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畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目：某辦公樓消防給排水及滅火系統(tǒng)設(shè)計
專業(yè)：
班級：
姓名：
指導(dǎo)老師：
起訖日期：
V
某辦公樓消防給排水及滅火系統(tǒng)設(shè)計
摘要
在經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展下，高層建筑火災(zāi)的數(shù)量急劇增加，因此，整個建筑的消防安全設(shè)計是否成功直接受高層建筑消防給水設(shè)計的影響。
本設(shè)計是對某辦公樓給排水系統(tǒng)及滅火系統(tǒng)設(shè)計。參照規(guī)范本建筑被規(guī)定為二類高層建筑。室內(nèi)消火栓取直徑為65mm的栓口，19mm的噴嘴直徑，25m長的水帶，材料取膠質(zhì)材料，確定室內(nèi)消防用水量為25.5L/s,通過系統(tǒng)水力計算得到水泵的揚程為80m，選用型號DFW100-250/2/37的消防水泵兩組一用一備。建筑消防水箱的容積為15.3m3，消防水池的容積為183.6m3，水泵接合器的數(shù)量為2個。增壓穩(wěn)壓設(shè)備型號為ZW—I-X-13型。室外消火栓布置3個地上式臨時高壓消火栓。自動噴水滅火系統(tǒng)通過系統(tǒng)水力計算得到系統(tǒng)的設(shè)計流量為21.979L/s，水泵的揚程為77m，選用型號為DFW80-250（Ⅰ）/2/37的噴淋水泵兩組，一用一備。該建筑的消防水箱的有效容積為14m3，消防水池的有效容積為159m3，水泵接合器的數(shù)量為2個。增壓穩(wěn)壓的設(shè)備為ZW(L)-Ⅱ-Z-A型。使用CAD繪制出平面布置圖與系統(tǒng)圖。本設(shè)計具有一定的可行性和科學(xué)性。
關(guān)鍵詞：消防給排水 消火栓系統(tǒng)設(shè)計 自動噴水滅火系統(tǒng) 高層建筑
Design of Fire Water Supply and Drainage System and Fire Extinguishing System for an Office Building
Abstract
With the development of economic construction, the number of fire in high-rise buildings increases sharply. Therefore, the success of the fire safety design of the whole building is directly affected by the fire water supply design of high-rise buildings.
This design is the design of water supply and drainage system and fire extinguishing system for an office building. With reference to the code, this building is designated as a second-class high-rise building. Indoor fire hydrants were selected from the nozzle diameter of 65mm, nozzle diameter of 19mm, and water belt length of 25m. The indoor fire water consumption was determined to be 25.5l /s with the use of gelatinized materials. The pump head was determined to be 80m by hydraulic calculation of the system. The volume of the building's fire water tank is 15.3m cubed, the volume of the fire water tank is 183.6m cubed, and the number of water pump adapters is 2. The model of pressurizing and regulating equipment is ZW - I-X-13. Outdoor fire hydrants are arranged with 3 temporary high pressure fire hydrants on the ground. Automatic sprinkler system through the system hydraulic calculation, the design flow is 21.979 l/s., pump head is 77 m, choose model for DFW80-250 (Ⅰ) / 2/37 of the spray water pump in the two groups, one with a case. The effective volume of the building's fire water tank is 14m cubed, the effective volume of the fire water tank is 159m cubed, and the number of water pump adapters is 2. Pressurization voltage stabilizing device for ZW (L) - Ⅱ - Z - type A. I Used CAD to Draw Plane Layout Drawing and System Drawing. This design has certain feasibility and scientific nature.
Key Words: Water?Supply?and?Drainage; Design of Fire Hydrant System; automatic sprinkler system; High-rise buildings
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
第1章緒論 1
1.1研究背景 1
