建筑消防给水系统.ppt

第3章 建筑消防给水系统,主要内容,消火栓给水系统及布置,3-1,消火栓给水系统的水力计算,3-2,自动喷水灭火系统及布置,3-3,自动喷水灭火系统的水力计算,3-4,一、设置原则 执行国家建筑设计防火规范，高层民用建筑设计防火规范。二、建筑内消火栓给水系统组成 1.水枪 喷嘴口径：与水龙带接口：快速螺母连接。2.水龙带 水带口径：DN50mm，DN65mm 水带长度：15，20，25，30m 水带材料：麻质抗折叠，质轻，水流阻力大 衬胶易老化，质重，水流阻力小,3-1 消火栓给水系统及布置,3.消火栓 内扣式快速连接螺母+球形阀 单出口：DN50，DN65 双出口：DN65 配置：消火栓DN65:DN65水带 水枪16或19 消火栓DN50:DN50水带 水枪13或16 选用：qxh5L/s，DN50消火栓 qxh5L/s，DN65消火栓 4.消防水喉小口径消火栓 栓口：25mm 喷嘴：68mm 胶管内径：19mm 胶管长度：2040m，一般取25m，30m,设有空调系统的高级旅馆、办公楼，1500个座位的剧院、会堂，其闷顶内安装有面灯部位的马道处；高层建筑：高级旅馆、一类建筑的商业楼、展览楼、综合楼等；其他100m的超高层建筑。,5.消火栓箱 内设：消火栓、水枪、水龙带、水喉、消防报警及启泵装置 设置：承重墙，明、暗、半暗6.消防水泵接合器 作用：连接消防车向室内消防给水系统加压供水 组成：闸阀、安全阀、泄水阀、止回阀、进水接口 形式：地面、地下、墙壁式（见P65图3.1.4）设置点：便于消防车接管供水 其周围在1540m范围内有消防水池或室外消火栓7.消防给水管网 环状：消火栓10个、室外消防水量15L/s，2条进水管；枝状：79层单元住宅和 小于8户的通廊式住宅 多层、高层：独立系统,8.加压贮水设备 水箱、气压给水装置：存初期火灾（10分钟）用水消防水池：市政给水管道或天然水源不能满足消防用水量；市政给水管道为枝状或一条进水管，且消防用水量之和超过25 L/s。消防贮水可与生产贮水合用，但应有消防用水不被动用技术措施（措施1、措施2）。消防水泵：提供火灾延续时间内消火栓系统所需水量及压力。,9.减压装置 减压规定：消火栓栓口压力0.5MPa时需设减压装置 减压设施：减压阀 P后0.5P前，P0.10.2MPa；减压孔板 作用：减动压 孔径：3350mm 减压稳压消火栓,减压孔板,三、给水方式,1.直接给水方式（附图）在室外给水管网的水量和水压，在任何时候均能满足室内消防要求（H0H）。2.单设水箱给水方式（附图）在外网一天之内有一定时间能保证消防水量、水压。由水箱贮存10min的消防水量。3.水泵-水箱联合给水方式（附图）外网的水压、水量不能满足室内消火栓给水系统所需水压、水量。水箱储备10 min室内消防用水，水箱补水采用生活用水泵。4.分区供水给水方式（高层）分区原因：从便于灭火和系统安全考虑 分区依据：最低处消火栓最大静水压力超过100mH2O时 分区方式：串联分区，并联分区、减压分区,四、室内消火栓给水系统的布置（一）消火栓的充实水柱（附图）1.充实水柱定义：水枪射流中在26mm38mm直径圆断面内、包含全部水量 7590的密实水柱长度称为充实水柱长度，以Hm表示。2.充实水柱长度：各类建筑要求水枪充实水柱长度,（二）消火栓的布置 单排1股，单排2股，多排1股，多排2股 1.消火栓间距 单排1股：单排2股：2.保护半径：,为一个房间的长度加走廊的宽度,水枪射流上倾角，一般为45，最大不超过60。,（三）消火栓的布置具体要求 1.设有消防给水的建筑物，其各层均应设置消火栓；2.设在明显、易于取用地点（走廊、楼梯间、大厅入口）；3.消防电梯间前室内应设置消火栓；4.栓口距地面1.10m。栓口宜向下或与墙面垂直安装；5.室内消火栓的间距应由计算确定。