建筑灭火系统的设计与安装-消火栓灭火系统的设计与安装

第一讲消火栓灭火系统建筑消火栓给水系统的概念

将室外或室内消防给水系统提供的水量经过加压，用于扑救建筑物中与水接触不产生燃烧爆炸的火灾而设置的固定灭火设备消火栓给水系统的任务多层建筑：扑救初期火灾高层建筑：室内自救为主，室外消防为辅

室内消火栓灭火系统高层建筑：10层及10层以上的住宅，建筑高度超过24米、2层及2层以上的其他民用、工业建筑，属于高层建筑。1．高层工业建筑与多层建筑①厂房，库房（部分除外），和高不超过24m的科研楼②剧院、电影院，俱乐部座位超过800个；礼堂、体育馆座位超过1200个③车站、码头、机场建筑物以及展览馆、商店、病房楼、门诊楼、教学楼、图书馆等体积超过5000m3④超过6层的塔式住宅、通廊式住宅、底层设有商业网点的单元式住宅和超过7层的单元式住宅⑤超过5层或体积超过10000m3的其它民用建筑⑥国家级文物保护的重点砖本或本结构的古建筑2．高层民用建筑：全设①作为商场、医院、旅馆、展览厅、旱冰场、体育场、舞厅、电子游艺场等使用，其面积超过300m2时②作为餐厅、丙、丁类生产车间，丙、丁类物品库房使用，其面积超过450m2时③作为电影院、礼堂使用时④作为消防电梯间的前室3．停车库、修车库

室内消火栓系统控制原理图消防控制室DC24V按钮指示灯n层火警及启泵信号3层2层按钮指示灯1层电控柜稳压补压装置主泵备用泵水泵启动信号水泵状态信号市政给水水泵结合器室内管网消防水池手动控制状态演示消防控制室电控柜增加图3-1设水泵、水箱消防供水方式

建筑消火栓给水系统一般由消防供水水源、消防供水设备、室内消防给水管网、室内消火栓设备组成。如图3-1所示为设有水泵、水箱的消防供水方式。

消火栓给水系统组成水泵接合器消火栓设备消防水池水泵增压稳压设备消火栓给水系统组成消防水箱生活给水消防管道

当室外给水管网的水压和水量任何时候均能满足室内最不利点消火栓的设计水压和水量时采用。

室内消火栓给水系统管网（1）低层建筑室内消火栓给水系统类型

a.无水箱、水泵的室内消火栓给水系统水表消火栓

无水箱、水泵的室内消火栓给水系统

室内消火栓给水系统管网b.设有消防水箱的室内消火栓给水系统

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，室外给水管网不能保证室内最水利点消火栓的压力和流量；而当生活生产用水量较小时，室外管网的压力又较大，能向高位水箱供水。水表消火栓水泵接合器水箱

设有水箱的室内消火栓给水系统

室内消火栓给水系统管网c.设有消防水泵和水箱的室内消火栓给水系统

当室外给水管网的水压和水量经常不能满足室内消火栓给水系统的水压和水量要求，或室外采用消防水池作为消防水源时，室内应设置消防水泵加压，同时设置消防水箱，储存10min的消防用水量。水表水泵水泵接合器水箱

设有消防水泵和水箱的室内消火栓给水系统

高度低于50m的高层建筑室内消火栓给水系统，当室内消火栓所受静水压力超过1MPa（100mH2O）时，可以采用不分区给水系统。当火灾发生时，消防车从室外消火栓取水通过建筑物水泵接合器，向室内消火栓给水系统管网供水，可以增加供应室内消火栓给水系统消防用水量。

