建筑消防系统JM

1、仲恺农业工程学院课程设计高层建筑消防给水工程设计说明书（2011-2012学年第1学期）专业班级给水排水工程081姓 名学 号 200810534121设计时间 2011.08.29-2011.09.4指导老师李秋霞二O年九月 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 1建筑消防系统分区3 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 2消火栓系统计算42.1计算消火栓间距4栓口压力42.3确定消防管管径42.3.1消火栓立管管径计算52.3.2消防立管管径的确定52.3.3消防环管径的确

2、定62.3.4总消防流量的计算62.3.4总水头损失的计算62.3.5消防泵扬程6 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 2.3.6减压孔板的计算72.3.7消防水池和消防水箱容积确定81.5.2消防水箱容积计算81.5.3 校核消防水箱高度8 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 3自动喷淋灭火系统水力计算8低区水力计算8 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 618层自动喷淋灭火系统水力计算10 HYPERLINK l bookmark95 o Curr

3、ent Document 高区水力计算12 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 3.3自动喷水灭火系统减压孔板计算15 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 2.6.1各层喷头的剩余水头15 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 换算剩余水头16 HYPERLINK l bookmark107 o Current Document 3.4校核消防水箱安装高度163.5气压罐增压设备的计算18 HYPERLINK l bookmark123 o Curr

4、ent Document 4 设计感想181建筑消防系统分区1.1消火栓按照消防给水压力的不同，消火栓给水系统可分为：（1）、高压消火栓给水系统高压消火栓给水系统指管网内经常保持灭火所需水量、水压、不需启动升压 设备，可直接使用灭火设备救火。该系统简单，供水安全，有条件时应优先采用。（2）、临时高压给水系统临时高压系统有两种情况：一种是管网最不利点周围平时水压和水量不满足 灭火要求，火灾时需启动消防水泵，使管网压力、流量达到灭火要求。另一种是 管网内经常保持足够的压力，压力由稳压泵或气压给水设备等增压设施来保证， 在泵房内设消防水泵，火灾时需启动消防泵使管网压力满足消防水压要求。临时 高压给水

5、系统需有可靠的电源，才能确保安全供水。经过比较，该高层建筑火灾时需启动消防水泵，并且该建筑有可靠的电源， 故该建筑采用临时高压给水系统。根据建筑物高度、室外管网压力、流量和室内消防流量、水压等要求，室内 消防系统可分为三类：（1）、无加压泵和水箱的室内消火栓给水系统此种系统常在建筑物不太高，室外给水管网的压力和流量完全能满足室内最 不利点消火栓的设计水压和流量时采用。（2）、设有水箱的室内消火栓给水系统此种系统常用在水压变化较大的城市或居住区，当生活、生产用水量达到最 大时，室外管网不能保证室内最不利点消火栓的压力和流量，而当生活、生产用 水量较小时，室外管网的压力较大，能向高位水箱补水。水箱

6、应贮存10 min的 消防用水量。（3）、设置消防泵和水箱的室内消火栓给水系统室外管网压力经常不能满足室内消火栓给水系统的水量和水压要求时，宜设 置水泵和水箱。消防用水与生活、生产用水分开的室内消火栓给水系统，其消防 泵应满足室内管网最不利点消火栓的水压。水箱应贮存10 min的消防用水量。经过比较，该建筑由于层数较多，室外管网不能满足室内消火栓给水系统的 水量和水压要求，故采用设置消防泵和水箱的室内消火栓给水系统，在地下室设 消防泵，在屋顶设水箱。1.2室内消防给水分区根据高层民用建筑设计防火规范GB 50045-95（2005年版）7.4.6.5消火栓栓 口的静水压力不应大于1.00MPa