高层厂房（仓库）、高架仓库和甲、乙类厂房中室内消火栓的间距 30.0m；其它单层和多层建筑中室内消火栓的间距 50.0m；6.同一建筑物内应采用统一规格的消火栓、水枪和水带。每条水带的长度不应大于 25.0m；,（三）消火栓的布置具体要求 7.室内消火栓的布置应保证每一个防火分区同层有2支水枪同时到达任何部位。高度 24.0m且体积5000m3 的多层仓库，可采用 1 支水枪到达室内任何部位。8.高层厂房（仓库）和高位消防水箱静压不能满足最不利点消火栓水压要求的其它建筑，应在每个室内消火栓处设置直接启动消防水泵的按钮，并应有保护设施；9.室内消火栓栓口处的出水压力 0.5MPa 时，应设置减压设施；静水压力 1.0MPa 时，应采用分区给水系统；10.设有室内消火栓的建筑，宜在平屋顶上设置试验和检查用的消火栓。,（四）消火栓给水管网的布置要求,1.室内消火栓个数10个，且室外消防水量15l/s，室内消火栓给水管道应为环状，进水管应为2条。一条发生故障，其余进水管能保证全部的用水量。2.高层厂房（仓库）应设置独立的消防给水系统。室内消防竖管应连成环状；3.室内消防竖管直径不应小于DN100；4.室内消火栓给水管网宜与自动喷水灭火系统的管网分开设置；当合用消防泵时，供水管路应在报警阀前分开设置；,5.高层厂房（仓库）、设置室内消火栓且层数超过 4 层的厂房（仓库）、设置室内消火栓且层数超过 5 层的公共建筑，应设置消防水泵接合器，与室外消火栓或消防水池取水口的距离宜为 15.040.0m。水泵接合器的数量（2个）应按室内消防用水量计算确定。每个水泵接合器的流量宜按 1015L/s 计；6.室内消防给水管道应采用阀门分成若干独立段。对于单层厂房（仓库）和公共建筑，检修停止使用的消火栓不应超过 5 个。对于多层民用建筑和其它厂房（仓库），室内消防给水管道上阀门的布置应保证检修管道时关闭的竖管 1 根；但设置的竖管 3根时，可关闭 2 根。阀门应保持常开，并应有明显的启闭标志或信号；,7.消防用水与其它用水合用的室内管道，当其它用水达到最大小时流量时，应仍能保证供应全部消防用水量；8.允许直接吸水的市政给水管网，当生产、生活用水量达到最大且仍能满足室内外消防用水量时，消防泵宜直接从市政给水管网吸水；9.严寒和寒冷地区非采暖的厂房（仓库）及其它建筑的室内消火栓系统，可采用干式系统，但在进水管上应设置快速启闭装置，管道最高处应设置自动排气阀。,高层民用建筑1.室内消防给水系统应独立设置。室内消防给水管道应布置成环状。给水环状管网的进水管不应少于两根。2.消防竖管的布置，应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位。每根消防竖管的直径100mm。以下情况，当设两根消防竖管有困难时，可设一根竖管，但必须采用双阀双出口型消火栓。1）十八层及十八层以下的单元式住宅；2）十八层及十八层以下、每层不超过8户、建筑面积不超过650m2的塔式住宅。3.室内消防给水管道应采用阀门分成若干独立段。阀门的布置，应保证检修管道时关闭停用的竖管不超过1根。当竖管超过4根时，可关闭不相邻的2根。,1.消防水池 1）消防水池与生活贮水池应分开设置。可与对水质要求不高的生产水池合用，但应有防止消防贮水水质变坏和保证消防水量不作他用的技术措施。2）消防水池的有效容积应提供火灾延续时间内室内外消防用水总量；3）消防水池总容积500m3，应分别设成两个独立的水池；4）作为室外消防给水系统水压的消防水池应在消防水池上设取水口。取水口与备保护的建筑之间距离150md5m，取水高度100m：最高处消火栓静水压力15mH2O,（五）消防水池与水箱的设置,一、消火栓消防用水量1.城镇、居住区室外消防水量（建筑设计防火规范GB50016-2006 P44 表8.2.1-8.2.3）2.多层民用建筑和工业建筑室内消火栓给水系统用水量。