室内消火栓给水系统管网（2）高层建筑室内消火栓给水系统类型

①不分区给水系统

室内消火栓给水系统管网

高度大于50m的高层建筑室内消火栓给水系统，由于高度增加，消防车对扑救高层建筑上部火灾无能为力，因此，室内消火栓给水系统是扑救火灾的主要设施。为保证可靠安全的供水，并便于火场使用，应采用分区给水。如不分区给水，管网内的静水压力很大，下层管网容易损坏，且不利于节约能源。分区给水的界限一般为每一个管网任何一点消火栓栓口的净水压力不得超过1MPa。高层建筑竖向分区高度一般宜为50m左右。

②

分区给水系统高层建筑室内消火栓分区给水系统

并联给水方式：优点a、供水安全性高，各部分互不干扰；b、水泵集中，管理维修方便；c、运行动力费用经济；缺点：a、水泵台数多，高压管线多，设备费用高；b、分区水箱占用建筑面积，影响经济效益。

高层建筑室内消火栓分区给水系统

串联给水方式：优点：a、没有高压水泵和管道；b、功力费用低；缺点：a、水位安全性差；b、水泵分散设置，占用建筑面积，管理不便c、水泵设在楼层，防震、隔音要求高。并联给水方式串联给水方式减压给水方式优点1、各区独立，不干扰2、水泵集中，易于管理1、无高压管段2、无需设两套水泵结合器1、水泵数量少，经济2、无中间水箱，经济3、无需增加发电机容量4、供水较安全，系统简单缺点1、水泵台数多，投资大2、设中间水箱，占用楼层面积，不经济，有噪音3、有高压管段4、用高压水泵结合器5、备用发电机需增加6、水泵结合器需设两套1、水泵分散，不易管理，有震动，噪音2、水泵台数多，投资大3、串联供水，不安全4、增加备用发电机容量5、增加中间水箱，占用楼层面积1、有高压管段2、需用高压水泵的消防车3、需两套水泵结合器结论消火栓给水系统是在消防时才启用的系统，平时备用，故在选择系统方式时应遵循“安全供水、经济适用”的原则，运行费用一般不作重点考虑，故投资高但节能的系统方式不适宜，投资少但耗能的减压供水方式适宜分区供水消火栓给水系统比较表（1）室内消火栓设备

消火栓设备由水枪、水带和消火栓组成，均安装于消火栓箱内。水枪水带消火栓箱

室内消火栓给水系统主要设备消火栓室内消火栓给水系统主要设备P109作用：输水质地：麻质（折叠性能好、水头损失大）

化纤（衬胶，折叠性能差、水头损失小）口径：Φ50mm、Φ65mm两种，与消火栓配套长度：15m、20m、25m、30m，常用20m和25m

水带单出口与双出口之分，为内扣式接口的球形阀式龙头单出口：直径Φ50mm和Φ65mm双出口：直径Φ65mm

消火栓

消火拴：内扣式快速连接螺母+球形阀，单出口、双出口DN65，DN50

活塞型室外（黄铜）双阀双出第4章建筑灭火系统4.1

消火栓灭火系统

室内消火栓给水系统主要设备P109室内消火栓给水系统主要设备

室内消火栓给水系统主要设备

室内消火栓给水系统主要设备Φ13mm水枪——DN50水带及消火栓Φ16mm水枪——DN50或DN65水带及消火栓Φ19mm水枪——DN65水带及消火栓消火栓设备的选择每支水枪最小流量<5.0L/s时，选用直径Φ50mm消火栓每支水枪最小流量≥5.0L/s时，选用直径Φ65mm消火栓

室内消火栓给水系统主要设备水枪水枪的口径有13mm、16mm、19mm三种充实水柱：从水枪喷出的射流不但应射到火焰，还应有足够的力量来扑灭火焰，其中最有效的一段密集射流低层建筑一般采用Φ13、Φ16mm口径的水枪，但必须经消防流量和充实水柱长度计算后确定高层建筑一般采用Φ19mm口径的水枪作用：收缩水流，增大流速，形成强大的射流，形成灭火时所需要的充实水柱