7、，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统。消 火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，应采取减压措施。某酒店室内消防给水系 统采用分区供水：618层为一个区；5层以下为一个区。采用闭式自动喷水灭 火系统。2消火栓系统计算2.1计算消火栓间距消火栓理论充实水柱长度H广最大层高x sin 45 ox2= 6.4m H 2 O 5L/s，水枪喷嘴压力为169kPa 1个消火栓的流量采用5.2L/s。消火栓栓口处所需压力按下式计算：HUH 叫 * H式中，Hq 水枪喷嘴处压力，kPa；Hd水龙带水头损失，kPa ；Hk 消火栓栓口水头损失，按Hk = 20 kPa计算式中，%实验系数(P 与水枪喷

8、嘴口径有关的阻力系数水枪射流量为：q h = BH = 1.577 x J16.9 = 5.16 L / s则水龙带水头损失为：h = A - L - q 2 = 0.0043 x 20 x 5.162 = 2.29mH O = 22.9kPa d z d xh2则H = H + h + H = 186 + 22 .9 + 20 = 228 .9 kPa2.3确定消防管管径消火栓系统计算简图见下图：根据高层民用建筑设计防火规范(GB 50045-95)表7.2.2规定，本建筑 属于建筑高度大于50米的高级旅馆，室内消防用水量为40l/s、每根立管最小 流量为15l/s、每支水枪最小流量为5l/

9、s。2.3.1消火栓立管管径计算每根消防立管应保证3股水柱同时作用。估算通过流量Q = 3 x 5.2 = 15.6L / s， 消防立管管径取DN100，查给水排水设计手册.第01册.常用资料表11-7钢 管水力计算表得,1000Z = 65.035，相应流速v = 1.80 m/s V2.5m/s，符合规范要 求。2.3.2消防立管管径的确定每根利消防立管上出水水枪数为3支，故估算消防立管的流量为：Q = 5.2 x 3 = 15.6L / s消防立管选用DN100钢管，查钢管水力计算表得流速v =1.80m/s2.5m/s, 1000/ = 65.035，符合规范。2.3.3消防环管径的

10、确定考虑着火点处需要8股水柱同时作用，则消火栓用水量为：Q = 5.2 x 8 = 41 .6L / s消防环状给水管选用DN150钢管，查钢管水力计算表得流速v = 2.29 m/s 2.5 m/s，1000/ = 58.7,符合规范。2.3.4总消防流量的计算1点消火栓栓口压力为228.9kpa，则2点消火栓栓口压力为：H h = H h * H + h = （228 .9 + 33 + 0.34） = 262 .2kPaq = J BHH = H + h + 2 = q 2 （1/B + A x L）+ 2xh 2q 2xh 2q 2 dxh 2z d则q =互M = ；26.22 一

11、2= 5.8 L/sxh 211 + A Ll 5一 + 0.0043 x 20同理得 3 点栓口压力 Hxh3=296.5kPa，q泌=6.19L/s为防止管道事故影响供水安全，环管管径均应考虑最不利消防立管（XL-1） 上出水枪3支，相邻消防立管（XL-3）上出水枪3支，次相邻消防立管（XL-4） 上出水枪2支共8股水柱同时作用考虑。则：流量 Q = 5.2 x 3 + 5.8 x 3 + 6.2 x 2 = 45.4 L/s。2.3.4总水头损失的计算最不利消火栓1到底层环管接入点4的管段长度为58.8m，管径为DN100， 水力坡度1000/=65.03 ；底层环管4点至消防水泵接入点

12、10管段长度为120m， 管径为DN150，水力坡度1000/ =58.70，则沿程水头损失为X h = 65 3 x 58.8 + 5870 x 120 = 10.87 mH O = 108 .7 kPay 100010002管路的局部水头损失按沿程水头损失的10%计，则总水头损失为：X h = 1.1X hy = 1.1 x 108.7 = 119.57 kPa2.3.5消防泵扬程H =H +X h + h + 2式中，hz 最不利消火栓与水池最低水位的高差，mH2O；h =59.4+6.3+1.1=66.8mH = H +Z h + H = (59.4 + 1.1 + 6.3) + 11

