自动喷水灭火系统的设计

自动喷水灭火系统的设计、安装、调试、检测与验收［作者：佚名来源：中国消防在线点击数：114更新时间：2007-3-23文章录入：BLUE］【字体：】4．3．1自动喷水灭火系统的设计自动喷水灭火系统的设计，应根据不同用途的建筑物火灾时燃烧特性，确定其火灾危险等级，再根据建筑物的重要性、环境影响因素及装修要求等，选择不同的自动喷水灭火系统类型和组件，使系统的设计既安全可*，又经济合理、技术先进。一、建筑物火灾危险等级的划分轻火灾危险级建筑物，一般是该建筑或建筑物一部份(包括建筑内的贮存的物质)，可燃物较少，可燃物燃烧速度和发热量相对较低。如展览楼的展览厅，体育馆和公堂的观众厅、贮藏室、贵宾室等公共场所，剧院的化妆室、道具室等公用房。中火灾危险级建筑物，一般指下列建筑物或建筑物的一部分，即建筑物内存放或生产的可燃物数量为中等，可燃物燃烧速度和发热量也为中等，火灾初期不会引起剧烈燃烧的建筑物。如纺织厂的清花间、开包间和梳棉间，木材厂的制材和制品加工房，服装加工厂的服装加工车间等；一类高层民用建筑的观众厅、营业厅、展览厅、多功能厅、餐厅和办公室等，电视塔楼餐厅、嘹望层和办公用房；百货商店的营业厅、库房及国家级文物保护单位的重点木结构建筑，贮存难燃物品的高架仓库、无窗厂房、地下建筑等。严重火灾危险级，一般是指火灾危险性大，且可燃物品数量大，燃烧速度快，发热量高，火灾时会引起猛烈燃烧并可能迅速蔓延的建筑物或建筑物一部分。如硝化棉、喷漆棉、火胶棉、塞璐珞，硝化纤维仓库；剧院的舞台、演播室和电视摄影棚；液化石油气的灌瓶间和贮瓶间；塞璐珞及泡沫橡胶生产加工厂等。二、基本设计数据的确定建筑物的火灾危险等级划分确定后，就要确定该类建筑物喷水灭火系统的基本设计数据。基本设计数据通常包括喷水强度、作用面积、喷头动作数、每只喷头保护面积、最不利点处喷头压力以及理论供水量等。喷水强度是喷水灭火系统设计最重要的控制数据，不同火灾危险等级的建筑物，喷水强度也不同。我国《自动喷水灭火系统设计规范》规定轻火灾危险级的建筑物的喷水强度为3L／min．m2；中火灾危险级建筑物喷水强度为6L／rain．m2；严重火灾危险级建筑物喷水强度为10—15L／rain．m2。作用面积，即喷水灭火系统允许喷水最大面积，在这个面积内，喷水强度、喷水的均匀性能得到保证。作用面积的大不主要是根据建筑物燃烧特性(包括建筑物内贮存的可燃物)、可燃物多少及燃烧时间等因素来制定的。我国喷水灭火系统设计规范中轻级、中级、严重级分别为180m2、200m2、300m2。喷头动作数和作用面积是紧密相关的，选定了喷头，确定了作用面积，也就知道喷头最大动作数了。最不利点处喷头压力一般情况为0．IMPa，最低不得小于0．05MPa，这主要是根据喷头特性和喷水强度要求决定的。在设计时，决定了最不利点处喷头压力，就要按这一压力下每只喷头的保护面积(符合喷水强度)计算全部作用面积内应配置的喷头数。为了保证作用面积内每个喷头的流量、压力限定在一定的允许偏差范围内，管网管径要有所变动，必要时还要力口设节流管、减压孑L板或比例减压阀，以防在规定时间内的给水量，在限定时间还未到就喷完。理论用水量和设计用水量。理论用水量，即喷水强度乘作用面积再乘灭火时间，这个乘出来的数值是理论值。实际上，每个喷头的喷水量不可能完全一样，因为有个偏差范围，再加上其他水量损失因素，所以理论用水量必须乘一个系数，一般取1．15—1．3，即设计用水量应为理论用水量乘1．15—1．3倍。三、选定给水源自动喷水灭火系统的水源可分为有限水源和无限水源，有限水源一般指限定了的水源，无限水源则是不限定的水源。(一)有限水源有限水源指压力水箱、高位水箱等定量水源。一般用于轻火灾危险级建筑物，允许设置的喷头数不超过1000个，每一保护区的喷头数不超过100个。(二)无限水源无限水源指城市自来水管网、容量足够喷水灭火系统一次灭火用水量的高位水箱和水池、消防泵给水装置(包括城市自来水管网、加压送水设备、中间水箱)。