（建筑设计防火规范GB50016-2006 P49 表8.4.1）3.高层民用建筑室内外消火栓用水量。（高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005年版）表7.2.2）,3-2 建筑内消火栓系统计算,二、消火栓栓口所需压力 式中：1求水枪喷嘴处的压力Hq 不计空气阻力，理想状态下的射流长度为:实际上，垂直射流高度Hf为：空气阻力为：,3-2 消火栓给水系统的水力计算,按水力学管道的沿程损失公式：,3-2 消火栓给水系统的水力计算,2.水带水头损失Hd：式中：Ld水带长度，m；AZ水带阻力系数，见表3.2.7。3消防射流量 qxh 根据孔口出流公式：,3-2 消火栓给水系统的水力计算,式中，B水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，查表3.2.5；注:可根据水枪口径和充实水柱长度可查表（表3.2.6）得出水枪的射流量和枪口压力值。三、管网计算 1）确定管径：根据流量qxh和流速v查水力计算表 2）计算沿程水头损失：3）计算局部水头损失：方便起见：,消火栓管道一般流速：1.41.8m/s，2.5m/s,3-2 消火栓给水系统的水力计算,4）选择减压设施 室内剩余水头的计算：水泵自下而上向消防管网供水Hxsh=Hb-（Hxh+hz+h）Hxsh计算消火栓栓口剩余压力，MPa；Hb水泵设计扬程，MPa；Hxh计算消火栓口水压，MPa；hz 计算消火栓与消防泵最低吸水面的几何高差，MPa；h消防泵吸水口到计算消火栓处的总水头损失，MPa；消防水箱自上而下向消防管网供水 Hxsh=Hz（Hxhh）Hz消防水箱最低水位到计算消火栓几何高差，MPa；h消防水箱到计算消火栓处的总水头损失，MPa；,3-2 消火栓给水系统的水力计算,减压孔板的选择 孔板的局部水损：HkSqk2 根据：HkHxsh，可解出孔板直径。使用时，只要已知Hxsh及给水管管径，查设计手册可得所需孔板孔径。其他减压设施 减压稳压消火栓及其他减压阀的选用可根据产品样本直接选用。,3-2 消火栓给水系统的水力计算,四、管网供水设施1消防水池容积：式中：Vf 消防水池有效容积，m3;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，L/s；QL 市政管网可连续补充的水量，L/s;TX 火灾延续时间，h。（见附录3.1）,3-2 消火栓给水系统的水力计算,2消防水箱1）容积（1）低层建筑：10min 消防用水量 式中：Vx 消防水箱贮存的消防水量，m3；Qx 室内消防用水总量，L/s;（2）高层建筑：一类建筑（住宅除外）Vx18 m3；二类建筑（住宅除外）、一类建筑中的住宅Vx 12 m3；二类建筑中的住宅Vx 6 m3。建筑分类：见高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005年版）表3.0.1（3）室内消防用水量25L/s，计算消防贮水12m3，按12m3采用；室内消防用水量25L/s，计算消防贮水18m3，按18m3采用。,3-2 消火栓给水系统的水力计算,2）设置高度 满足下表要求，否则，应在系统中设增压设备。消防水箱的设置高度,3-2 消火栓给水系统的水力计算,3.消防水泵：式中：Hxf 消防水泵扬程，mH2O；h管道总水头损失，mH2O;Z最不利消火栓与消防水池最低水位间的垂直高差mH2O；p0 最不利点消火栓的工作压力，mH2O；4.室外水泵结合器：qj每个水泵结合器的用水量，1015L/s。5.室外消火栓：qy每个室外消火栓的用水量，1015L/s。,三、消防管网水力计算 1.选最不利消火栓和最不利立管，确定计算管路。环状网：假设某端发生故障，按枝状计算。2.按消防规范规定，分配室内消防流量。