第三章：建筑消防系统

第三章：建筑消防系统建筑消防系统根据使用灭火剂的种类不同，可分：1.水消防灭火系统消火栓给水系统自动喷水灭火系统2.非水灭火剂灭火系统干粉灭火系统

工作原理是：利用氮气瓶组内的高压氮气经减压阀减压后，使氮气进入干粉罐，其中一部分被送到罐的底部，起到松散干粉灭火剂的作用。随着罐内压力的升高，使部分干粉灭火剂随氮气进入出粉管被送到干粉炮，干粉枪或干粉固定喷嘴的出口阀门处，当干粉炮、枪或干粉固定喷嘴的出口阀门处的压力到达一定值后，打开阀门（或者定压爆破膜片自动爆破），将压力能迅速转化为速度能，这样高速的气粉流便从干粉炮（或干粉枪，固定喷嘴）的喷嘴中喷出，射向火源，切割火焰，破坏燃烧链，起到迅速扑灭或抑制火灾的作用。二氧化碳灭火系统

二氧化碳是一种不导电、惰性、低毒性、灭火后不留污染物良好的灭火剂，且来源广泛、生产容易、价格低廉。二氧化碳灭火主要是窒息作用，并有少量的冷却降温作用。泡沫灭火系统

泡沫从灭火器中喷出，覆盖在燃烧物品上，使燃着的物质与空气隔离，并降低温度，达到灭火的目的水灭火原理：（1）通过物理、化学反应从燃烧物种获取热量，起到冷却作用；（2）水蒸气阻止空气进入燃烧区；（3）稀释燃烧区氧气的含量，减弱燃烧强度；（4）压力水流很大的动能和冲击力，可以冲散燃烧物使燃烧强度减弱。3.1室外消防系统消防用水可由城市给水管网、天然水源或消防水池供给。利用天然水源时，其保证率不应小于97%，且应设置可靠的取水设施。作用：供消防车从该系统取水，经水泵接合器向室内消防补水；带架水枪用水，控制和扑救火灾。组成：室外消防水源、室外消防管道、室外消火栓3.1.1室外消防水源、水量和水压1.室外消防水源（1）消防给水水源市政给水管网、天然水源或消防水池。1）当市政给水管网能满足时采用（≥0.1MPa）；2）利用天然水源，考虑天然水源地与保护建筑之间的距离、天然水源水量和水位；3）贮备消防用水。（2）消防水池设置要求1）储存水量应根据室外管网的补水情况、建筑物类型，并综合考虑室内外消防水量的要求确定；2）充水时间不应超过48h；3）水池总容积≥500m³时，分割为两个水池。4）取水口或取水井，最低水位应保证消防车的消防水泵吸水高度不超过6m。2.室外消防用水量室外消防用水量应按同一时间内火灾次数和一次灭火用水量确定。表3-1、3-2、3-3所示。3.室外消防水压分类：高压消防给水系统、临时高压消防给水系统和低压消防给水系统。（1）室外管网内经常保持足够高的水压，直接由消火栓接出水带水枪灭火，水枪充实水柱不小于10m。（2）设置高压消防泵。（3）消防车或移动式消防泵供给。3.1.2室外消防给水管道和消火栓1.室外消防给水管道的布置1）应布置成环状，用水量＜15L/s时，可布置成枝状。2）环状给水管网进水管不应少于2条。3）环状管道应设置阀门分成若干独立段。4）管道直径不应大于DN100.2.室外消火栓的布置1）室外消火栓应沿路设置。2）易燃易爆气体储罐区的消火栓音设置在防火堤或防护墙外。3）室外消火栓的间距不应大于120m。4）室外消火栓的保护半径不应大于150m。5）室外消火栓的数量应按其保护半径和室外消防用水量等综合计算确定。6）室外消火栓宜采用地上式消火栓。7）消火栓距路边不应大于2m，距房屋外墙不应＜5m。8）工艺装置周围，其间距不宜大于60m。3.2室内消火栓给水系统3.2.1消火栓灭火系统的设置按照我国现行的GB50016—2006《建筑设计防火规范》规定。P683.2.2消火栓给水系统的组成消火栓设备、消防卷盘、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵接合器、增压水泵等。（1）消火栓设备