无限水源可用于轻火灾危险级和中火灾危险级建筑物，当用于轻火灾危险级建筑物时，允许设置的喷头数不超过2000个，每一防护分区的喷头数不超过500个；当用于中火灾危险级建筑物时，允许设置的喷头数不超过1000个，每一防护分区喷头不超过500个。用一个无限水源和一个有限水源联合给水时，可用于任何火灾危险等级的建筑物，但允许设置的喷头总数不超过5000个。采用两个无限水源和一个有限水源联合供水的喷水灭火系统，允许设置的喷头总数不超过10000个。采用两个无限水源和两个有限水源供水的喷水灭火系统，允许设置的喷头总数为20000个。压力水箱设置要求。压力水箱必须设在喷头布置的中心处或设在喷水保护的建筑物内易于接近的房间，该房间必须无可燃物，结构构件必须达到规定的耐火等级要求，且与其他房间设有防火隔断措施。另外，压力水箱设置房间还应有防冻和避免水箱受机械损伤的措施。当压力水箱作单独水源向喷水系统供水时，水箱容量不得小于15m3，水箱充水充气必须自动化。当水箱作双水源中一个水源向喷水灭火系统供水时，水箱内必须保护一定的水量，即轻火灾危险级建筑物为7．5m3；中火灾危险级和严重火灾危险级为15m3。水箱充水管和充气管上必须配有一个止回阀，其位置应尽量*近水箱。水箱充水管一般不得小于Φ40mm，充气管不得小于Φ20mm。水箱充水时，水流量不得低于6m3／h；充气时，气流量不得低于25m3／h。充水压力管道上必须装一个压力表。喷水灭火系统消防泵不得用于向压力水箱充水。压力水箱上必须配置一对压力表和一个液位计，液位计必须采取适当的保护措施，防止玻璃管受机械损伤。液位计两端应配活塞，只有在测量水位时才能将活塞打开。压力水箱必须有能够承受水箱工作压力和能持续使用两年以上的防腐保护措施。压力水箱内的空气比例不能低于水量的三分之一。水箱内最低气压由下列因素决定：1．水箱内气压的比例；2．水箱内的水全部排出后，水力计算时，保证喷头最低压力；3．水箱底部与最高喷头几何高差。高位水箱(或水池)设置要求。高位水箱系指通过一根专用给水管与喷水灭火系统相连的贮水器。高位水箱的测量高度必须满足喷水灭火系统工作压力。高位水箱可作为有限水源或无限水源。当高位水箱的水量能满足喷水灭火系统全部工作时间用水时，可视作无限水源。作有限水源时，高位水箱内必须保持的最低水量应符合现行规范要求，也可参考下列数值：轻火灾危险级建筑物时15m3；中火灾危险级建筑物时30m3；严重火灾危险级建筑物时40m3；高位水箱必须保证在任何时候都能提供喷水灭火系统所需的水量。高位水箱必须装一根直径能满足要求的溢流管，安装液位计。高位水箱还必须有防腐保护措施。消防泵给水装置应设在喷水灭火系统的中心处或设在喷水灭火系统建筑物的房间内。消防泵房建造结构、构造及装修材料等应符合防火设计要求。消防泵房还必须设有良好的通风装置，室温不得低于5℃，且也不得高于40℃。泵房内设有柴油发电机组作备用电源时，室温不得低于15℃，且燃烧时产生的废气必须排至室外。喷水灭火系统的消防泵必须有直接启动装置，泵上须配有两个可检查的接触开启装置，如按钮开关、压力开关等。消防泵须设吸水或引水设备。当泵吸水管内出现最低水位时，即使泵以设计能量运转也不会出现负压，应另设引水装置；当泵以设计能量运转时，如果在上水位与最低水位之间出现负压，应设置吸水设备。在消防泵以设计能量运转和出现最低水位情况下，吸水管内负压不得超过0.04MPa；当泵以设计能量运转时，吸水管的流速不得超过2.5m／s。喷水灭火系统采用的消防泵必须根据水力计算结果来选择，即泵的流量不得小于设计供水量，扬程应满足最不利点喷头压力要求。消防泵的充水装置应设在泵的上方，且能自动充水的水箱。水箱必须通过一根管道与泵的压力管相接，并在管道上紧*泵的地方装一个止回阀。水箱必须保证吸水管内任何时间都充满水。充水水箱必须配一个浮球阀以保证水箱自动充水。充水水箱与充水管道的尺寸不得小于下列规定：用于轻火灾危险级建筑物，充水水箱最低充水量为0．