1.2 國內(nèi)外研究情況 1
1.3本文的設(shè)計意義及設(shè)計技術(shù)路線 2
1.3.1本文的設(shè)計意義 2
1.3.2設(shè)計的技術(shù)路線 2
1.4消防系統(tǒng)給水概況 2
1.4.1消火栓系統(tǒng) 2
1.4.2自動噴水滅火系統(tǒng) 4
第二章消火栓系統(tǒng)設(shè)計 5
2.1室外消火栓的設(shè)計 5
2.1.1確定室外消火栓的給水技術(shù)參數(shù)和消防用水量 5
2.1.2確定室外消火栓的數(shù)量 5
2.1.3確定消火栓的型號 6
2.1.4室外消火栓的布置要求 6
2.2室內(nèi)消火栓的設(shè)計 6
2.2.1系統(tǒng)的組成： 6
2.2.2室內(nèi)消火栓的布置原則 7
2.2.3室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計的基本流程 7
2.2.4室內(nèi)消火栓系統(tǒng)具體涉及內(nèi)容 7
2.3本章小結(jié) 16
第三章自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計 17
3.1系統(tǒng)分類及適用范圍 17
3.2系統(tǒng)的選型 17
3.3系統(tǒng)概述 18
3.4系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的選擇 18
3.5系統(tǒng)組件 20
3.5.1噴頭 20
3.5.2水流指示器 21
3.5.3報警閥組 21
3.5.4末端試水裝置 21
3.6噴頭、報警閥和水流指示器的布置 22
3.6.1噴頭布置 22
3.6.2報警閥的布置 22
3.6.3水流指示器的布置 23
3.7自噴系統(tǒng)水力計算 23
3.7.1確定系統(tǒng)管網(wǎng)形式 23
3.7.2確定各段管網(wǎng)的管徑 23
3.7.3選擇水力計算的方法 23
3.8針對性設(shè)計 25
3.8.1確定設(shè)計流量 25
3.8.2確定水泵的揚程和選型 29
3.8.3確定系統(tǒng)中的減壓設(shè)備 29
3.8.4消防水箱 31
3.8.5消防水池 32
3.8.6水泵接合器的設(shè)置數(shù)量和選型 32
3.8.7增壓穩(wěn)壓設(shè)備 33
3.9本章小結(jié) 34
第四章總結(jié)和感想 35
4.1總結(jié) 35
4.1.1消火栓系統(tǒng) 35
4.1.2自動噴水滅火系統(tǒng) 35
4.2感想 35
參考文獻 37
致謝 38
第一章 緒論
1.1研究背景
中華人民共和國剛成立時，處于工業(yè)化初期，城市化水平不高?；馂?zāi)造成的損失不高，平均每年損失僅6億元（不包括香港、澳門和臺灣）[1]。然而，隨著城市化的快速發(fā)展，火災(zāi)造成的直接經(jīng)濟損失也逐漸增加。特別是90年代，平均年直接火災(zāi)損失為10.6億元，21世紀前5年平均年火災(zāi)損失為15億元，是80年代火災(zāi)損失的4.8倍[1]。我國消防設(shè)施法起步較晚，直到1987年，中國才頒布了《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[2]。1998年4月29日，中華人民共和國第九屆全國人民代表大會通過了《中華人民共和國消防法》，于1998年9月1日正式實施[2]。后來，母法處理不了300多個規(guī)范和標準，取得了很大的進步。
1.2 國內(nèi)外研究情況
我國辦公樓主要依據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50045-95）(2001年版)、《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GB50084-2001）、《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》（GBJ140-90）、《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003）進行消防設(shè)計[2]。1995年國家頒布了《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50045-95）[2]。然而，許多高層住宅的消防設(shè)計并沒有引起設(shè)計人員的注意，特別是一些老建筑的消防設(shè)計有先天的缺陷，如消防水池的有效容量偏小[2]；消防水泵流量偏小[2]；防排煙風(fēng)機設(shè)計位置不當[2]?，F(xiàn)代高層建筑或位于市中心的建筑的高密度施工，使消防車道或消防室外作業(yè)區(qū)被大量占用[2]。
19世紀工業(yè)革命后，國外近代高層建筑逐漸發(fā)展起來[3]。近年來，國內(nèi)外高層建筑的數(shù)量比以往任何時候都增長得更快。1883年，芝加哥剪成第一個近代高層建筑——采用鋼骨架的十層家庭保險大廈[3]。1998年5月5日，洛杉磯額最高大樓—62層的第一國際銀行大樓陷入火海中，大火持續(xù)了5小時，共5層著火，1人喪生，40多人受傷[4]。高層建筑爆炸和火災(zāi)數(shù)量的發(fā)生造成的巨大損失，使高層建筑消防工作的重要性越來越突出。許多相關(guān)的火災(zāi)案例迫使工程師和政府組織關(guān)注消防安全問題。
1.3本文的設(shè)計意義及設(shè)計技術(shù)路線
1.3.1本文的設(shè)計意義
隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展，城市建筑規(guī)模逐步擴大，火災(zāi)率也因此呈現(xiàn)上升的趨勢，因此，建筑給排水及滅火系統(tǒng)設(shè)計是否合理成為降火災(zāi)率的關(guān)鍵。辦公樓給排水及滅火系統(tǒng)設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有建筑高度高、建筑面積大、用電[5]?，F(xiàn)代建筑消防設(shè)計消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)對高層建筑的消防具有重要意義。
1.3.2設(shè)計的技術(shù)路線
1、理論與實踐相結(jié)合：本次消防給水系統(tǒng)設(shè)計是將前期所學(xué)專業(yè)知識與相關(guān)文獻資料相結(jié)合，收集相關(guān)資料，選擇正確的設(shè)計方法完成的。