13、.96 + 22.89 = 101 .65 mH 2o选用水泵型号 FLGR125-315b , Q=39.7047.8L/s, Hb=106100m,功率 N=75kw,一用一备。消火栓水泵扬程计算简图如下：图2消火栓水泵扬程计算简图2.3.6减压孔板的计算为了使各层消火栓栓口处的压力接近设计值，当消火栓栓口处的动水压力超 过0.50 MPa时，可考虑设减压设施。根据高层民用 建筑设计防火规范(GB50045-95)第7.4.6.5条规定，当消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时， 应采用减压措施，本设计中采用减压孔板方式减压。(1)各层消火栓剩余水头Hs为：H = H - (z + Z

14、h + H )式中：z 水池最低水位至计算层消火栓栓口所要求的静水压力，mH2O； Sh水池至计算层消火栓的管路沿程和局部水头损失之和，mH2O； (2)换算剩余水头，按下式计算减压孔板详细计算见附表I。2.3.7消防水池和消防水箱容积确定(1)消防水池容积计算室外消火栓用水量30s,室内消火栓用水量经计算为45.4L/S,考虑火灾持续3h的用水量为：(30 + 47.7 )x 3 x 3600 /1000 = 839.2 m 3自动喷水灭火系统消防流量为29.04L/S (见后面计算)，考虑活在持续时间 1h所需的消防水量为：29.04 x 1 x 3600 /1000 = 104.5 m

15、3总消防水池容积为：839.2+104.5=943.7m3消防水池由钢筋混凝土浇筑而成，容积为945m3,等分为2格，每格容积为 472.5m3，单格尺寸为15mX9mX3.8m，其中保护高度取0.3m，水池上方净空1m， 两水池并排布置，中间共壁，池底距泵房室内地坪-0.5m。1.5.2消防水箱容积计算本建筑物属于I类建筑，消防水箱容积不得小于18m3，取其尺寸为3mX3m X2.5m，其中由0.3m保护高度，有效容积为19.8m3，采用条形基础，高2.5m， 则水箱底标高为63.2m，顶标高为65.7m，最高水位标高为65.4m，进水管位于 最高水位0.2m以下，标高为65.2m。出水管在

16、水箱底标高以下0.2m，标高为63m。1.5.3校核消防水箱高度18层消火栓栓口标高为(59.4+1.1) =60.5m，防水箱供给最不利消火栓的静水压 为：60.5m=2.7m 7m 需设置稳压系统。3自动喷淋灭火系统水力计算3.1低区水力计算(1) 喷头出流量计算q = K % 10 P式中：q喷头流量，L/min ；P喷头工作压力，MPa；K 喷头流量系数。普通闭式喷头：K = 80 ,P = 1.00 MPa,q = 80 L/min = 1.33 L/s边墙型扩展覆盖喷头：K =115、P = 1.90 MPa、q = 158 .51 L/min = 2.64 L/s（2） 调整流量

17、的计算.HQ 2 =Q 1: H1式中：H1H 从不同方向计算至同一点的压力，MPa；Q1，Q2 从不同方向计算至同一点的流量，L/s。当来自不同方向计算至同一点的流量出现不同压力时，应通过计算进行流量调 整，调整后的流量应通过上式计算。（3） 水力计算选定低区最高层5层为最不利层，根据自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2001）表5.0.1规定，本建筑为中危级，保护面积为160m2，计算 草图如下图2所示。总水头损失为：Z h = h + h2 + h3 + h4最不利作用面积内到配水管入口的水头损失（17点）h1为275 kPa，详见 表1。泵房内水头损失h取30kPa计算。湿式报

18、警阀比阻值s = 0.00302，H = SQ 2 = 0.00302 x 29.04 2 x 10 kPa = 25.47 kPa选用DN150镀锌无缝钢管，Q=29.04s，u=1.64m/s，i=0.034，管道总长 L=19.8m，贝UZ=iL = 0.034 x 19.8 x 10 kPa = 6.73 kPa选用DN150镀锌无缝钢管，Q=29.04L/s，v=1.64m/s，i=0.034，管道总长 L=42.5m，贝U h2 = iL = 0.034 x 42.5 x 10 kPa = 14.45 kPa局部水头损失按沿程总水头损失30%估算，则总水头损失为： h = 1.3

