孔口面积F Q/qo(3.20)=11.77/1.139=10.33 mm3查表,可选用5号喷嘴9个。说强配电室的设计：强配电室的尺寸为6

51、X 7X4.8,查表可得到配电装置的物质 系数Kb=1.2,门尺寸为0.9X 2.0,故：A Av 30Ao=208.8+30X1.8=262.48m3V VvVg=201.6-30=171.6m3M3=Kb0.2A0.7V=1.2X(0,2 X262.48+0.7 1X71.6)=207.14kg管网布置成均衡系统,具体见设计图纸。a.管网的设计流量按下式计算QM/t二氧化碳的喷放时间采用t=2min,所以控制室系统干管的设计流量为：Q M /t=207.14/2=103.6kg/minb.喷嘴设计流量为Qi M / N =103.6/9=11.51 kg/minc.确定管径各段管径按公式D

52、 1.41-3.78 XQ来计算，具体结果可见设计图纸。e二氧化碳管道压力降计算采用图解法计算二氧化碳管道压力降，设XL/DL25, ypo参照设计图纸，各管 段的压力降计算便可查表得出，最后可得喷嘴入口压力为2.77MPa大于规范规定的 1.4Mpa,故符合要求。f 喷嘴的选择每个喷嘴流量为11.51kg/min,入口压力为2.77Mpa,采用内插法查表喷嘴单位孔口面积的喷射率qo=0.9843kg/(min mm2)喷嘴等效孔口面积FQ/q0(3.20)=11.51/0.98432 =11.70mm 查表，可选用5号喷嘴9个。(2)储存容器个数估算：整个单元独立系统的二氧化碳设计用量为M=

53、M 1+M2+M3=94.38+211.78+207.14=513.3kg在全淹没系统里二氧化碳的储存量是设计量的1.08倍，故Me=1.08M=554.4kg采用容积为V。82.5 L的高压储存容器，储存容器中二氧化碳的充装率设计中米用11个V。82.5 L的高压储存容器ao=O.65kg/L,则容器个数为NpM e/a°Vo=5544/O65X 82.5=10.33 (个)3.3.3无管网系统设计档案室位于三楼，距离地下室较远故使用无管网系统。档案室的尺寸为6X11 X 3.3,查表可得到配电装置的物质系数心=2.25,门尺寸为0.9X 2.0X 2, 故：A Av 30Ao=2

54、44.2+30X3.6=277.8m3V VvVg=217.8-18.4=199.4m3M=Kb0.2A0.7V=2.25X(0.2X277.8+0.7 X199.4)=439.07kg储存量Mc=1.08M=474.2kg本设计中选用4台ZMB-120型无管网自动灭火装置，将装置安置于档案 室内, 因此不需要短管连接。3.4本章小结本章主要进行了对建筑的消火栓系统、自动喷淋系统以及气体自动灭火 系统的设计。由于灭火系统是消灭火灾的主要工具,所以本章的设计内容为 整个综合楼消防系统的重要部分,特别是水力计算和气体灭火系统中二氧化碳的设计 用量尤为重要。第4章高层建筑防排烟设计4.1 高层建筑机械防排烟综述建筑物设置防排烟系统的目的是，在建筑物发生火灾时尽快排除火灾产生的大量 烟气，阻止烟气从着火区域向着非着火区