是由水枪、水带和消火栓组成，均安装在消火栓箱内。水枪一般为直流式，用铝或塑料制成。喷嘴口径有13mm、16mm、19mm三种。口径13mm水枪配备直径50mm水带，16mm水枪可配50mm或65mm水带，19mm水枪配备65mm水带。低层建筑的消火栓可选用13mm或16mm口径水枪，高层建筑的消火栓用19mm口径水枪。水带口径有50mm、65mm两种，长度一般为15m、20m、25m、30m四种；水带材质有麻织和化纤两种，有衬胶与不衬胶之分，衬胶水带阻力较小。水带长度应根据水力计算选定。消火栓均为内扣式接口的球形阀式龙头，有单出口和双出口之分。双出口消火栓直径为65mm，如图所示；单出口消火栓直径有50mm和65mm两种。当每支水枪最小流量小于5L/s时选用直径50mm消火栓；最小流量大于5L/s时选用65mm消火栓。图双出口消火栓1.双出口消火栓；2.水枪；3.水带接口；4.水带；5.按钮（2）消防卷盘由25mm的小口径消火栓、内径19mm的胶带和口径不小于6mm的消防卷盘喷嘴组成。通常将消火栓水枪和水带按要求配套置于消火栓箱内，需要设置消防卷盘时，可按要求配套单独装入一箱内或将以上四种组件装于一个箱内，如图所示。图室内消火栓、消防卷盘组合型安装图1.消火栓箱；2.消火栓；3.水枪；4.水龙带；5.水龙带接扣；6.挂架；7.消防卷盘；8.闸阀；9.钢管；10.消防按钮；11.消防卷盘喷嘴消防卷盘一般设置在走道、楼梯附近，明显、易于取用的地点，其间距应保证室内地面的任何部位有一股水柱能够到达。（3）水泵接合器

在建筑消防给水系统中均应设置水泵接合器。水泵接合器是连接消防车向室内消防给水系统加压供水的装置，一端由消防给水管网水平干管引出，另一端设在消防车易于接近的地方。如图所示。地上消防水泵接合器安装图1.消防接口本体；2.止回阀；3.安全阀；4.闸阀地上墙壁式地下水泵接合器的作用：当建筑物发生火灾，室内消防水泵因停电、检修或出现其他故障而停止运转期间，或建筑物发生较大火灾，室内消防用水量显现不足时，利用消防车从室外消防水源抽水，通过水泵接合器向消防给水管网提供或补充消防用水。水泵接合器的设置要求：(1)水泵接合器上应设有止回阀、闸阀、安全阀、泄水阀等阀门；(2)水泵接合器周围15～40m内应设室外消火栓或消防水池；(3)水泵接合器应设在消防车便于接近的地点，且宜设在人

行道或非汽车行使地段；(4)水泵接合器上应有明显标志，且应标明其管辖范围。(4)消防管道

建筑物内消防管道是否与其他给水系统合并或独立设置，应根据建筑物的性质和进行技术经济比较后确定。单独消防系统的给水管一般采用非镀锌钢管(水煤气钢管)或给水铸铁管。与生活、生产给水系统合用时，采用镀锌钢管或给水铸铁管。(5)消防水池

消防水池用于无室外消防水源情况下，贮存火灾持续时间内的室内消防用水量。消防水池可设于室外地下或地面上，也可设在室内地下室，或与室内游泳池、水景水池兼用。消防水池应设有水位控制阀的进水管和溢水管、通气管、泄水管、出水管及水位指示器等附属装置。根据各种用水系统的供水水质要求是否一致，可将消防水池与生活或生产贮水池合用，也可单独设置。(6)消防水箱