2、獲取信息：到圖書館借閱相關(guān)資料，通過網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)的實際技術(shù)案例，進行比較，選出最合理的設(shè)計方案。
3、原理分析：通過對消防水系統(tǒng)的逐一原理分析，認真分析各部件的技術(shù)參數(shù)，以選擇經(jīng)濟、實用、更準確的設(shè)計。
4、繪制相關(guān)圖紙：利用CAD軟件繪制對應(yīng)的平面圖和系統(tǒng)圖，使設(shè)計更加直觀。
1.4消防系統(tǒng)給水概況
消防給水的水源有天然水水源和人工水源。天然水源有地下水源和地上水源兩種，地上水源有江、河、湖泊、水庫等，地下水源是指埋藏在地下孔隙、裂隙、溶洞等含水層介質(zhì)中儲存運移的水體等[6]；人工水源有消防水池和市政管網(wǎng)。作為消防水源，應(yīng)當保證在任何時候、任何情況下，都能提供足夠的消防用水[6]。
消防水系統(tǒng)由消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)組成[6]。
1.4.1消火栓系統(tǒng)
消火栓系統(tǒng)是把室外給水系統(tǒng)提供的水量，經(jīng)過加壓（外網(wǎng)壓力不足時)輸送到用于撲滅建筑物內(nèi)的火災(zāi)而設(shè)置的固定滅火設(shè)備，是建筑內(nèi)部最基本的滅火設(shè)施[7]。
建筑消火栓系統(tǒng)以建筑物外墻為界進行劃分，可分為室外消火栓系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，消火栓系統(tǒng)可按圖1-1進行分類[7]。
圖1-1消火栓系統(tǒng)分類[7]
室外消火栓是指設(shè)置在市政給水管網(wǎng)和建筑物外消防給水管網(wǎng)上的一種供水設(shè)施[7]。其作用是供消防車或其他移動滅火設(shè)備從市政管網(wǎng)取水或直接接出水帶，水槍實施滅火[7]。室外消火栓系統(tǒng)可以擔負大到整個城市、小到單體建筑的消防給水任務(wù)，其設(shè)備對一個城市的消防安全有著很大的影響，因此應(yīng)引起足夠的重視。
規(guī)范規(guī)定：在城市、居住區(qū)、工廠、倉庫等規(guī)劃和建筑設(shè)計時，必須同時設(shè)計消防給水系統(tǒng)。城市、居住區(qū)應(yīng)設(shè)市政消火栓。民用建筑、廠房（倉庫）、儲罐（區(qū)），堆場應(yīng)設(shè)室外消火栓[7]。
室內(nèi)消火栓系統(tǒng)既是可以供火災(zāi)現(xiàn)場人員使用消火栓箱內(nèi)的消防水喉、水槍來撲救建筑物的初期火災(zāi)、又可以供消防隊員撲救建筑物的大火[7]。
消火栓系統(tǒng)的工作原理是：當發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后，首先由人打開消火栓箱門，按動火災(zāi)報警按鈕，由其向消防控制中心發(fā)出火災(zāi)報警信號或遠距離啟動消防水泵，然后迅速拉出水帶、水槍（或消防水喉），將水帶的一端與消火栓栓口連接，另一端與水槍接好，接著展開水帶，開啟消火栓閥門，握緊水槍，通過水槍（或消防水喉）產(chǎn)生的射流，將水射向著火點實施滅火[7]。
1.4.2自動噴水滅火系統(tǒng)
自動噴水滅火系統(tǒng)是一種全天候的固定式自動主動消防系統(tǒng)，在火災(zāi)時噴頭的熱敏元件對環(huán)境溫度產(chǎn)生反應(yīng)，噴頭自動打開，并把水均勻地噴灑在著火區(qū)域，快速抑制燃燒，以實現(xiàn)火災(zāi)的初期控制，最大限度地減少生命和財產(chǎn)損失[7]。1812年，倫敦皇家劇院安裝了世界上第一個簡單的自動噴水滅火系統(tǒng)[6]。自動噴水滅火系統(tǒng)在我國的應(yīng)用已有90多年的歷史[6]。據(jù)統(tǒng)計，隨著技術(shù)水平的提高，目前自動噴水滅火系統(tǒng)滅火控火成功率平均在96%以上，像澳大利亞、新西蘭國家滅火控火率達99.8%，有些國家和地區(qū)甚至高達100%[8]。國內(nèi)外自動噴水滅火系統(tǒng)的應(yīng)用實踐和資料證明，該系統(tǒng)除滅火控火成功率高以外，還具有安全可靠、經(jīng)濟實用、適用范圍廣、使用壽命長、在自動滅火的同時具有自動報警等優(yōu)點[8]。
1.5設(shè)計原始資料
本設(shè)計是對某辦公樓進行消防給排水及滅火系統(tǒng)設(shè)計。地上總建筑面積9178.5平方米，建筑基底面積678.8平方米。地下一層，地上十二層。其中地下一層為設(shè)備層、車庫，地面層一層為接待大堂，二至十二層為辦公層。主樓建筑高度41.5米，地下層層高4米。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定，屬于二類高層公共建筑。
根據(jù)建筑的特征，房間內(nèi)有完善的給排水系統(tǒng)和集中的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。熱水供應(yīng)由蒸汽和熱交換器加熱。消防給水要求建筑物內(nèi)安全可靠。設(shè)有獨立的消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)和滅火器。
3
第二章消火栓系統(tǒng)設(shè)計
2.1室外消火栓的設(shè)計
2.1.1確定室外消火栓的給水技術(shù)參數(shù)和消防用水量
查規(guī)范本次設(shè)計的辦公樓建筑，該建筑規(guī)定為二類高層公共建筑[7]。本建筑體積為
V=30885.4m3。
表2-1建筑物室外消火栓設(shè)計流量（L/s）[7]
耐火等級
建筑物名稱及類別
建筑物體積（m3）
V≤1500
1500＜V≤3000
3000＜V≤5000
5000＜V≤20000
20000＜V≤50000
V＞50000
一、二級
工業(yè)建筑
廠房
甲、乙
15
20
25
30
35
丙
15
20
25
30
40
丁、戊
15
20
倉庫
甲、乙
15
25
-
丙
15
25
35
45
丁、戊
15
20
民用建筑
住宅
15
公共建筑
單層及多層
15
25
30
40
高層
-
25
30
40
地下建筑（包括地鐵）、平戰(zhàn)結(jié)合的人防工程
15
20
25
30
