消火栓系统设计实例

第三章消火栓系统设计工程概况XX工程为某校教学楼，平面图形状为条形，长为60.4m，宽为16.8m，共十一个教室，每层的建筑面积大于1000mm2。建筑高度为18.6m，层数为6，层高为3.1m，该建筑线条明凇，造型大方，符合当代建筑要求。该工程为独立及条形基础，结构为砖混结构，设计使用年限为70年，耐火等级为二级3.1室外消火栓系统设计在低压消防给水系统中，室外消火栓是供消防车取水进行灭火的供水设备；在高压和临时高压消防给水系统中，室外消火栓是直接接出水带、水枪进行灭火的设备。3.1.13.1.13.1.13.1.1室外消火栓的类型1．按设置条件，室外消火栓分为地上式和地下式消火栓（1）地上式消火栓地上式消火栓大部分露出地面，具有目标明显、易于寻找、出水操作方便等特点，适用于气温较高地区。但地上消火栓容易冻结、易损坏，在有些场合妨碍交通，容易影响市容。在我国南方地区宜采用地上消火栓。地上消火栓是由本体、进水弯管、阀塞、出水口和排水口组成。目前地上消火栓有两种型号，一种是SS100，另一种是SS150。3.1.23.1.23.1.23.1.2室外消火栓的布置设置室外消火栓的主要目的就是为了在火灾时接消防车取水进行灭火，所以室外消火栓将采用低压消火栓系统。1．室外消火栓的数量根据《高规》第7.2.2条，高层建筑室内、外消火栓的用水量不应小于表3-1的规定。3-1消火栓给水系统的用水量高层建筑类别建筑高度（m）消火栓用水量（L/s）每根竖管最小流量（L/s）每支枪最小流量（L/s）室外室内普通住宅≤5015101055015201051.高级住宅2.建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1000m2的商业楼、展览楼、综合楼、财贸金融楼、电信楼3.建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1500m2的商住楼4.中央和省级广播电视楼5.网局级和省级电力调度楼6.省级邮政楼、防灾指挥调度楼7.藏书超过100万册的图书馆、书库8.重要的办公楼、科研楼、档案楼9.建筑高度超过50m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等≤503030155503040155该设计建筑每层建筑面积超过1000m2办公楼，所以本建筑的室外消火栓的用水量为30L/s。根据《高规》第7.3.67.3.67.3.67.3.6条的规定：室外消火栓的数量应按本规范第7.2.27.2.27.2.27.2.2条规定的室外消火栓用水量经计算确定，每个消火栓的用水量应为10101010～15L/s15L/s15L/s15L/s，根据下面的公式可计算出室外消火栓的数量。Ｎ＝Ｑ／（10～15）式中：N——建筑室外消火栓数量，个；q——建筑室外消火栓用水量，见表3-2规定的用水量，L/s；10~15——每个室外消火栓的计算流量，L/s。重要建筑室外消火栓用水量30q=L/s，故Ｎ＝Ｑ／（10～15）＝３０／（10～15）＝２－３个根据计算结果将设置3个室外低压地上式消火栓。3.2室内消火栓系统设计3.2.13.2.13.2.13.2.1系统组成及主要设施室内消火栓给水系统由水枪、水带、消火栓、消防水喉、消防管道、消防水池、水箱、增压设备、和水源等组成。当室外给水管网的水压不能满足室内消防要求时，应当设置消防水泵和水箱。室内消火栓给水系统的主要设施：（1）室内消火栓设备消火栓设备是由消火栓、水带、水枪和有玻璃门的消火栓箱组成。设置消防水泵的系统，其消火栓箱应设启动水泵的按钮。水枪一般采用直流式，喷嘴口径有13131313、16161616、19mm19mm19mm19mm。喷嘴口径13mm13mm13mm13mm水枪配50mm50mm50mm50mm水带，16mm16mm16mm16mm水枪可配50mm50mm50mm50mm或65mm65mm65mm65mm水带，9mm9mm9mm9mm水枪配65mm65mm65mm65mm水带。水带有麻织、化纤之分，口径一般为直径50mm50mm50mm50mm和65mm65mm65mm65mm。水带长度有15151515、20202020、25252525或30m30m30m30m四种。长度确定根据水利计算后选定。重要建筑水带长度不应大于25m25m25m25m。室内消火栓有单出口和双出口之分，均为内扣式接口的球形阀式龙头。单出口消火栓直径有50mm50mm50mm50mm和65mm65mm65mm65mm两种，双出口消火栓直径为65mm65mm65mm65mm。每支水枪最小流量≮2.5L/s2.5L/s2.5L/s2.5L/s时可选用直径50mm50mm50mm50mm消火栓，最小流量≮5L/s5L/s5L/s5L/s时，宜选用65mm65mm65mm65mm消火栓。该建筑室内消火栓口径应选65656565mm。（２）水泵接合器水泵接合器一端由室内消火栓给水管网底层引至室外，另一端进口可供消防车或移动水泵加压向室内管网供水。当室内消防泵发生故障或室内消防用水量不足时，消防车从室外消火栓、消防水池或天然水池取水，通过水泵接合器将水送至室内管网，供室内火场灭火。这种设备适用于消火栓系统和自动喷水灭火系统。水泵接合器有地上式、地下式和墙壁式3333种。其接口为双接口，每个接口直径为65mm65mm65mm65mm及80mm80mm80mm80mm两种，它与室内管网的连接管直径不应小于100mm100mm100mm100mm，并应设有阀门、止回阀和安全阀。（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，该根据建筑物的性质和使用要求经技术、经济比较后确定。