消防水箱对扑救初期火灾起着重要作用，为确保其自动供水的可靠性，应采用重力自流供水方式；消防水箱宜与生活(或生产)高位水箱合用，以保持箱内贮水经常流动、防止水质变坏；水箱的安装高度应满足室内最不利点消火栓所需的水压要求，且应贮存有室内10min的消防用水量。

作用：

1）保持消防管网的水压力；2）用于室内扑救初期火灾。3.2.3消火栓给水系统的给水方式影响因素：由室外给水管网提供的可靠水量和水压大小、建筑物的高度以及消火栓的设计流量和水压的要求等。对层高不超过3.5m的民用多层建筑，估算：p=280+40（n-2）p——多层建筑消防给水系统所需压力；（自室外地面算起）n——建筑物层数。水枪的设计流量小于5L/s，p值可减少40kpa。1.外网直接供水的给水方式室外给水管网压力时刻均能满足室内消火栓给水系统所需的水量、水压p要求。布置形式：（1）消防管道与生活给水管道共用；水表出设置旁通管；（2）消防管道单独设置，可避免长时间滞留于消防管道的水变质。2.水箱供水的给水方式一天之内有一定时间能保证消防水量、水压时的低层建筑采用。水箱储存10min的消防水量。3.水泵—水箱联合供水的给水方式适用于室外给水管网的水压、水量不能满足室内消火栓给水系统所需水压、水量。3.2.4消火栓给水系统的布置1.给水管道布置（1）与生活、生产给水系统合用时，给水管道一般采用热侵镀锌钢管。单独消防系统的给水管可采用非镀锌钢管或给水铸铁管。（2）室内消火栓超过10个且消防用水量大于15L/s时，室内给水管道至少两条，布置成环状。（3）消防用水与其他用水合并的室内管道，当其他用水达到最大秒流量时，应仍能供应全部消防用水量。2.水泵接合器布置（1）超过四层的厂房和库房、设有消防管网的住宅、超过五层的其他民用建筑，其室内消防管网应设消防水泵接合器。（2）距接合器15-40m内应设室外消火栓或消防水池。（3）水泵接合器应与室内环状管网连接，其连接点应尽量远离消防水泵输水管与室内管网的连接点，以使消防水泵接合器向室内管网输水能力达到最大。3.消火栓的设置（1）消火栓的设置要求1）消火栓的建筑物,每层均应设置,通一座建筑内应采用统一规格的消火栓,一般应采用栓口直径65mm的消火栓,喷嘴口径不小于19mm和长度不超过25mm的水带,室内消火栓应设在走道、楼梯附近等明显易于取用地点,不论单层、多层或高层建筑,均应保证相邻消火栓水枪的充实水柱同时到达室内的任何部位,为了作用到一个消火栓受到火灾威胁时,其相邻的另一个消火栓仍能保护室内任何部位。故每个消火栓仍按一支水枪计算。因此,只能采用单栓、单口消火栓,而不能采用单栓,双口消火栓。当建筑高度小于或等于24m,且体积小于或等于5000m3库房,可采用一支水枪的充实水柱达到室内任何部位。2）在灭火中,充实水柱(又称充实水流)的基本概念时:具有充实核心段的水射流。水枪的充实水柱长度应通过水力计算确定,一般建筑不应小于7m。甲、乙类厂房、超过4层的厂房和库房,以及超过6层的多层民用建筑和建筑高度不超过100m的高层民用建筑不应小于10m,高层工业建筑、高架库房和建筑高度超过100m的高层民用建筑不应小于13m。

3）室内消火栓的布置间距

室内消火栓的布置间距由计算确定,但为了防止布置的不合理,保证灭火使用的可靠性,规定室内消火栓的最大布置间距为:高层工业与民用建筑,高架库房,甲、乙类厂房,不应超过30m,其他单层建筑和多层建筑,包括高层民用建筑的裙房等,不应超过50m。