（注意：建筑内同时发生火灾的次数为1次，着火点1处）3.求出计算管路上各消火栓的消防射流量及栓口压力；4.在消防管道的流速允许的范围内确定管径。5.求出水头损失，选加压设备。1）水箱供水：从水箱出水口到最不利点计算，以确定水箱安装高度，选补压设备。2）水泵供水：从水池液面到最不利点计算，选泵的扬程。,消火栓管道一般流速：1.41.8m/s，2.5m/s,3-2 消火栓给水系统的水力计算,一、自动喷水灭火系统及布置 1.定义 由水源、加压贮水设备、喷头、管网、报警装置组成能在火灾发生时，自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火系统。2.设置场所 性质重要、火灾危险性大；人员集中、不易疏散、外部增援较困难的建筑或场所。（见表3.3.1）,二、自动喷水灭火系统类型 组成 水源、加压贮水设备、喷头、管网、报警装置分类 闭式：湿式、干式、干湿式、预作用系统 开式：水幕系统、雨淋喷水灭火系统 喷雾：水喷雾灭火系统、水喷雾冷却系统,水滴,二、自动喷水灭火系统类型 1.湿式自动喷水灭火系统 组成：闭式喷头、报警装置（水力警铃、压力开关、水流指示器）湿式报警阀、管网及供水设施等。（见附图）工作原理：（演示1、演示2）特点：管道始终充满有压水，灭火速度快、控火效率高。适用：温度4C，且70C的场所,2.干式喷水灭火系统 组成：闭式喷头、干式报警阀、管道系统、充气设备、供水设施 特点：报警阀前管道充有压力水 报警阀后管道充以压力气体（空气或氮气）气密性要求高、反应迟滞性 适用：环境温度70C的场所 管网容积1500L，有排气装置3000L。,3.干湿式自动喷水灭火系统 组成：闭式喷头、干湿式报警阀、管道系统、充气设备、供水 设施 特点：冬季作为干式系统、夏季作为湿式系统 适用：冬季冰冻的但不采暖的建筑物；管网容积3000L。,4.预作用喷水灭火系统 组成：闭式喷头、预作用阀（雨淋阀或干式报警阀）、快开式止回阀、感温探测器、供水设施、控制系统组成。特点：管道中平时无水充以低压空气，呈干式。火灾发生时，火灾探测器报警后，自动控制阀门排气、充水，当着火点温度达到喷头开启温度时喷水灭火。喷水及时，克服了干式系统的喷水延迟的缺点 适用：建筑装饰要求高，灭火要求及时的建筑物。,5雨淋喷水灭火系统 组成：开式喷头、火灾探测系统、雨淋阀、管网、报警系统、供水设施等。特点：雨淋阀后的管道平时为空管，火灾发生时管道内给水是通过火灾探测系统控制雨淋阀来供给，雨淋阀开启后被保护区内所有喷头一起喷水，出水量大，灭火及时。适用：火灾蔓延速度快、危险性大的建筑或部位。,6.水幕系统 组成：水幕喷头、雨淋阀、供水设施、管网、探测和报警系统 特点：水幕将防火隔断物冷却提高其耐火性能（防护冷却水幕）；阻止火焰穿过建筑物门、洞开口防止火势蔓延（防火分隔水幕）。适用：防火隔断、防火分区及局部降温。7.水喷雾灭火系统 特点：水雾喷头把水粉碎成细小水雾均匀喷射到被保护物表面，雾滴在火场汽 化冷却，水蒸气隔绝空气，同时乳化、稀释作用实现灭火。适用：扑灭可燃液体火灾、电器火灾。,三、系统主要组件1.喷头 闭式喷头（图3.3.6）热敏元件：玻璃球和易熔合金喷头 溅水盘：直立型、下垂型、边墙型、吊顶型、普通型 开式喷头（图3.3.7）：开启式喷头、水幕喷头、喷雾喷头 喷头口径：10、15、20mm 喷头动作温度：tt环30,水幕喷头,水雾喷头,三、系统主要组件 2.报警阀 作用：开启或关闭管网的水流，传递控制信号至控制系统并启动水力警铃直接报警；防止管网中的水倒流至水源。类型：湿式、干湿、干湿式和雨淋式（图3.3.8）规格：DN50 DN200,湿式报警阀,雨淋阀,3.水流报警装置 水力警铃：湿式系统，报警阀附近（其连接管不宜6m）水流指示器：位置：湿式系统，各楼层的配水干管或支管上（图3.3.9）作用：报告火灾发生的层数或区域。