（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很重要的作用，水箱应设置在建筑物一定的高度位置，采用重力流向管网供水，经常保持消防给水管网中有一定的压力。重要建筑和高度超过50m的高层建筑，宜设置两个水箱（并联），以备检修或清时仍能保证火灾初期消防用水。当室内消防用水量超过25L/s，经计算水箱的消防贮水量超过18m3时，仍可采用18m3。高层建筑的消防水箱的消防贮水量，一类建筑（除住宅）不应小于18m18m18m18m3333，二类建筑（除住宅）和一类建筑的住宅不应小于12m12m12m12m3333，二类建筑的住宅不应小于6m6m6m6m3333。消防水箱设置在低层和多层建筑的最高部位；建筑高度不超过100nn100nn100nn100nn的高层建筑，水箱高度保证建筑物最不利消火栓静水压力不小于0.07MPa0.07MPa0.07MPa0.07MPa。（7）消防水泵在临时高压给水系统中，灭火时消防水泵保证建筑消防给水系统内所需水压和水量。消防水泵宜与其他用途的水泵一起布置在同一个水泵房内，水泵房一般设置在建筑物的底层。水泵房应有直通安全出口或直通室外的通道，与消防控制室应有直接的通讯设备。设有两台或多台消防泵的泵站，应有两条以上的消防泵出水管与室内管网连接。3.3设计计算1．消火栓的布置间距（1）消火栓保护半径：dRcLh=+=25×0.9+3=25.5m式中c——水带展开时的弯曲折减系数，一般取0.8～0.9；dL——水带长度；h——水枪充实水柱倾斜45°时的水平投影长度，对一般建筑（层高3～3.5m）由于净高的限制，一般按h=3m计算；对于层高大于3.5m的建筑，sin45mhH=�；（mH：水枪充实水柱长度，m）。（2）消火栓布置间距：222SRb=−=2×（25.52-232）1/2=22m式中S——消火栓间距，m；R——消火栓最大保护半径，m；b——消火栓最大保护宽度？，mmmm因为建筑总长为60.4m，所以每层需要3个消防栓2．消火栓口所需水压xhH由下式计算：xhH=qH+dh=16.9+2.91=19.81mH2O式中xhH——消火栓口压力，mH2O；qH——水枪喷嘴造成某充实水柱所需要的水压，mH2O；dh——水流通过水龙带的损失，mH2O。（1）消火栓水枪喷口所需水压1fmqfmHHHααϕ=−=12×1.21/（1-12×1.21×0.0097）=16.9mH2O式中ϕ——与水枪喷口直径fd有关的系数，按实验得：30.25(0.1)ffddϕ=+，其值列入表3-2；mH——充实水柱高度，mH2O；fα——实验系数，41.1980(0.01)fmHα=+，其值列入表3-3。表3-2系数ϕ值fd131619191919ϕ0.01650.01240.00970.00970.00970.0097表3-3系数fα值mH/mH2O68101212121216fα1.191.191.201.211.211.211.211.24（2）消火栓水龙带水头损失根据建筑消火栓给水系统要求（见表3-3）：该建筑的室内消火栓的消防水量不得小于30L/s，需3股射流，每股射流流量不小于10L/s，水枪射出的充实水柱长度Sk（mH）≮10m，采用直径D=65mm、L=25m麻织水带。为满足设计要求由表3-7可得应选喷口直径为19mm水枪，充实水柱的长度为12m，水枪喷口直径qH=16.9m，喷口射流量xhq=5.2L/s采用直径65mm的麻织水带，查表3-8得zA=0.00430，取xhq=5.2L/s水带水头损失按下式计算：2dzdxhhALq==0.00430×25×5.22mH2O=2.91mH2O式中dh——水带沿程水头损失，mH2O；dL——水带长度，m；zA——水带阻力系数，见表3-4。表3-4水带阻力系数zA值水带材质水带直径/mm麻织衬胶5065800.015010.006770.004300.001720.001500.00075（3）水枪喷口射流量水枪喷口射出的流量与喷口压力之间的关系，可用下式计算：xhqqBH==(1.557×16.9)1/2≈5.2L/s式中xhq——水枪喷口的射流量，L/s；qH——水枪喷口造成某充实水柱所需要的压力，mH2O；fd——水枪喷口直径，mm；µ——流量系数，采用1.0µ=；B——水流特性系数，与水枪喷口直径有关，见表3-5。表3-5特性系数B水枪喷口直径/mm13161922B0.3460.7931.5572.836为简化计算，可查得131619fd=、、mm时，不同充实水柱长度、水枪喷口处的压力及实际流量，从而方便计算。表3-6mH—qH—xhq技术数据充实水柱长度/m水枪喷口直径131619qH/mH2Oxhq/（L·s-1）qH/mH2Oxhq/（L·s-1）qH/mH2Oxhq/（L·s-1）68101214168.111.214.919.123.929.51.72.02.32.62.93.27.810.714.117.721.826.52.52.93.33.84.24.67.710.413.616.920.624.73.54.14.55.25.76.23．给水管网管径和水头损失计算（1）管径的确定根据给水管道中设计流量，按下列公式计算可确定管径：4QDvπ=式中Q——管道设计流量，m3/s；D——管道的管径，m；v——管道中的流速，m/s。通过计算管段的流量，再确定流速可求得管径。消火栓给水管道中的流速宜采用1.4～1.8m/s，不宜大于2.5m/s。取=1.8L/s，由公式确定消防立管的管径，3415.6101.8Dπ−××=×=105mm，根据消防竖管管径规格要求选择直径为100mm的竖管，则实际流速为1.27m/s。（2）沿程水头损失表3-7局部阻力系数部件名称阀门突阔管段突缩管段R/d=1的90弯管R/d=0.5的90弯管三通阻力系数3.5（A2/A1-1）2（1-A2/A1）×0.50.2461.00.9消火栓给水系统水力计算草图如图3-1所示，按枝状管路计算。43