根據(jù)表2-1該20000m3＜V≤50000m3，因此該建筑物的室外消火栓流量為30L/s。
2.1.2確定室外消火栓的數(shù)量
根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》7.3.2可知：建筑室外消火栓的數(shù)量應(yīng)根據(jù)室外消火栓設(shè)計流量和保護半徑經(jīng)計算確定，保護半徑不應(yīng)大于150.0m，每個室外消火栓的出流量宜按10L/s～15L/s計算[7]。
根據(jù)公式（2-1）計算出室外消火栓的個數(shù)：
n≥Qq（2-1）
式中:
n-室外消火栓數(shù)量，（個）；
Q-建筑室外消防用水量，L/s；
q-每個室外消火栓的用水量，應(yīng)按10~15L/（s·個）計。
該建筑的室外消防用水量為30L/s，故
n≥Qq=30/(10~15)=2~3個
根據(jù)計算結(jié)果，該建筑將設(shè)置3個室外地上式的室外消火栓。
2.1.3確定消火栓的型號
室外消火栓選用的型號為?SS100/65-1.6。
2.1.4室外消火栓的布置要求
（1）室外消火栓宜采用地上式室外消火栓[7]；
（2）室外地上式消火栓應(yīng)有一個直徑為150mm或100mm和兩個直徑為65mm的栓口[7]；
（3）室外消火栓的保護半徑不應(yīng)超過150m，間距不應(yīng)大于120m[7]；
（4）市政消火栓距建筑外墻或外墻邊緣不宜小于5.0m[7]；
（5）市政消火栓應(yīng)避免設(shè)置在機械易撞擊的地點，確有困難時，應(yīng)采取防撞措施[7]；
（6）室外消火栓宜沿建筑周圍均勻布置，且不宜集中布置在建筑一側(cè)[7]；建筑消防撲救面一側(cè)的室外消火栓數(shù)量不宜少于2個[7]；
（7）人防工程、地下工程等建筑應(yīng)在出入口附近設(shè)置室外消火栓，且距出入口的距離不宜小于5m，并不宜大于40m[7]。
2.2室內(nèi)消火栓的設(shè)計
2.2.1系統(tǒng)的組成：
建筑室內(nèi)消火栓系統(tǒng)主要由消防水源、消防給水系統(tǒng)、消防給水管網(wǎng)、室內(nèi)消火栓設(shè)備、報警控制裝置和系統(tǒng)附件等組成[7]。
2.2.2室內(nèi)消火栓的布置要求
根據(jù)規(guī)范的第7.4.6條規(guī)定，室內(nèi)消火栓應(yīng)滿足同一平面有2支消防水槍和2股充實水柱同時到達任何部位的要求[7]。
2.2.3設(shè)計室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的基本流程
如圖2-1所示
圖2-1室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計的基本流程圖[9]
2.2.4室內(nèi)消火栓系統(tǒng)具體涉及內(nèi)容
1、設(shè)計室內(nèi)消火栓平面圖
（1）依據(jù)本建筑及其規(guī)范，室內(nèi)消火栓的設(shè)置要求設(shè)置室內(nèi)消火栓的建筑，包括設(shè)備層在內(nèi)的各層均應(yīng)設(shè)置消火栓消防電梯前室應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓，并應(yīng)計入消火栓使用數(shù)量[9]。
（2）室內(nèi)消火栓的布置應(yīng)滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位的要求[9]；
（3）室內(nèi)消火栓應(yīng)設(shè)置在樓梯間及其休息平臺和前室、走道等明顯易于取用，以及便于火災(zāi)撲救的位置[9]；
（4）汽車庫內(nèi)消火栓的設(shè)置不應(yīng)影響汽車的通行和車位的設(shè)置，并應(yīng)確保消火栓的開啟[9]；
（5）同一樓梯間及其附近不同層設(shè)置的消火栓，其平面位置宜相同[9]；
建筑室內(nèi)消火栓栓口的安裝高度應(yīng)便于消防水龍帶的連接和使用，其距地面高度宜為1.1m[9]；其出水方向應(yīng)便于消防水帶的敷設(shè)，并宜與設(shè)置消火栓的墻面成90o角或向下[9]。
（6）設(shè)有室內(nèi)消火栓的建筑應(yīng)設(shè)置帶有壓力表的試驗消火栓[9]；
（7）消火栓按2支消防水槍的2股充實水柱布置的建筑物，消火栓的布置間距不應(yīng)大于30.0m[9]；
（8）消火栓栓口動壓力不應(yīng)大于0.50MPa，當大于0.70MPa時必須設(shè)置減壓裝置[9]；
（9）高層建筑、廠房、庫房和室內(nèi)凈空高度超過8m的民用建筑等場所，消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.35MPa，且消防水槍充實水柱應(yīng)按13m計算[9]；
2、計算
（1）選定消火栓、水槍、水帶型號
室內(nèi)消火栓是時候內(nèi)消防給水管網(wǎng)向火場供水的帶有專用接口的閥門，并且其與水帶相連，消火栓有SN型直角單出口、SN型45°單出口和SNS型直角雙出口三種[9]。消火栓的栓口直徑有50mm和65mm兩種，當水槍出水流量小于5L/s時，可選用50mm的栓口[7]；當水槍的出水流量大于等于5L/s時，宜選用直徑為65mm的栓口[7]。
該建筑的建筑高度為41.5m，屬于二類高層公共建筑，所以室內(nèi)消火栓取直徑為65mm的栓口。
水帶：現(xiàn)目前市面上的消火栓多配套直徑為65mm或50mm的膠里水帶，每個消火栓配備一條水帶，每個水帶長度一般不超過25m[7]。本建筑室內(nèi)消火栓選擇長25m，直徑65mm、膠質(zhì)襯里的水帶進行配套。
水槍：直流水槍一般配備在室內(nèi)消火栓中[7]。水槍的噴嘴口徑有13mm、16mm、19mm三種，一般水槍與水帶的配套有3中情形：50mm水帶+13mm噴嘴、65mm水帶+19mm噴嘴、50mm/65mm水帶+16mm噴嘴[7]。一般來說，當水槍最小流量不大于5L/s時，采用16mm的水槍[9]。故根據(jù)本建筑的實際情況，本次選擇噴嘴口徑為19mm的水槍。
綜上所述，本次設(shè)計采用直徑為65mm的SN型直角單出口消火栓、長25m直徑65mm膠質(zhì)襯里水帶與噴嘴口徑為19mm的水槍。
（2）確定消火栓的水槍充實水柱、設(shè)計噴嘴壓力和水槍設(shè)計流量。
充實水柱：根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，高層建筑、廠房、庫房和室內(nèi)凈空高度超過8m的民用建筑等場所，消防水槍充實水柱不應(yīng)小于13m[7]。本建筑室內(nèi)具體情況可確定水槍充實水柱長度為13m，即Sk=13m。