4)

室内消火栓的布置要求

为了使在场人员能及时发现和使用消火栓,室内消火栓应有明显的标志。消火栓应涂红色,且不应伪装成其他东西。

室内消火栓栓口离地面高度应成为1.0m。为减小局部水头损失,并便于操作,其出水方向宜向地下或与设置消火栓的墙面成90°角。

消防电梯前室是消防人员进入室内扑救火灾的进攻桥头堡。为了标语消防人员向火场发起进攻或开辟通路,在消防电梯前室应设室内消火栓。

④消防电梯前室是消防人员进入室内扑救火灾的进攻桥头堡。为了标语消防人员向火场发起进攻或开辟通路,在消防电梯前室应设室内消火栓。

⑤冷库的室内消火栓为了防止冻结损坏,一般应设在常温的穿堂或楼梯间内。冷库进入闷顶的入口处,应有消防栓,便于扑救顶部保温层的火灾。

⑥通宜建筑物内应采用统一规格的消火栓、水带和水枪,以便在火灾上敲碎玻璃使用消火栓。

⑦消火栓栓口处的水压力超过0.5Mpa时,应设减压设施。减压设施一般为减压阀或减压孔板。

⑧高层工业与民用建筑以及水箱不能满足最不利点消火栓水压要求的其他底层建筑,每个消火栓处应设置直接启动消防水泵的按钮,以便及时启动消防水泵,供应火场用水,按钮应设有保护设施。

（2）水枪充实水柱长度充实水柱长度：水枪射流中在26—38mm直径圆断面内、包含全部水量75%—90%的密实水柱长度。以Hm表示。

当水枪充实水柱长度＜7m时，射流无法接近着火点，达不到灭火的目的；当＞15m时，反作用力使人员无法把握水枪灭火。建筑物类别最小充实水柱长度/m低层建筑一般建筑；甲、乙类厂房>六层民用建筑>四层厂房、库房；高架库房7；10；13高层建筑民用建筑高度≥100m；民用建筑高度＜100m；高层工业建筑13；10；13人防工程内10停车场、停车库内10例题：有一厂房内设有室内消火栓，该厂房的层高为10m，试求水枪充实水柱的长度。解：丙类单层厂房的水枪充实水柱长度不应小于7m。充实水柱的长度应采用14.1m。（3）消火栓的保护半径

消火栓的保护半径系指某种规格的消火栓、水枪和一定长度的水带配套后，并考虑当消防人员使用该设备时有一定安全保障的条件下，以消火栓为圆心，消火栓能充分发挥其作用的半径。R

＝

0.8*Ld

＋

Ls

式中：R——消火栓保护半径(m)；

Ld——水带敷设长度(m)，每根水带长度不应超过25m；

Ls——水枪充实水柱在平面上的投影长度；Ls

＝Skcosα。

（6）消火栓的布置间距

室内消火栓间距应由计算确定，并且高层工业建筑、高架库房，甲、乙类厂房，室内消火栓的间距不应超过30m；其他单层和多层建筑室内消火栓的间距不应超过50m。

1)当室内宽度较小，只有一排消火栓，并且要求有一股水柱达到室内任何部位时，消火栓的间距按下式计算：S1＝2(R2－b2)1/2

式中：S1——1股水柱时消火栓间距；

R——消火栓的保护半径；

b——消火栓的最长保护宽度，外廊式建筑为建筑物宽度，内廊式建筑为走道两侧中较大一边的宽度。消火栓布置间距(a)单排1股水柱到达室内任何部位；(b)单排2股水柱到达室内任何部位；(c)多排1股水柱到达室内任何部位；(d)多排2股水柱到达室内任何部位2)当室内只有一排消火栓，且要求有两股水柱同时达到室内任何部位时消火栓的间距按下式计算：S2＝(R2－b2)1/2