球阀转换式多用水枪直流水枪直流开关水枪自救式小口径消防水喉设备

室内消火栓给水系统主要设备

消防水喉设备自救式小口径消防水喉设备、消防软管卷盘25mm，喷嘴，φ6~8mm，L=20，25，30m消防软管卷盘

室内消火栓给水系统主要设备

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，另一端设于消防车易于接近的地方。

室内消火栓给水系统主要设备地上式地下式

墙壁式

室内消火栓给水系统主要设备

规格：分为DN100与DN150两种

设置要求设室内消防给水管网的建筑都应设水泵结合器数量根据室内消防流量确定，一般不少于2个，每个水泵接合器流量按10-15L/s计水泵结合器周围15～40m内应有水源（室外消火栓、水池、天然水源）最好选用地上式，离建筑物距离不宜小于5m

室内消火栓给水系统主要设备

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使用要求经技术经济比较后确定由引入管、水平干管、立管等组成消防水池适用条件：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。设置：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。城市给水管网（室外消火栓）、天然水源、消防水池均可作为消火栓给水系统的消防水源

室内消火栓给水系统主要设备

消防水箱

消防水箱对扑救初期火灾起着重要作用

水箱的设置要求为确保其自动供水的可靠性，应采用重力自流供水方式；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的消防水量

室内消火栓给水系统主要设备为防止水质腐败，消防用水应尽量与生产、生活用水合用。

室内消火栓给水系统主要设备

消防水管出水管应设置单向阀，以防止消防水泵启动后消防用水倒流回入水箱，以利于维持管网内的消防水量和水压。

水箱的设置高度应保证顶层最不利消火栓处静水压力。室内消火栓给水系统管网的布置要求（1）低层建筑

室内消防用水量>15L/s且室内消火栓>10个时，室内消防给水管道应布置成环状，进水管至少两条与室外环状管网相连，每根按100%的流量计

7-9层单元式住宅和不超过8户的通廊式住宅，可采用一根进水管，其室内消防给水管道可为枝状消防立管上必须设阀门，设置原则“便于检修管网又不影响供水”；对单层建筑，停止使用消火栓不大于5个，对多层建筑停止使用的立管不超过一根。消火栓给水管网和自动喷淋管网宜分开设置，如有困难需合用时，在报警阀前分开设置

室内消火栓给水系统设计原则（2）高层建筑消火栓给水系统必须独立设置，不得与生活、生产合用，也要与自动喷水灭火系统管网分开设置立管竖向成环，立管间距保证同层相邻两个消火栓水枪所射出的充实水柱能达到室内任何部位；且进水管不应少于两条，每条通过100%的流量特例：≤18层、每层≯8户、建筑面积<650m2的塔式住宅，允许设一根立管（连接消防电梯前室的消火栓立管除外），但必须采用双阀双出口消火栓室内消防给水管网采用阀门分成若干个独立段，阀门布置时应保证检修时关停的竖管不超过一根，当立管≥4条时，关停数量不超过两根，且不相邻；横管一般按分水节点管道数的n-1原则布置；阀门应有明显的启闭标志

室内消火栓给水系统设计原则3、室内消火栓的水枪充实水柱长度和保护半径及间距

充实水柱长度Hm假定一个直径26mm或38mm的环套在水柱上，在圆环断面内能有75％或90％的水量通过，从该环所在位置到水枪口的距离称为充实水柱长度

Sk

三、室内消火栓给水系统设计原则——被保护建筑物的层高

——消火栓安装高度（一般为1.1m）α——水枪上倾角，一般为45°，若有特殊困难，可适当加大，但考虑到消防人员的安全和扑救效果，水枪的上倾角不应大于60°。消火栓的保护半径：R=C·Ld+Ls

C——水带长度折减系数，取0.8～0.9Ld——水龙带长度，mLs——水枪充实水柱在水平平面上的投影长度（对层高为3～3.5m的建筑，Ls取3.0m；其他情况Ls=HmCosα=0.71Hm）α