19、x( h + h ) + H . + 30 = 1.3 x( 6.73 + 14.45 ) + 25.47 + 30 = 83 kPa最不利喷头出口与贮水池最低水位标高差为：H=19 0.6 6.3)=25.2m=247kPa低区消防泵扬程为：Hb=H+ Zh+H9=247 + 83+401=731 kPa=73.1mH2O式中，H9十管起端压力，见表1。水泵的选用水泵扬程计算H = H + h + H式中：h 最不利点喷头出口与贮水池最低水位标高差，m； h最不利点喷头到水泵的水头损失，kPa；Ha最不利点喷头出流压力，kPa。H二=19.8 - 0.8 + 6.3 = 25.3m贝U： H

20、 = H + h + H = 25.3 x 10 + 247 + 100 = 60 mH 2O。水泵的确定由附表得知通过湿式报警阀的流量Q = 29.04 L/s，选择KQL100型泵，一 用一备。减压孔板计算最不利楼层5层配水管入口压力为331.557 kPa V 400 kPa规范值。详细计 算列表计算见附表2。618层自动喷淋灭火系统水力计算(1)水力计算选定高区最高层18层为最不利层，根据自动喷水灭火系统设计规范(GB50084-2001)表5.0.1规定，本建筑为中危级，保护面积为160m2。 最不利作用面积内到配水管入口的水头损失(19点)h1为180 kPa，详见泵房内水头损失h

21、2取30kPa计算。湿式报警阀比阻值 S = 0.00302 ，Hp = SQ 2 = 0.00302 x 18.35 2 x10 kPa = 10.17 kPa kPa立管选用DN150镀锌无缝钢管，Q=18.35L/s，v=1.04m/s，30.014，管道总长 L=63.6m，则E h = iL = 0.014 x 63.6 x 10 x 1.3 = 11.58 kPa湿式报警阀到泵房水头损失：选用DN150镀锌无缝钢管，Q=18.35L/s，v=1.04m/s，i=0.014，管道总长 L=46.3m，贝UE h2 = iL = 0.014 x 46.3 x 10 x 1.3 = 8.

22、43 kPa局部水头损失按沿程总水头损失30%估算，则 总水头损失为E h = Eh +Eh + h 屈 + 30 = 11.58 + 8.43 + 30 = 49 .88 kPa最不利喷头出口与贮水池最低水位标高差为：H=61.9 0.6(6.3) =67.6m=676kPa高区消防泵扬程为：Hb=H+ Z h+Hn=676+49.88 + 291=1016.9 kPa=101.7mH2O式中，H11十管起端压力，见表2(2)水泵的确定高区消防泵流量和扬程为Q=18.35L/s，Hb=102.7mL/s，选择KQL100型泵，一用一备。(4)计算简图水泵扬程示意图如下图所示消防水泵扬程示意图

23、低区自动喷淋系统最不利作用面积在5层，其计算简图如下所示:由表1可知干管起端节点9压力约为04MPa，符合规范不大于0.4MPa的 要求。2.2.2高区水力计算高区自动喷淋系统最不利作用面积在18层，其计算简图如下所示:水力计算结果见下表1表2：表1低区自动喷淋系统水力计算表前编号后编号流量(l/s)调整q(1/s)管径(DN)流速(m/s)坡度(MPa/m)管长(m)流量系数水损(MPa)前压(MPa)后压(MPa)121.33252.510.007764.2800.03720.10.1372232.84322.990.007554.2800.04680.13720.184347.75503

24、.650.006663.2800.04590.1840.234513.14703.730.004993800.03590.230.26595618.891002.180.000953800.010.26590.27596722.971002.650.001413800.01280.27590.28877829.041003.350.0022520.1800.0660.28870.35488931.551003.640.0026614.3800.3540.046380.4012A21.331.5252.510.007760.42800.00790.10.10793A3B1.33252.510.0