式中：S2——2股水柱时的消火栓间距。3)当房间较宽，需要布置多排消火栓，且要求有一股水柱达到室内任何部位时，其消火栓间距可按下式计算：Sn＝R

4)当室内需要布置多排消火栓，且要求有两股水柱达到室内任何部位时，可按布置，按确定的间距缩短一半。已上3.3.3消防管网水力计算主要目的：1.消防给水管网的管径；2.消防水泵的流量和扬程；3.确定消防水箱的设置高度。消火栓给水管道中的流速一般控制在1.4—1.8m/s为宜，不允许超过2.5m/s。其局部压力损失按管道沿程压力损失的10%采用。以水箱的最低水位作为起点选择计算管路。对于低层建筑消火栓给水管网管径不得小于DN100。

室内消防系统所需水压力：3.3.4消防水箱

消防水箱应贮存10min的消防用水量。有效容积计算：式中Vx—消防水箱贮存消防水量；Qx—室内消防用水量。为避免水箱容积过大，当室内消防用水量≤25L/s，经计算消防水箱所需消防储水量＞12m3时，仍可采用12m3；当室内消防用水量＞25L/s，经计算消防水箱所需消防储水量＞18m3时，仍可采用18m3。3.3.5消防贮水池

（1）贮水池设置条件1）当生产、生活用水量为最大时，市政给水管网和进户管或天然水源不能满足消防用水量时；2）市政给水管道为枝状或只有一根进户管，且低层建筑消防用水量之和＞25L/s时。（2）消防水池有效容积式中Vf—消防水池贮存消防水量；Qf—室内消防用水量与室外给水管网不能保证的室外消防用水量之和；QL—市政给水管网可连续补充的水量；Tx—火灾连续时间。3.4自动喷水灭火系统优点：灭火效率高，可达97%左右，工作性能稳定，适用于一切可用水扑灭火灾的场所。缺点：设施建设和控制较复杂，投资较大。GB50016—2006《建筑防火设计规范》中规定：自动喷水灭火系统应在人员密集、不易疏散、外部增援灭火与救生较困难的性质重要或火灾危险性较大的场所中设置。

表3-173.4.2基本形式及工作原理闭式喷水系统开式喷水系统干式自动干湿式自动预作用自动雨淋灭火系统水幕系统水喷雾系统闭式喷头，平时系统为封闭系统，火灾发生时喷头自动打开喷水开式喷头，报警阀关闭状态，管网中无水，火灾发生时，报警阀打开，管网充水，喷头喷水灭火。

1.闭式系统（1）湿式自动喷水灭火系统主要由闭式喷头、管路系统、报警装置、湿式报警阀及其供水系统组成。适用于室内环境温度不低于4℃和不高于70℃的建筑物和构筑物。工作原理：

（2）干式自动喷水灭火系统适用于室内温度低于4℃或高于70℃的建筑物和构筑物。主要由闭式喷头、管路系统、报警装置、干式报警阀、重启设备及供水系统组成。（3）预作用自动喷水灭火系统主要由火灾探测系统、闭式喷头、预作用阀、报警装置及供水系统。预作用过程的充水时间不宜大于3min。

2.开式系统（1）雨淋喷水灭火系统系统由开式喷头、管道系统、火灾探测器、报警控制装置、控制组件和供水设备等组成。雨淋喷水灭火系统出水迅速，喷水量大，覆盖面积大，其降温和灭火效果显著，有利用控制来势凶猛、蔓延快的火灾。

（2）水幕系统水幕系统不直接扑灭火灾，而是阻挡火焰热气流和热辐射向邻近保护区扩散，起到防火分隔作用。

按水幕系统灭火的不同作用冷却型局部阻火型防火水幕带（3）水喷雾灭火系统该系统用喷雾喷头把水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到正在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息以及乳化、稀释的同时作用实现灭火。3.4.3自动喷水灭火系统主要组件1.喷头及喷头的类型

