第4章 建筑消防给水

第四章建筑消防系统§4-1建筑消防概述建筑消防分类：1、按建筑高度分：低层建筑消防高层建筑消防2、按消防设备分：消火栓系统自动喷洒灭火系统卤代烷灭火系统二氧化碳灭火系统泡沫灭火系统1．消防给水系统消火栓给水系统；自动喷水灭火系统。2．固定灭火装置固定灭火装置有以下四种。（1）卤代烷灭火系统。（2）二氧化碳(CO2)灭火系统。（3）蒸气（水蒸气）灭火系统。（4）氮气灭火系统。4－1消火栓给水系统及布置一、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、建筑内消火拴给水系统组成1.水枪喷嘴口径：与水龙带接口：用快速螺母连接。2.水龙带DN50mm，DN65mm麻质：抗折叠，质轻，水流阻力大橡胶：易老化，质重，水流阻力小3.消防水喉——小口径拴25mm，喷嘴，φ6~8mm，L=20，25，30m4.消火栓内扣式快速连接螺母+球形阀，单出口、双出口DN65，DN50配置：消火栓DN65，水枪φ19或φ16，φ65水带。消火栓DN50，水枪φ16或φ13，φ50水带。消防软管卷盘φ19或φ25，长30m，φ6水枪。选用：室内消防水量qxh10L/s，消火栓DN50；qxh≥10L/s，消火栓DN65。5．消火栓箱内置：消火拴、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的装置。组成：闸门、安全阀、止回阀、消防水泵结合器接口。形式：地面、地下、墙壁式。设置点：便于消防车接管供水地点；周围在15~40m范围内有消防水池或室外消火栓。7．消防给水管网环状；低层：生活、消防共用系统；高层：独立系统。8．消火栓系统加压贮水设备初期火灾用水(10分钟)贮水：水箱，气压给水装置。消防水池设置条件：①市政给水管道或天然水源不能满足消防用水量；②市政给水管道为枝状或只有一条进水管（二类居住建筑除外）。消防贮水可与生活贮水合用，但应有消防用水不被动用技术措施。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。三、给水方式1.直接给水方式2.单设水箱给水方式3.水泵水箱联合给水方式四、室内消火栓的布置1.设有消防给水的建筑物，其各层均应设置消火栓。2.栓口拴口距地面1.10m。3.设在明显、易于取用的地点(走廊、楼梯间、大厅入口处)；4.大空间或大房间消火栓应首先考虑设置在疏散门附近，不应设在死角位置。5.消防电梯前应设消火拴，6.建筑屋顶应设一个装有压力显示装置的检验用消火栓，7.高级旅馆、重要的办公楼、一类建筑的商业楼、展览楼、综合楼等和建筑高度超过100m的其他建筑，应设消防卷盘。8.消火栓间距，（见附图1）可按下式计算：9.保护半径间距通过计算确定水枪射流上倾角按45°计。10．水枪充实水柱长度应通过计算确定，一般Hm≮7m，不超过100m的高层建筑，Hm≮10m；建筑高度超过100m的高层建筑，Hm≮13m。11．在临时高压消防给水系统的每个消火栓处，应设直接启动消防水泵的按钮。五、室内消火栓给水管网1.室内消火拴个数大于10个，且室外消防水量大于15l/s，室内消火栓给水管道应为环状。2.环状管网的进水管应为二条。3.7～9层的单元式住宅和8层的通廊式住宅，室内消火栓给水管道可为枝状。4.多层建筑中超过6层的塔式和通廊式住宅、超过5层或体积10000m3的其他民用建筑、超过4层的库房，当室内消防竖管≥2条时，至少每两根竖管成环。5.多层建筑的消火栓管道宜独立，高层建筑的消火栓管道应独立设置。6.阀门设置便于检修和使用安全。阀门关闭后，同层停止使用的消火栓≯5个。7.水泵接合器周围有15~40m内有室外消火拴或消防贮水池；8.水泵接合器数量按室内消防水量及每个接合器流量经计算定，每个接合器10~15l/s。4-3建筑内消火拴系统计算一、栓口所需压力(见附图2)式中：1．求不计空气阻力，理想状态下的射流长度为:式中：实际上，水枪喷嘴及空气都对射流产生阻力，垂直射流高度Hf为：空气阻力为：按水力学管道的沿程损失公式：式中：则：2．水龙带损失式中：3．消防射流量其中：根据水枪口径和充实水柱长度可查出水枪的射流量和枪口压力值。二、消防贮备水量计算1．消防水箱容积：2．消防水池容积：其中：三、消防管网水力计算目的：确定DN和1．选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算，已确定水箱安装高度，选补压设备。2)水泵供水：从水池液面到最不利点求，选泵的扬程。4-3自动喷水灭火系统一、自动喷水灭火系统1.定义：在火灾发生时，能自动打开喷头喷水并同时发出火警信号的消防灭火设施。2.成功灭火率：3.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。二、自动喷水灭火系统类型洒水系统(湿式系统、干式系统、预作用系统)、雨淋系统、水幕系统、水喷雾系统。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）、湿式报警阀、管网及供水设施等。（见附图3）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≮4ºC，且≯70ºC的场所2.干式喷水灭火系统组成：闭式喷头、管道系统、干式报警阀、充气设备供水设施等。特点：在干式报警阀前的管道内充有压力水，报警阀后的管道内充以压力气体（空气或氮气）。适用：环境温度4ºC或70º的场所。3．预作用喷水灭火系统组成：无压气体的管网、自动报警装置、供水设施及探测和控制系统组成。特点：管道中平时无水，呈干式，充以低压压缩空气。火灾发生时，由火灾探测系统或手动开启控制预作用阀,使消防水进入阀后管道，当闭式喷头开启后，即可喷水灭火。适用：建筑装饰要求高，灭火要求及时的建筑物。4．