系統(tǒng)水槍噴嘴處的水頭壓力可按公式（2-2）進行計算：
Hq=afSk1-φafSk （2-2）
式中：Hq水槍噴嘴處的水頭（m）；
af-試驗系數(shù)；
Sk-水槍充實水柱（m）；
φ-與水槍噴嘴口徑有關(guān)的阻力系數(shù)。
表2-2系數(shù)af值[7]
Hq/m
6
8
10
12
16
af
1.19
1.19
1.20
1.21
1.24
表2-3系數(shù)φ的值[7]
d/mm
13
16
19
φ
0.0165
0.0124
0.0097
設(shè)計噴嘴壓力：查表2-2可知，當Sk=13m時，af=1.2175，查表2-3可知，當噴嘴口徑為19mm時，φ≈0.0097。則按公式2-2得：
Hq=afSk1-φafSk=1.2175×131-0.0097×1.2175×13m=18.70m
（3）水槍設(shè)計流量
可按公式（2-3）計算：
qf=βHq(2-3)
式中：qf-水槍的計算流量（L/s）
Hq-水槍噴嘴處的水頭（m）
β-與水槍噴嘴口徑有關(guān)的阻力系數(shù)。
表2-4水槍噴嘴流量系數(shù)β值[7]
噴嘴口徑/mm
13
16
19
22
β
0.346
0.793
1.577
2.834
查表2-4可知：當噴嘴直徑為19mm時β=1.577
qf=βHq=1.577×18.70=5.43L/S
根據(jù)規(guī)范要求，水槍的設(shè)計流量不小于5L/S[7]，故滿足要求。
（4）確定室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的消防用水量。
根據(jù)表2-5可知：
表2-5建筑物室內(nèi)消火栓設(shè)計流量[7]
建筑物名稱
高度h（m）、層數(shù)、體積V（m3）、座位數(shù)n（個）、火災(zāi)危險性
消火栓設(shè)計流量（L/s）
同時使用消防水槍數(shù)
每根豎管最小流量（L/s）
民用建筑
高層
住宅
27＜h≤54
10
2
10
h＞54
20
4
10
二類公共建筑
h≤50
20
4
10
一類公共建筑
h≤50
30
6
15
H＞50
40
8
15
本建筑的室內(nèi)消防用水量為20L/s，要求同時出4根水槍，且必須有2支水槍的充實水柱同時到達室內(nèi)同一滅火點。每只水槍的最小流量為5.43L/s.
（5）計算消火栓的保護半徑及布置間距
①Lk的確定
Lk可按公式（2-4）進行計算：
Lk=Skcosπ4（2-4）
式中：Lk-充實水柱在平面上的投影長度（m）；
Sk-充實水柱長度（m）。
則根據(jù)公式2-4計算得：
Lk=Skcos45°=13×0.707=9.2m
②保護半徑
R可按公式（2-5）進行計算：
R=fLd+Lk（2-5）
式中：f-水帶鋪設(shè)系數(shù)，一般取0.8到0.9此處取0.8；
Ld-水帶長度（m）。
計算得：
R=fLd+Skcos45°=0.8×25+9.2m=29.2m
③確定布置間距
該建筑物長度為38.8m，寬度為17.9m。
為滿足規(guī)范要求，并考慮到該建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以每層均采用單排消火栓布置，如圖2-2所示：
圖2-2單排消火栓布置
Lf≤Rf2-bf2=29.22-8.952=27.79m
具體平面布置間CAD圖底。
（6）計算最不利點消火栓栓口處的水壓
Hxh=Hq+Hd+Hk（2-6）
式中： Hxh-室內(nèi)消火栓栓口處所需水壓（m）；
Hq-水槍噴嘴處的水頭（m）；
Hd-每條水帶的水頭損失（m）其中 Hd=AZLdqxh2，AZ-水帶阻力系數(shù)（由表2-6查得），Ld-水帶長度（m）, qxh-實際通過的消防流量（L/s）；
Hk-消火栓栓口水頭損失（m）,可按2m計算。
如圖2-3所示，Ⅰ 管為最不利立管，Ⅱ管為次不利立管，其中節(jié)點1為最不利消火栓。
圖2-3消火栓系統(tǒng)圖
根據(jù)題意，水帶為膠質(zhì)襯里水帶，直徑為65mm，長25m，則查表2-6可得水帶阻力系數(shù)為0.00172，代入公式（2-6）得：
Hxh(1)=Hq+Hd+2=18.70+0.00172×25×5.432+2=21.97m
表2-6水帶阻力系數(shù)AZ
水帶材料
水帶直徑/mm
50
65
膠質(zhì)襯里
0.00677
0.00172
（7）確定消防給水管網(wǎng)管徑
計算時管徑可按公式（2-7）進行計算：
D=4Qπv（2-7）
式中：D-管網(wǎng)管徑（m）；
Q-管網(wǎng)設(shè)計流量（m3/s）；
v-流速（m/s）。
消防給水管徑根據(jù)流量和流速確定，消火栓給水管徑流速不應(yīng)大于2.5m/s[7]，規(guī)范規(guī)定，高層建筑消防立管管徑應(yīng)該上下一致[7]。因該建筑總消防用水量為20L/s，發(fā)生火災(zāi)同時出4支水槍，每根消防立管出2支水槍，則每根立管的流量分別為：5.43×2L/S=10.86L/S。
若取最大流速為2.5m/s則管徑為：D=4Qπv=4×0.010863.14×2.5=0.074m=74mm。
根據(jù)管道標準直徑，確定消防立管的直徑為100mm，則當消防流量達到10.86L/s時，管內(nèi)流速為：V=QS=Qπr2=4QπD2=4×0.010863.14×0.12=1.38m/s<2.5m/s，滿足規(guī)范要求。
（8）計算最不利管路的水頭損失
i=2.966×10-7q1.852C1.852di4.87 （2-8）
式中：v-管道內(nèi)水的平均流速（m/s）；
di-管道的內(nèi)徑m；
q-管段消防給水設(shè)計流量（m）；
C-海澄-威廉系數(shù)，可按表2-7取值。
表2-7各種管道水頭損失計算參數(shù)
管材名稱
當量粗糙度ε/m
管道粗糙系數(shù)nε
海澄-威廉系數(shù)C
球墨鑄鐵管（內(nèi)襯水泥）
0.0001
0.011~0.012
130
鋼管（舊）
0.0005~0.001
0.014~0.018
100
鍍鋅鋼管
0.00015
0.014
120
銅管/不銹鋼管
0.00001
-
140
鋼絲網(wǎng)骨架PE塑料管
0.00001~0.00003
-
140
根據(jù)查表2-7得節(jié)點1的水力坡度：
i1=2.966×10-7q11.852c1.852di4.87=2.966×10-7×5.431.8521201.8520.14.87=0.000071