闭式喷头是一种直接喷水灭火的组件，是带热敏感元件及其密封组件的自动喷头。该热敏感元件可在预定温度范围下动作，使热敏感元件及其密封组件脱离喷头主体，并按规定的形状和水量在规定的保护面积内喷水灭火。它的性能好坏直接关系着系统的启动和灭火、控火效果。(2)开式喷头(3)水幕喷头(4)水雾喷头(1)闭式喷头图2.42闭式喷头构造示意图(a)玻璃球洒水喷头；(b)易熔合金洒水喷头(1.支架，2.合金锁片，3.溅水盘)；(c)直立型；(d)下垂型；(e)边墙型(立式、水平式)；(f)吊顶型

(1.支架，2.装饰罩，3.吊顶)；(g)普通型；(h)干式下垂型(1.热敏元件，2.钢球，3.铜球密封圈，4.套筒，5.吊顶，6.装饰罩)图2.43开式喷头构造示意图(a)开启式洒水喷头(1.双臂下垂型，2.单臂下垂型，3.双臂直立型，4.双臂边墙型)；(b)水幕喷头(1.双隙式，2.单隙式，3.窗口式，4.檐口式)；(c)喷雾喷头(1、2.高速喷雾式，3.中速喷雾式)2.报警阀其作用是开启和关闭管网的水流，传递控制信号至控制系统并启动水力警铃直接报警。分为湿式报警阀、干式报警阀、雨淋式三种类型。3.水流报警装置（1）水力警铃（2）水流指示器（3）压力开关（4）延迟器（5）火灾探测器（6）末端检试装置3.4.4自动喷水灭火系统布置1.喷头的布置最大间距安装净空高度

闭式系统场所的最大净空高度不应大于下表的规定，仅用于保护室内钢屋架等建筑构件和设置货架内喷头的闭式系统，不受此表规定的限制。2.管网的布置（1）应根据建筑平面的具体情况布置成侧边式和中央式两种形式；（2）报警阀后的管道，应采用内外镀锌钢管；（3）管道敷设应有0.003的坡度，坡向报警排水管；（4）配水支管相邻喷头间应设支吊架，配水立管、干管和支管上应再附加防晃支架；（5）管网内工作压力≤1.2MPa。3.报警阀的布置报警阀应设在距地面高度宜为1.2m，且没有冰冻危险，易于排水，管理维修方便以及明显的地点。每个报警阀组供水的最高与最低喷头，其高程差不宜大于50m。4.水力警铃的布置应设在有人值班的地点附近，与报警阀连接的管道，其管径为20mm，总长不宜大于20m。

已上3.5自动喷水灭火系统的计算

目的：确定系统管径与选定设备。3.5.1设计计算要求为保证火灾时喷头喷出的水有足够的强度及有效作用面积，净空高度不超过8m民用建筑和工业建筑各种危险等级的设计喷水强度、喷头作用面积见表。火灾危险等级喷水强度作用面积净空高度轻危险等级4160≤8m中危险等级Ⅰ级6Ⅱ级8严重危险等级Ⅰ级12260Ⅱ级16自动喷水灭火系统管道的设计流速v≤5m/s，在个别情况下配水支管设计流速v≤10m/s。系统管径DN≥25mm。3.5.2计算方法特性系数计算法与作用面积计算法。1.特性系数计算法（1）喷头的出流量单个喷头的出水量与喷头处的压力和喷头本身的结构、水力特性有关。q——喷头出水量；K——喷头特性系数，当喷头的DN为15mm时，K=1.33；p——喷头的工作压力。

（2）管道压力损失Py——沿程压力损失；L——计算管段长度；A——管道比阻值；Q——计算管段流量。管道局部压力损失可按沿程压力损失值的20%估算。（3）管道流量计算（见课本107页）Kc——流速系数；Q——流量。

（4）管径的选定（5）系统设计流量自动喷水灭火从系统的最不利配水点喷头开始，沿程逐个计算各喷头的压力、流量和管段的累积流量、水头损失，满足