25、07762.1800.02090.10.12093B32.83.31322.950.007350.63800.01050.12090.13153C31.331.6252.510.007762.94800.02750.10.12754A4B1.33252.510.007763.78800.03860.10.13864B42.93.6323.060.007910.63800.01130.13860.14994C41.331.79252.510.007762.94800.02750.10.12755A5B1.33252.510.007764.62800.04510.10.14515B52.943.8

26、3323.10.00810.63800.01160.14510.15675C51.331.93252.510.007762.94800.02750.10.12756A61.332.12252.510.007760.63800.00950.10.10956B61.331.96252.510.007762.94800.02750.10.12757A7B1.33252.510.007763.57800.0370.10.1377B72.894.06323.050.007850.63800.00970.1370.14677C71.332.01252.510.007762.94800.02750.10.1

27、275表2高区自动喷淋系统水力计算表刖调管管件计算刖编后编流量整q管径流速坡度长当量管长水损压后压(1/(m/s(MPa/流量(MPa(MP号号(l/s)s)(DN)m)(m)系数(m)(m)a)(MPa)0.0012.80.000.105121.33321.41671800.63.41570.170.0060.50.010.10.121232.69322.84816801.82.366105780.0092.60.050.10.173344.64403.69586802.75.361421810.0041.20.020.10.196456.4503.015368045.263873190.0

28、020.50.010.10.207568.87702.52276804.24.760896980.0031.50.010.20.2276711.41703.24774803.75.249707850.0050.010.20.2457813.43703.81212.8800.63.47727520.0030.50.010.20.2628916.19803.26066805.25.767645280.0000.010.20.27991018.351002.12918800.618.66762860.0010.010.2101120.581002.38137803.110.1147960.2911.

29、30.0010.20.000.1012A21.336321.41677800.60.87150.151.90.0034.60.013A31.925322.024531150.65.2380.10.1182.40.0034.60.015A51.928322.024531150.65.2380.10.1182.50.0034.60.016A61.924322.024531150.65.2380.10.1182.70.0034.60.018A81.926322.024531150.65.2380.10.1183.3自动喷水灭火系统减压孔板计算轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.4

30、0MPa。故在 配水干管入口压力超过0.4MPa处设置减压孔板。2.6.1各层喷头的剩余水头剩余水头按下式计算：H = H - (z + Z h + H + 8.05)其中，Hb 自动喷水消防泵的扬程，mH2O；z 水池最低水位至计算层消火栓栓口所要求的静水压力， mH2O；Z h水池至计算层消火栓的管路沿程和局部水头损失之和， mH2O；H喷头工作压力mH2O, H=10m8.05流量为29.04L/s时，湿式报警阀、减压阀、水泵吸压水管水 头损失之和，mH?O;2.6.2换算剩余水头H = s x 1v2其中，u为水流通过孔板后的实际流速，配水管流量Q = 29.04L/s，v=1.64m

31、/s，i=0.034 则有H = s = H /1.64 2v2s根据计算的查建筑给水排水设计手册表1.5-18选用减压孔板孔径。计算 结果见附表23.4校核消防水箱安装高度由高规10. 3. 2消防水箱出流量应按系统最不利处4只喷头在最低工作 压力下的10min用水量确定。因此须校核消防水箱安装高度。本设计按高区最不 利作用面内的4只喷头（1、2A、3A、4）同时出流进行计算。水力计算结果如 下：表3水箱供水时自动喷水灭火系统水力计算表前编后编流量调整q管径流速坡度管长流量系管件当 量、计号号(l/s)(l/s)(DN)(m /s)(MPa/m)(m)数(m)120.94320.990.00

32、0862.81800.6231.91322.010.003410.56801.8343.28402.610.00482.66802.7454.52502.130.002271.26804564.52701.280.000590.56804.2674.52701.280.000591.54803.7784.52701.280.000592.8800.6894.52800.910.000250.56805.29104.521000.520.0000618800.610114.521000.520.000067803.12A20.940.96320.990.000860.27800.63A31.36