節(jié)點2處消火栓栓口的水壓為
Hxh(2)=Hxh(1)+iL+H1-2=35+0.000071×3.3+3.3=38.3m
水槍射流量為qxh(2)=βHxh(2)-βHk1+βALd=Hxh(2)-HkALd+1β=38.3-20.00172×25+11.577=7.32L/s
近似認為次不利立管的流量與最不利立管相同，則次不利立管的流量為:
Q3=5.43L/s+7.32L/s=12.75L/S
因此，消防水泵流量Q4=2×12.75=25.5L/s
底部水平干管流速取2.5m/s,則管徑為：
D4=4Q4Πv=4×0.02553.14×2.5=0.113m=113mm
根據(jù)管道標準直徑，確定水平干管的直徑為125mm，則當消防流量達到25.5L/s時，管內(nèi)流速為：
v4=Q4S=Q4Πr2=4Q4ΠD2=4×0.02553.14×0.1252=2.08m/s<2.5m/s
綜上，符合要求。
最不利管路的水頭損失計算表如表2-8所示
2-8最不利管路的水頭損失計算表
節(jié)點號
管段號
流量
管徑（mm)
D*D
流速
i
L
水頭損失Mpa
1
1-2
5.43
100
0.01
0.6917
0.000071
3.3
0.0002343
2
0
2-3
12.75
100
0.01
1.6242
0.000345
34.9
0.0120405
3
0
3-4
12.75
125
0.015625
1.0395
0.0001167
18.5
0.00215895
4
0
4-5
25.5
125
0.015625
2.0789
0.000421
10.83
0.00455943
5
0.01899318
（9）管路局部水頭損失
局部水力損失可以近似等于沿程水力損失的10%，則局部水力損失為：
Hy=1.899318×0.1=0.1899318
綜上所述，總損失為局部水力損失和沿程水力損失之和。HΔ=hf+hy=1.899318+0.1899318=2.0892498≈2.1
（10）消防水泵選型
計算時水泵揚程可按公式（2-9）進行計算：
H=H?+Hxh+Hw (2-9)
式中：H-水泵的揚程（m）；
H?-最不利點消火栓與水泵泵軸或進水管起點間的高差（m）；
Hxh-室內(nèi)消火栓栓口處所需水壓（m）；
Hw-最不利計算管路的水頭損失（m）。
消防水池的最低水位標高為-3.4m,水池最低水位與最不利點消火栓的高程差為
H=H?+Hxh+Hw=42.7+35+2.1=79.8m
故消防泵選擇KSLD363100-400（Ⅰ），Q=50l/s,H=52m,N=22Kw。
（11）增壓穩(wěn)壓設(shè)備
根據(jù)規(guī)范規(guī)定，二類高層公共建筑消防水箱最低有效水位應(yīng)滿足水滅火設(shè)施最不利點處的靜水頭7m的要求[7]。該消防水箱的最低水位為42.1m，最不利點消火栓標高為：41.5-3.3+1.1=39.3m
則消防水箱最低水位與最不利點消火栓靜水頭為
42.1-39.3=2.8m＜7m
因此，需要增壓設(shè)施。
本設(shè)計為獨立的消火栓系統(tǒng)，不與自動噴淋系統(tǒng)合用。最不利點消火栓栓口的水壓為35m。
根據(jù)《消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝》(GJBT-474)(98S205),選用ZW-I-X-13型增壓穩(wěn)壓設(shè)備[10]。
（12）消防水箱和消防水池。
計算時消防水箱按公式（2-10）進行計算：
Vf=0.06QfTx(2-10)
式中：Vf-消防水箱有效容積（m3）；
Qf-室內(nèi)消防用水量（L/s）；
Tx-火災(zāi)持續(xù)時間（h）。
根據(jù)公式（2-10）得消防水箱有效容積為：
Vf=0.06QfTx=0.06×25.5×10=15.3m3
根據(jù)規(guī)范：二類高層公共建筑消防水箱不應(yīng)小于12m3[7]，故最終消防水箱體積為15.3m3。
查規(guī)范知該建筑火災(zāi)延續(xù)時間為2h[7],所以本建筑消防水池有效容積為：
V=3.6×2×25.5m3=183.6m3
（13）水泵接合器的設(shè)置個數(shù)和型號
①設(shè)置個數(shù)
水泵接合器設(shè)置的數(shù)量根據(jù)室內(nèi)消防用水量確定，該建筑室內(nèi)消防用水量為25.5L/s，每個水泵接合器的出水量為10~15L/s[7]。在此取15L/s,則水泵接合器的設(shè)置數(shù)量為：N=Qq=25.515=1.7≈2個
所以設(shè)置2個水泵接合器。
②型號
選用地上式消防水泵接合器，型號為SQS150-1.6。公稱通徑150mm。1.6- 公稱壓力1.6MPa。
2.3本章小結(jié)
表2-9室內(nèi)消火栓設(shè)計結(jié)果對照表
項目
該辦公樓
消防水泵
DFW100-250/2/37
消防水箱
15.3m3
消防水池
183.6 m3
水泵接合器
2個
增壓穩(wěn)壓設(shè)施
ZW—I-X-13型
設(shè)計流量
25.5L/s
室外消火栓
3個
19
第三章 自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計
3.1系統(tǒng)分類及適用范圍
1、系統(tǒng)分類：
（1）按灑水噴頭的型式不同，有閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)之分[11]；
（2）按適用場所和工況不同，有濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預(yù)作用系統(tǒng)、重復(fù)啟閉預(yù)作用系統(tǒng)、干濕式交替系統(tǒng)和閉式自動噴水—泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)等多種系統(tǒng)[11]；開式系統(tǒng)也有雨淋系統(tǒng)和開式自動噴水—泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)之分[11]。
2、濕式、干式系統(tǒng)應(yīng)在開放一只噴頭后自動啟動，預(yù)作用、雨淋系統(tǒng)應(yīng)在火災(zāi)探測器動作報警時自動啟動[10]。民用建筑大多都為濕式系統(tǒng)[11]。
3、適用范圍：
（1）濕式系統(tǒng)，用于環(huán)境溫度不低于4℃，且不高于70℃的場所[11]；?