压力开关：垂直安装于延迟器和水力警铃之间的管道上 4.延迟器 位置：报警阀和水力警铃之间，30s的延迟；作用：防止由于水压波动引起报警阀开启导致误报。,5.末端试水装置 作用：打开排水阀门相当于一个喷头喷水，可观察到水流指示器和报警阀是否正常工作。压力表可测量系统水压是否符合规定要求，排气阀用来排除管道中的气体。位置：安装在系统管网末端，管径为DN25mm。由排水阀门、压力表、排气阀组成。6.火灾探测器 类型：感烟、感温探测器。位置：火灾探测器布置在房间或走道的天花板下面。其数量应根据探测器的保护面积和探测区面积计算而定。,四、喷头及管网布置1喷头布置形式：正方形布置时（见附图）：A2Rcos45 长方形布置时：菱形布置时：注：喷头与边墙的距离不应超过B/2。同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距，见附录3.3。一个报警阀控制的最多喷头数，见附录3.5。,2管网布置（见附图）枝状：侧边末端进水、侧边中央进水轻危险级环状：中央末端进水、中央中心进水中/严重危险级格栅状：严重危险级 规范：配水管道的工作压力1.2MPa；配水管道的布置应使喷水管入口的压力均衡。轻、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.4MPa。配水管两侧每根配水支管控制的标准喷头数，轻、中危险级8个，严重危险级6个。,一、设计计算要求1设计基本参数民用建筑和工业厂房设计基本数据 注：系统最不利点喷头处喷头的工作压力不应低于0.05MPa；净空高度8m。危险等级举例见喷规（2005版）附录A，或教材396附录3.6。,二、计算方法,1.作用面积法1）系统作用面积的确定（见附图）最不利作面积宜采用正方形或长方形，当采用长方形布置时，其长边应平行于配水支管，边长不宜小于作用面积平方根的1.2倍，即：式中：F最不利作面积，m2；L最不利作用面积长边边长，m；B最不利作用面积短边边长，m。最不利作用面积的通常在水力条件最不利处。,2）喷头的流量 3）系统的设计流量,设计流量的计算应注意以下几点：保证任意作用面积内的平均喷水强度不低于规定值。最不利点处作用面积内的任意4只喷头围合范围内的平均喷水强度，轻危险级、中危险级不应低于的规定值的85%；严重危险级和仓库危险级不应低于规定值。设计流量的校核：式中 QS 系统设计流量（L/s）；QL 理论秒流量，QL=qpF/60（L/s）。当建筑物内设有多种类型的系统，或有不同危险等级的场所，系统的设计流量应按各类型系统及不同危险等级场所设计流量的最大值确定。,4）管道水头损失（1）流速 管道的设计流速v5m/s，个别情况下配水支管设计流速v10m/s。系统管径DN25mm。（2）沿程水头损失 式中：h沿程水头损失，MPa；i每米管道水头损失（水力坡降），MPa/m，查表或计算；di管道的计算内径，m；V管道内的平均流速，m/s；,（3）局部水头损失 当量长度法或取沿程水头损失的20%；5）水泵扬程或系统入口的供水压力 式中：H水泵扬程或系统入口的供水压力，MPa；h管道沿程与局部水头损失的累计值（MPa），湿式报警阀取值0.04MPa，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心线之间的高差，MPa。,6）减压计算 轻、中危险级系统中各配水管入口的压力，应经水力计 算确定，并均不宜大于0.40MPa。（1）减压孔板 应设在DN50水平直管段，前后管段长度均该管段直径5倍；孔口直径设置管段直径的30，且20mm；应采用不锈钢板材制作。水头损失计算见3.4.8式（2）节流管 直径宜按上游管段直径的1/2确定；长度1m；节流管内水的平均流速20m/s。