1m3／h，充水管道最小直径为32mm；用于中火灾危险级和严重火灾危险级的建筑物，充水水箱最低充水量为0．5m3／h，充水管道最小直径为50mm。每套喷水灭火系统消防泵装置都必须配有一根备用排水管，以避免在泵装置发生故障及喷水灭火系统需水量很小的情况下(只开启少量喷头)损坏泵。备用排水管的管径应根据水力计算确定。当泵的实际出流量等于允许的输出量时，备用排水管必须保证其排水量不低于允许输出量的2％。如果排出的水量超过允许输出水量的2％，在安装设备时必须考虑到这部分水量。每台喷水灭火系统用泵都必须有单独的引水管或吸水管。在双水源或多个水源情况下，喷水灭火系统用泵必须有选择地由各水源分别供水。当泵装置直接由自来水管网供水时，喷水灭火系统用泵的附近应有一根旁通管。当喷水灭火系统的输水量为额定值时，自来水管网内的压力不得降到0．05MPa以下。消防泵的吸水管与出水管上都必须分别装一个适当的压力表。泵的出水管上还必须接一条试验用管道，其位置应在止回阀前面。试验管的直径必须保证在泵以设计输水量1．2倍的能量试验运转时，最大流速不超过12m/s。中间贮水池和蓄水池的要求。喷水灭火系统的中间贮水池(高层建筑分区供水时用的较多)和蓄水池可用钢结构或钢筋混凝土结构，可安装在空中或地下，对这类水池有如下几点要求。1．蓄水池的水容量能供喷水灭火系统所需全部用水。水池大小应根据水力计算得出的实际用水量与喷水灭火系统最低工作时间来确定。2．中间水池的容量当作有限水源时，用于轻火灾危险级建筑物，水池容量不小于5m3；用于中火灾危险级建筑物，水池容量不小于20m3；用于严重火灾危险级建筑物，水池容量不小于70m3。3．水池要有防腐防冻措施。地下水池必须配一条内径不小于100的通风管，其位置应高出水平面，通风管必须采取适当保护措施，防止受污染和被堵塞，必须保证避免日光透过通风管照入水池内。室内水池应有通风和采暖设备，防止形成过量的冷凝水。4．水池自动充水必须由两个以上不由外部电源供电的供水系统来完成。水池进水管上应按水流方向设一个止回阀和污泥杂质固液分离机，分离机前后都必须装压力表，以检查分离工作情况。5．水池上应有易读的水位标记，必要时还得装一根溢流管；6．水池应设清洗排放管，以便检查清洗水池。四、自动喷水灭火系统的设计计算(一)喷水灭火系统的设计计算喷水灭火系统的设计包括建筑物火灾危险等级的划分、基本设计数据的确定、组件选择及水源设计与确定等。上述内容前面的章节都已介绍了，这里主要介绍管网布置与水力计算。1.管网①喷水灭火系统的管网，由直接安装喷头的配水支管、向配水支管供水的配水管、向配水管供水的配水干管以及总控制网向上(向下)的垂直立管组成。立管主要用来联接楼层间管网和配水管与配水支管。立管与配水管之间的连接方式有四种：即中央中心型给水，测边中心型给水，中央末端型给水和侧边末端型给水。一般情况下，不同火灾危险等级下，不同管径，不同材质的管了可安装的喷头数量如表4—4—10。表4—4—10不同管径的钢管允许安装的喷头数铜管允许安装的喷头数多于上表数值。2．设计流量和管道水力计算(1)自动喷水灭火系统设计秒流量的计算，根据资料有下列几种计算方法：①我国《给排水设计手册》介绍的方法。即从系统设计最不利点的喷头开始，沿程计算各喷头的压力、流量和管段的累计流量、水头损失，直到管段累计流量达到设计流量为止；在此以后的管段中流量不再增加，仅计算沿程和局部水头损失。此计算方法的特点是：在系统中除最不利点喷头处的任一个喷水量或任意四个相邻喷头的平均喷水量均超过设计要求。②英国“自动喷水装置规定”中规定的严重危险级系统和雨淋、水幕系统的计算方法为：从水力计算角度确定系统上最不利工作面积的位置，此工作面积的形状尽可能做成正方形，其一边以配水支管为界，并计算出带有同时作用的喷头的配水支管数；配水管计算应保证最不利工作面积内的最小喷水强度，喷水强度计算是按一个正方形或平行四边形(当喷头为交错排列时)角上的任意四个喷头的总喷