（2）干式系統(tǒng)，用于環(huán)境溫度低于4℃，或高于70℃的場所[11]；?
（3）預(yù)作用系統(tǒng)，用于系統(tǒng)處于準工作狀態(tài)時，嚴禁管道漏水的場所[11]；嚴禁系統(tǒng)誤噴的場所；替代干式系統(tǒng)的場所[11]；
（4）重復(fù)啟閉預(yù)作用系統(tǒng)，用于滅火后必須及時停止噴水的場所[11]；?
（5）雨淋系統(tǒng)，用于火災(zāi)的水平蔓延速度快、閉式噴頭的開放不能及時使噴水有效覆蓋著火區(qū)域的場所，嚴重Ⅱ級場所[11]。
3.2系統(tǒng)的選型
根據(jù)規(guī)范規(guī)定，環(huán)境溫度在4℃到70℃之間的場所采用濕式系統(tǒng)[11]。并結(jié)合上述幾種系統(tǒng)的特點和適用范圍，本建筑采用濕式自動噴水滅火系統(tǒng)。
3.3系統(tǒng)概述
1、濕式系統(tǒng)由濕式報警閥組、閉式噴頭、水流指示器、控制閥門、末端試水裝置、管道和供水設(shè)施等組成[11]。系統(tǒng)的管道內(nèi)充滿有壓水，一旦發(fā)生火災(zāi)，噴頭動作后立即噴水[11]。
2、工作原理：火災(zāi)發(fā)生的初期，建筑物的溫度隨之不斷上升，當溫度上升到以閉式噴頭溫感元件爆破或熔化脫落時，噴頭即自動噴水滅火[11]。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、可靠，便于施工，容易管理，滅火速度快，控火效率高，比較經(jīng)濟，適用范圍廣，占整個自動噴水滅火系統(tǒng)的75%以上,適合安裝在能用水滅火的建筑物、構(gòu)筑物內(nèi)[12]。
3.4系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的選擇
自動噴水滅火系統(tǒng)的水力計算是自動噴水滅火系統(tǒng)的靈魂，不但涉及系統(tǒng)的經(jīng)濟性，而且還涉及系統(tǒng)的可靠性[13]。濕式自動噴水滅火系統(tǒng)水利計算的目的在于確定管網(wǎng)管段管徑、計算管網(wǎng)所需的供水壓力、確定高位水箱的設(shè)置高度和選擇消防水泵[13]。
3.4.1火災(zāi)危險等級的劃分
根據(jù)規(guī)范規(guī)定，自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置場所的火災(zāi)危險等級劃分為輕危險級、中危險級、嚴重危險級、倉庫危險級[11]。
根據(jù)表3-1的標準該建筑的火災(zāi)危險等級為中危險級Ⅰ 級。
表3-1設(shè)置場所火災(zāi)危險等級舉例[11]
火災(zāi)危險等級
設(shè)置場所舉例
輕危險級
建筑高度為24m及以下的旅館、辦公樓；僅在走道設(shè)置閉式系統(tǒng)的建筑等
中危險級
Ⅰ 級
（1）高層民用建筑：旅館、辦公樓、綜合樓、郵政樓、金融電信樓、指揮調(diào)度樓、廣播電視樓（塔）等
（2）公共（含單、多高層）：醫(yī)院、療養(yǎng)院；圖書館（書庫除外）、檔案館、展覽館（廳）；影劇院、音樂廳和禮堂（舞臺除外）及其其他娛樂場所；火車站和飛機場及碼頭的建筑；總建筑面積小于5000㎡的商場、總建筑面積小于1000㎡的地下商場等
Ⅱ級
（1）民用建筑：書庫、舞臺（舞臺葡萄架除外）、汽車停車場、總建筑面積5000㎡以上的商場、總建筑面積1000㎡及以上的地下商場、凈空高度不超過8m、物品高度不超過3.5m的自選商場等。
（2）工業(yè)建筑：棉毛麻絲及化纖的紡織、織物及制品、木材木器及膠合板、谷物加工、煙草及制品、飲用酒（啤酒除外）、皮革及制品、造紙及紙制品、制藥等工廠的備料庫與生產(chǎn)車間。
嚴重危險級
Ⅰ 級
印刷廠，酒精制品、可燃液體制品等工廠的備料庫與車間，凈空高度不超過8m、物品高度超過3.5m的自選商場。
Ⅱ級
易燃液體噴霧操作區(qū)域，固體易燃物品、可燃的氣溶膠制品、溶劑清洗、噴涂、油漆、瀝青制品等工廠的備料庫及生產(chǎn)車間，攝影棚、舞臺葡萄架下部。
倉庫危險級
Ⅰ 級
食品、煙酒；木箱、紙箱包裝的不燃難燃物品等
Ⅱ級
木材、紙、皮革、谷物及制品、棉毛麻絲化纖及制品、家用電器、電纜、B組塑料與橡膠及其制品、鋼塑混合材料制品、各種塑料瓶盒包裝的不燃物品及各類物品混雜儲存的倉庫等
Ⅲ級
A組塑料與橡膠及其制品；瀝青制品等
表3-2民用建筑和工業(yè)廠房的系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)參數(shù)
火災(zāi)等級危險
凈空高度/m
噴水強度/L?(min-1?m-2
作用面積/㎡