——α≯60°，一般取45°

水枪充实水柱长度应不小于7m，不大于15m

根据建筑物性质，规定了不同建筑的最小充实水柱长度（表4.9）

三、室内消火栓给水系统设计原则消火栓布置要求a.建筑高≤24m，体积≤5000m3的库房，应保证有一支水枪的充实水柱到达同层内任何部位b.其他民用建筑应保证有2支水枪的充实水柱达到同层内任何部位c.消火栓口距地面安装高度为1.1m，栓口宜向下或与墙面垂直安装；为保证及时灭火，每个消火栓处应设置直接启动消防水泵按钮或报警信号装置

消火栓保护半径和间距d.消火栓的间距应由计算确定，且满足高层建筑塔楼不应大于30m，裙房及多层建筑不应大于50m

e.消火栓应设在使用方便的走道内，宜靠近疏散方便的通道口处、楼梯间内f.应在建筑物屋顶设一个装有压力显示装置的试验及检查用消火栓，同时还能起到保护本建筑物免受邻近建筑火灾的波及g.消防电梯前室应设有消火栓消火栓保护半径和间距

消火栓给水系统的布置①设置条件当市政管网水量不能满足室内外消防流量的需要市政管网不允许直接抽水室外给水管网为枝状或只有一根进水管（二类高层住宅除外）②消防水池总容量>500m3时，应分成两个独立使用的消防水池，并应保证在检修时仍能使消防主泵或备用泵吸水③应设有水位控制阀的进水管、溢流管、放空管、通风管、水位指示装置、人孔、爬梯

④供消防车取水的消防水池应设取水口或取水井，其水深应保证消防车的消防水泵吸水高度不超过6m，取水口和取水井与被保护高层建筑的外墙距离不宜小于5m，并不宜大于100m

消防水池的布置44第二讲设计计算选定消火栓、水带、水枪的型号

确定消火栓的水枪充实水柱、设计喷嘴压力和水枪设计流量确定室内消火栓系统的消防用水量计算消火栓的保护半径，并确定室内消火栓及消防竖管的布置间距

绘制平面布置图和轴测图选择最不利点消火栓并确定最不利计算管路计算最不利点消火栓栓口处所需的水压45设计计算确定消防给水管网的管径计算管路计算最不利管路的水头损失计算消防水泵或室内消火栓系统所需的总压力选择消防水泵确定高位消防水箱容积和安装高度确定水泵接合器的型号和设置数量确定消防水池容积确定室外消火栓管网类型和管径，并布置确定室外消火栓设置数量增压减压设施461、选定消火栓、水带、水枪的型号

2、确定消火栓的水枪充实水柱、设计喷嘴压力和水枪设计流量。SK=(H1-H2)/sin45°qxh=βHq设计计算层高计算值规范值水枪水量473、确定室内消火栓给水系统的消防用水量

Qf=Σqf

4、计算消火栓的保护半径，并确定室内消火栓及消防竖管的布置间距

485、绘制室内消火栓给水系统管网平面布置图和轴测图(6)选择最不利点消火栓并确定计算管路49同时使用水枪数量3支每根竖管最小流量10l/s2支1支几支水枪水枪如何在立管上分配查表50517、计算最不利点消火栓栓口处所需的水压

Hxh=Hq+Hd+Hk8、确定消防给水管网的管径

①消防竖管管径宜采用同一管径，且上下管径不变高层建筑若算得的管径小于100mm时，应采用100mm②消防进水管及水平干管管径消防竖管管径≤水平干管管径≤进水管管径D=4Qπv529、计算最不利管路的水头损失