33、1.38321.430.001724.631150.6湿式报警阀水头损失为：H = SQ 2 = 0.00302 x 4.52 2 x 10 kPa = 0.62 kPa消防水箱底部至干管起端节点的长度为172.3m,管径为DN150，则流速 v=0.26m/s，30.0113，则其沿程水头损失为：iL = 0.0113 x 172.3 = 1.44 mH O = 14.4 kPa局部水头损失按沿程30%估算，则总水头损失为：Z h = 1.3 x 1.44 = 1.87 mH O = 18.7 kPa重力条件下水箱能提供给干管起端节点11的压力为： 61.9 0.0621.87= - 0.6

34、3mH2O因此，水箱提供的压力不满水箱供水条件下，最不利喷头的最新供水压力的 规范要求，故在高位水箱间内应设置气压罐增压设备。3.5气压罐增压设备的计算节容积V,，采用临时高压给水设施的自喷系统，消防水箱供水应满足系统 最不利点的喷头最低工作压力和喷水强度，本设计按最不利喷头最低工作压力 0.05MPa，设置稳压泵，其流量按不超过1个喷头的流量，且不小于管网正常泄 漏量数据计，取0.94L/s。气压罐调节容积则按最末端5个喷头（6.28L/s）出流 30s计算，则气压罐所需调节容积为：Vs,=6.28X30s=188.4L经计算，在最低压力0.05MPa时，流量为0.94L/S，自最不利喷头到

35、稳压泵出 水口总水头损失为1.47 kPa，则气压罐最小工作压力为：P=1.47+ 100+50=151.47kPa （绝对压力）最大工作压力为：P2= （151.47/0.75） =205.96kPa （绝对压力，a= （0.75）选择稳压设备：型号：SQL1000X0.6，工作压力0.39MPa，罐体直径1000mm， 有效容积326L，增压泵型号DP501611X3，电机功率3kW。4设计感想这次设计，给我最深刻的感受就是不做就不知道，有些问题自己想起来以为 好简单，以为正确的，其实有时只是自己的凭空想象，实际是错的；没有想到过 理论课上听起来好像懂了，但实际上真正要完成设计的每个步骤，

36、好多问题我们 不做设计，根本就不会想到，设计中碰到了好多问题，有了问题，我们就得去解 决，先可以继续下个步骤，环环相扣，不可以马虎，否则接下去做了也是白做。设计做起来远比我想象的要困难的多，特别是刚开始，很多具体的问题都不 是很清楚，或者是知道这样但是心里总觉得没有底，不敢肯定自己的结论，往往 是首先看了书和笔记，然后自己动手，再询问老师的意见，最后又对照一遍书核 对一下，最后才敢把结论下了，这样反反复复。过程是艰苦的，但收获是巨大的， 在这个不断反复的过程中，一方面我明白了许多书本上没有涉及来讲述的细部问 题的处理方法，一方面熟悉了设计的流程。附表1消火栓减压孔板计算表11点11点最低水位/

37、m各层 消火 栓标 高/mZ标高差/m泵到 12点 水损 /kPa到各层消火栓长度水力坡降(1000i)到各层消火栓水损局部 水损 /kPa总水损Eh/kPaHxh/kP aZ+Eh+H/kPaxhH/mb/m/kPa-1-6.3-3.92.443.26.165.033.970.4047.56228.9300.461101-6.31.17.444.21.166.030.730.0745.00229.9348.901102-6.35.611.945.29.667.036.430.6452.28230.9402.181103-6.39.115.446.214.168.039.590.9656.75

38、231.9442.651104-6.312.618.947.217.669.0312.151.2160.56232.9482.461105-6.317.123.448.222.170.0315.481.5565.22233.9533.121106-6.320.927.249.225.971.0318.401.8469.44234.9576.341107-6.324.230.550.229.272.0321.032.1073.34235.9614.241108-6.327.533.851.232.573.0323.732.3777.31236.9652.211109-6.330.837.152.235.874.0326.502.6581.35237.9690.2511010-6.334.140.453.239.175.0329.342.9385.47238.9728.3711011-6.337.443.754.242.476.0332.243.2289.66239.9766.5611012-6.340.74755.245.777.0335.203.5293.92240.9804.8211013-