雨淋自动喷水灭火系统组成：火灾探测系统、开式喷头、雨淋阀、管网、报警系统、供水设施等。特点：在雨淋阀后的管道，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：雨淋喷水灭火系统适用于火灾蔓延速度快、危险性大的建筑或部位。5．水幕系统组成：水幕喷头、雨淋阀、供水设施、管网、探测系统和报警系统组成。特点：开式喷头，喷出的水形成水帘状，与防火卷帘、防火水幕配合使用。适用：防火隔断、防火分区及局部降温。6．喷雾系统特点：喷雾喷头，把水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到不在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息以及乳化、稀释的同时作用实现灭火。适用：扑灭可燃液体火灾、电器火灾。三、自动喷水灭火系统的组件1．喷头（1）闭式喷头①易熔合金喷头②玻璃球喷头标准型玻璃球洒水喷头（下垂型、直立型、普通型、边墙型）、装饰型洒水喷头、大保护面积喷头、ESFR（快速响应早期抑制型）喷头。喷头动作温度：高于环境最高温度30℃。(2)开式喷头①开式洒水喷头——无释放机构的洒水喷头。通常用于雨淋系统中。②水幕喷头——喷水形成均匀的水帘状，起阻火、隔火作用。主要用于窗口、檐口和燃烧体构成的墙面，以及对建筑物内设置的玻璃幕墙的防护与冷却。③水雾喷头——在一定压力下，将水流分解为细小水滴，以锥形喷出。（离心式和撞击式两种）2.报警阀作用：开启和关闭水流；传递控制信号至控制系统并启动水力警铃直接报警。类型：湿式、干式、雨淋阀、预作用报警阀。3．水流报警装置（1）水流指示器•作用：报告火灾发生的层数或区域。•原理：管道中水流动，引起水流指示器中浆片随水流而动作，接通延时电路20～30s后，继电器触点吸合发出区域电信号，送至消防控制室。•位置：各楼层的配水管或支管上。（2）水力警铃•原理：报警阀打开消防水源后，具有一定压力的水流冲动叶轮打铃报警。•位置：报警阀附近（其连接管不宜超过6m）。（3）压力开关：•位置：垂直安装于延迟器和水力警铃间的管道上。•原理：在火灾发生时，湿式报警阀开启后，一部分水流经过延迟器进入压力开关的阀体内，开关膜片受压后，触点闭合，电信号输入报警控制箱，发出火灾警报或启动消防泵。4．延迟器•作用：用来防止由于水压波动原因引起报警阀开启而导致的误报。报警阀开启后，水流需经过30s左右充满延迟器后方可冲打水力警铃。•位置：湿式报警阀与水力警铃（或压力开关）之间。5.末端监测装置作用：打开排水阀门相当于一个喷头喷水，即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：原则：满足喷头的水力特性和布水特性要求；设在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀洒水；喷头布置应不超过最大保护面积；均匀洒水并满足设计喷水强度要求。形式：正方形布置(见附图4)喷头间距按下式计算：X＝B＝2R·COS45°式中X——喷头间距，m；R——喷头计算喷水半径，m；喷头与边墙的距离不应超过B/2。长方形布置：2．管网布置（见附图5）报警阀前可枝状、环状。报警阀后枝状、环状和格栅状。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4-4自动喷水灭火系统的计算1．建筑物火灾危险等级轻危险级、中危险级（Ⅰ级和Ⅱ级）、严重危险级（Ⅰ级和Ⅱ级）仓库危险级（Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级）。2．自动喷水灭火系统设计的基本数据民用建筑和工业厂房设计基本数据（见附表1）。3.水力计算的步骤1）判断保护对象的性质、划分危险等级和选择系统。2）确定作用面积和喷水强度。3）确定喷头的形式和保护面积。4）确定作用面积的形状。5）确定作用面积内的喷头数。6）确定第一个喷头的压力和流量。7）计算第一根支管上各喷头流量、支管各管段的水头损失、支管的流量和压力并计算出相同支管的流量系数。8）根据支管流量系数计算出配水干管、各支管的流量和各管段的流量、水头损失；并计算出作用面积内的流量、压力和作用面积流量系数。9）计算系统供水压力，选择水泵。4．水力计算公式1）系统的设计流量2）喷头的出流量玻璃球喷头d=12.7mmHKPamH2OK0.1330.423）水头损失5.水力计算方法1）作用面积法在计算系统流量时，假定作用面积内每只喷头的喷水量相等，均以最不利点喷头喷水量取值，仅包括作用面积内的喷头才计算喷水量。对轻危险级和中危险级建筑物、构筑物的自动喷水灭火系统进行水力计算时，应保证任意作用面积内平均喷水强度不小于表4－2中的规定，最不利点处作用面积内任意4个喷头组成的保护面积内平均喷水强度不应小于表4－2中规定值的85％。计算方法如下：①选择最不利位置，划作用面积（见附图6）。水力计算选择最不利点处作用面积宜选择矩形，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204m，共布20个喷头。②每个喷头流量：③作用面积内喷头洒水量：④理论流量：⑤作用面积内平均喷洒水强度⑥校核作用面积内任意四个喷头的实际保护面积内的平均喷水强度不小于规定值的85%。⑦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。⑧从节点1开始，直至水泵吸水池为止，进行水力计算。管段流量仅计算在作用面积范围内的喷头，作用面积外喷头不计在内。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。以(附图7)为例。①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Ⅰ尽端喷头1