hf=iLhf

=AL

Q2①沿程水头损失②局部水头损失hj=αhf①②③④⑤独立系统：10%；生产、消防合用：15%；生活、消防合用及三者合用为20%。53i——每米管道的水头损失(mH2O/m)v——管内水流的平均流速(m/s)，d——管道的计算内径(m)dj——管道的计算内径(m)，取管内径减1mm确定。h=iL=0.0067×3.2=0.02138(mH2O)v=4Q/πd2=4×5/π（0.106-0.001）2=0.577(m/s)54i——水力坡度，单位管道的损失,(MPa/m)；C——海澄—威廉系数;黑铁管、无衬里的铸铁管C=100内衬水泥球墨铸铁管C=130铜管、不锈钢管、塑料管C=140镀锌钢管C=120；dm——管道内径，mm；q——管段的设计消防用水量，L/sh=iL=0.0045×3.2=0.0145(mH2O)55公称直径DNGB/T-3091普通管外径×壁厚(mm)内径(mm)2533.5×3.2527.03242.3×3.2535.84048.0×5.5041.05060.0×3.5053.06575.5×3.7568.08088.5×4.0080.589--100114×4.00106.0125140×4.50131.0150165×4.50156.0200--

镀锌钢管

铸铁管管径(mm)A(Q以L/s计)管径A

(Q以L/s计)2543677517.0932938.61003.65340445.31500.418550110.82000.090297028.932500.027528011.683000.010251002.6741250.86231500.339556hf=ALQ2(Pa)A=0.001735/dj5.3

中等管径钢管管径(mm)A(Q以L/s计)1251.0621500.44952000.092732500.0258357hf=ALQ2(Pa)hf=ALQ2

=2.674×3.2×52

=213.9(Pa)=0.02139mH2O58各消防竖管的流量如何确定？hf=ALQ2hf=iL查表2-11或2-12确定消防用水量，然后在消防竖管上进行分配5960室内消防设计流量（L/s）最不利消防竖管出水枪数相邻竖管出水枪数次相邻消防竖管出水枪数10220222532303340332管段编号流量L/s管径mm流速m/s单阻mH2O/m管长m水头损失mH2O1-251000.580.0074930.0222-310.641001.210.029530.0893-416.641001.910.072867.844.944-533.282001.0590.0098200.1965-643.922001.430.0179400.71661①②③④⑤出8只水枪，最不利竖管3支，相邻竖管3支，次相邻竖管2支⑥6210、计算消防水泵或室内消火栓给水系统所需的总压力

11、根据流量和扬程选择消防水泵

①②③④⑤63H——消火栓系统所需的总压力，MPaH

——最不利点消火栓与消防水池液面的静水压，MPaHxh——最不利点消火栓栓口处的水压，MPa

H

——最不利计算管路的水头损失，MPaH

包括沿程损失和局部损失。局部损失可按沿程损失的百分数进行估算：独立系统：10%；生产、消防合用：15%；生活、消防合用及三者合用为20%。6412、确定高位消防水箱容积和设置高度

Vf=0.06QfTxH△=Hxh+∑Hω水箱的有效容积包括消防储备水容积、生活调节水容积和事故备用水容积。建筑高度不超过100m，最不利点消火栓静水压不应低于0.07MPa。超过100m，为0.15MPa①②③④⑤6513、确定水泵接合器的型号和设置数量

14、确定消防水池容积

15、确定室外消防给水管网类型和管径，并进行管网布置

16、确定室外消火栓设置数量

6617、减压设施

①②③④⑤⑥H=HB-(Z+Σhω+H0)H—计算层灭火设备处的设计剩余水压，MPa;HB—消防水泵的出口压力，MPa;Z—计算层灭火设备与消防水池最低水位间的静水压，MPa:hω—水泵吸水管至计算层管路的沿程和局部水头损失，MPa;H0—计算层灭火设备处所需的设计水压，MPa,思考：水箱供水时是否要考虑减压设施设计实例

工程概况:本工程为高层住宅楼，建筑面积约14400m2，建筑高度54.8m。地上18层，地下1层，其中地下一层为设备用房，地上1~18层为普通住宅，每层8户，一梯四户，共两个单元，每层建筑面积约为750m2。试设计其室内消防给水系统。6869701、选定消火栓、水带、水枪的型号