水头损失计算见3.4.9式,减压孔板,7）作用面积法管道水力计算步骤（1）布置喷头，初定管径（根据喷头数确定）；（2）选定自动喷水灭火系统中最不利作用面积的位置；（3）确定最不利喷头压力H1，计算该喷头出水流量：（L/s）（4）计算系统设计流量：（假定各喷头流量相等）（5）计算理论设计流量，校核设计流量 校核设计流量是否满足：（6）计算作用面积内平均喷水强度，并进行强度校核；,（7）计算最不利点处作用面积内任意4个喷头围合范围内的平均喷水强度，并校核是否满足规定。（8）计算管路压力损失计算（9）喷淋泵的选择例题：某综合楼地上7层，最高层喷头安装标高23.7m，喷头流量特性系数80，喷头出压力为0.1MPa，设计喷水强度为6L/(min.m2)，作用面积为160m2，形状为长方形，作用面积内喷头数共15个，布置形式见附图所示，按作用面积法进行管道水力计算。,选择最不利位置，划出作用面积（见附图）。最不利点处作用面积选择矩形，其长边应平行配水支管，其长度不宜小于作用面积平方根1.2倍，即：实际作用面积为172.8m，共布15个喷头。每个喷头流量：作用面积内的设计秒流量：理论流量：校核QS与Qi：故符合要求。,作用面积内平均喷洒水强度 校核最不利点处作用面积内任意4个喷头围合范围内的 平均喷水强度不小于规定值的85%。F4（1.6+3.2+1.6）（1.8+3.6+1.8）46.08m2 q4q/（F4/4）=80/（46.08/4）6.94L/（minm2）q4 规定6.0 L/（minm2）从系统最不利点开始进行编号（节点包括作用面积内及以后管段喷头处，管道分支连接处及变径处），直至水泵处。从节点1开始，直至水泵吸水池为止，进行水力计算。h=1.2(25+22+49+40+16+8+5+7+4+2+8)+20=240.8kPa 计算管路压力损失计算，水泵选择。H240.8100（23.7+2）10597.8kPa,2.特性系数法 从系统最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的压力、喷水量和管段的累积流量、水头损失，直到达到设计流量为止。在此之后的管段，流量不再增加，仅计算沿程和局部水头损失。喷头的特性系数确定后，便可由喷头处的水压求得喷头的出流量。支管尽端喷头1，为整个系统的最不利点，在规定的工作水头H1作用下，其出流量为：,喷头2的出流量为：喷头3、4的出流量，同理为：45管段流量为：Q4-5=q1+q2+q3+q4节点5处水压为：H5 H4+h4-5节点5无出流量，故：Q5-6=Q4-5节点6处水压为:H6H5+h5-6,以支管末端点a为最不利点，按规定的工作水头，以支管相同的方法对支管进行计算，得H6 及Hd6 Qd6为在H6作用下的通过支管的流量。管系特性系数Bg的求定：Bg值为管系的输水特性。当管系在另一水压作用下时，即可由已知之Bg值求算出此时管系的流量：,支管的特性系数为：节点6接出支管，在水压H6作用下，通过该点流量为：,修正系数为:,由于支管与支管水力情况相同 因此：，Bg=Bg。将此关系式代入上式得：其后各段，依次逐段进行流量调整，直到管段累计流量达到设计流量为止。,附图1 消防卷盘布置,1卷盘供水管；2卷盘摇臂；3卷盘主体；4箱壁；5阀门；6普通消火栓；7水枪喷嘴；8软管,附图2 直接给水方式,1进水管；2水表；3旁通管及阀门；4水平干管；5消防竖管；6消火栓；7阀门,附图3 单设水箱给水方式,1进水管；2水表；3旁通管及阀门；4室内消火栓；5消防竖管；6水平干管；7水箱；8阀门,附图4 水泵水箱给水方式,附图5 串联分区消防给水方式,附图6 并联分区消防给水方式,附图7 水枪的垂直射流,附图8 消火栓布置间距,附图9 湿式自动喷水灭火系统,附图10 喷头布置,附图11 R值计算,附图12 喷水管网几种布置,附图13 作用面积法,附图14 喷水系统计算用图,