2、确定消火栓的水枪充实水柱、设计喷嘴压力和水枪设计流量。本建筑属于二类高层，选用的消火栓直径为DN=65mm，水枪喷嘴直径小于19mm,DN65的衬胶水龙带长度L=25m。设计步骤Sk=1.414*（3.3—1）=72建筑高度不超过100m的高层建筑，充实水柱长度不应小于Sk=10m.按照规范规定，一支消火栓的流量应为qxh=5L/s。分别查表得Az=0.00172,β=1.577，水龙带长Ld=25m，则:=52/1.577=15.85mH2O733、确定室内消火栓给水系统的消防用水量

4、计算消火栓的保护半径，并确定室内消火栓及消防竖管的布置间距

本建筑室内消火栓用水量为20L/s，室外消火栓用水量为15L/s，火灾延续时间为2h。74R=Lp+L

Lp=25×0.8=20

L=Skcos45°Sk=1.414×（3.0-1）=2.82

（m）L=Skcos45°=2.82×cos45°=2.0（m）R=Lp+L=20+2.0=22.0（m）消火栓的间距和保护半径可进行计算，其中建筑高度不超过100m的高层建筑，充实水柱长度不应小于1Om.5、绘制室内消火栓给水系统管网平面布置图和轴测图因本建筑一层~十八层为普通住宅，分成两个单元，每一单元的长度为20.6m，宽度为21.9m，即在每一单元内布置两个消火栓就可满足25m的消火栓间距要求。另外，消防电梯前室由防火门分隔，所以也需设1个消火栓。所以本工程每层平面一个单元内设3个消火栓，全楼共设6个消火栓，采用垂直成环布置。室内消火栓型号的选择:本工程选用的消火栓直径为DN=65mm，水枪喷嘴直径小于19mm,DN65的衬胶水龙带长度L=25m。7677XHL-2XHL-1XHL-3XHL-6XHL-5XHL-4(6)选择最不利点消火栓并确定计算管路7854321XHL-2XHL-1XHL-3XHL-6XHL-5XHL-4797、计算最不利点消火栓栓口处所需的水压

建筑高度不超过100m的高层建筑，充实水柱长度不应小于10m.按照规范规定，一支消火栓的流量应为5L/s。分别查表得Az=0.00172,β=1.577，水龙带长Ld=25m，则:=52/1.577+0.00172×25×52+2.0=18.93mH2O=0.19MPa808、确定消防给水管网的管径

D=4Qπv消防给水管网管径的确定:室内消防给水管道采用热镀锌钢管。查附表知，本建筑立管上出水枪数为2支，每根立管最小流量为10L/s，故消防立管管径确定为DN100，符合规范<2.5m/s和竖管的管径不应小于100mm的要求;

因水平环状管网的消防流量为室内消防用水量(20L/s)，可确定出水平环状干管的管径为DN150，也符合规范<2.5m/s的要求。819、计算最不利管路的水头损失

hf=iLhf

=AL

Q2①沿程水头损失②局部水头损失hj=αhf17层消火栓(图中②号)的消防出水量为:82②点和③点之间的流量q=q1+q2=10.44L/s,DN100的钢管，水力坡降i=0.0292，管道长约51m。则②~③点之间的水头损失为:51×0.0292×(1+10%)=1.64mH2O83管段编号流量L/s管径mm流速m/s单阻mH2O/m管长m水头损失mH2O1-251000.580.006730.0252-310.441001.20.0291511.643-410.441500.5530.003780.034-520.881501.10.015360.60总水头损失hωHω=0.025+1.64+0.04+0.60=2.52mH2O8410、计算消防水泵或室内消火栓给水系统所需的总压力

消火栓系统所需压力(消防水泵所需扬程)为:Hb=1.1×[Hxh