噴頭工作壓力（MPa）
輕危險級
≤8
4
160
0.1
中危險級
Ⅰ 級
6
Ⅱ級
8
嚴重危險級
Ⅰ 級
12
260
該建筑為中危Ⅰ級，根據(jù)表3-2得：噴水強度為6 L／（min·㎡)作用面積為160㎡,噴頭工作壓力為0.1MPa[11]。
3.5系統(tǒng)組件
3.5.1噴頭
本建筑采用的是閉式濕式系統(tǒng)，故噴頭為閉式噴頭。
1、根據(jù)規(guī)范規(guī)定，民用建筑和工業(yè)廠房在凈高不大于8m時可采用閉式噴頭[12]。根據(jù)CAD圖紙，本建筑層高均小于8m，符合規(guī)范。
2、根據(jù)規(guī)范要求，其公稱動作溫度宜高于環(huán)境最高溫度30℃[12]。根據(jù)該建筑實際情況選擇公稱動作溫度為68℃的玻璃球噴頭。液色為紅色。
3、噴頭的流量系數(shù)K與噴頭本身的性質(zhì)有關(guān)[13]。該建筑火災(zāi)危險等級為中危險等級，故選用噴頭公稱口徑為15mm的標準口徑噴頭。
表3-3不同公稱口徑噴頭對應(yīng)的流量特性系數(shù)K值[11]
噴頭名稱
噴頭公稱口徑/mm
流量系數(shù)K
適用場所
小口徑
10
57
輕危險級
標準口徑
15
80
各種危險級，不同噴水輕度
大口徑
20
115
要求單個噴頭保護面積大的區(qū)域
超大口徑
＞20
＞115
貨架倉庫等
4、根據(jù)規(guī)范規(guī)定：吊頂下布置的噴頭，應(yīng)采用下垂型噴頭，不做吊頂處應(yīng)采用直立型噴頭[12]。該建筑物地下一層為地下停車場，沒有吊頂，因此選用直立型噴頭，其余各層均有吊頂，故采用下垂式噴頭。
3.5.2水流指示器
1、工作原理：水流指示器通常設(shè)在自噴系統(tǒng)的分區(qū)配水管上，當噴頭開啟噴水滅火時，有大于預(yù)定流量的水流通過管道，水流指示器發(fā)出信號，向消防控制室指示開啟噴頭所處的位置分區(qū)[12]?？捎糜跈z測自動噴水滅火系統(tǒng)運行狀況及確定火災(zāi)發(fā)生區(qū)域的部位[12]。
2、技術(shù)參數(shù)：為了防止水流指示器因水壓瞬時波動而誤報，應(yīng)該經(jīng)15~20秒延時后才報警[12]。其規(guī)格有七種，公稱直徑為50mm、70mm、80mm、100mm、125mm、150mm、200mm[12]。
3、設(shè)置要求：除報警閥組控制的噴頭只保護不超過防火分區(qū)面積的同層場所外，設(shè)有自動噴水滅火系統(tǒng)的每一個防火分區(qū)和每一個樓層均應(yīng)設(shè)置水流指示器[11]；水流指示器宜安裝在管道井中，以便于維護管理[11]。
3.5.3報警閥組
1、選型：自動噴水滅火系統(tǒng)使用的報警閥組根據(jù)其構(gòu)造和功能分為濕式報警閥組、干式報警閥組、干濕兩用報警閥組、雨淋報警閥組和預(yù)作用報警閥等[11]。該建筑選用濕式報警閥組。
2、濕式報警閥組由濕式報警閥、水力警鈴、壓力開關(guān)、延遲器、控制閥等組成，用于濕式自動噴水滅火系統(tǒng)中，安裝在系統(tǒng)立管上，適用于環(huán)境溫度為4~70℃，且能用水滅火的建筑物或構(gòu)筑物內(nèi)[11]。
3、工作原理：發(fā)生火災(zāi)時，閉式噴水噴頭，由于水壓平衡小孔來不及補水，報警閥上面的水壓下降，濕式報警閥瓣前后產(chǎn)生壓力差從而開啟，向立管及管網(wǎng)供水，同時水沿著報警閥的環(huán)形槽進入延時器，壓力開關(guān)及水力警鈴等設(shè)施，發(fā)出火警信號并啟動消防泵[12]。
4、設(shè)置要求：根據(jù)規(guī)范要求。濕式系統(tǒng)報警閥組控制的噴頭數(shù)量不宜超過800只[11]；報警閥組宜安裝在安全易操作的地點，距地1.2m且供水最高與最低位置的噴頭高程差不宜大于50m[13]。
3.5.4末端試水裝置
1、末端試水裝置專用于測試系統(tǒng)能否在開放1只噴頭的最不利條件下可靠報警并正常啟動，對水流指示器、報警閥、壓力開關(guān)、水力警鈴的動作是否正常，配水管道是否暢通，以及最不利點處的噴頭工作壓力等，進行綜合檢驗[11]。
2、技術(shù)參數(shù)。末端試水裝置的額定工作壓力為1.2MPa,公稱直徑為10mm、15mm、20mm，對應(yīng)的流量系數(shù)為57、80、115，與灑水噴頭一致[11]。因噴頭選用公稱口徑為15mm的標準噴頭，末端試水裝置也選用公稱口徑為15mm。
3.6噴頭、報警閥和水流指示器的布置
3.6.1噴頭布置
1、規(guī)范規(guī)定：除吊頂型噴頭及吊頂下安裝的噴頭外，直立型、下垂型標準噴頭，其濺水盤與頂板的距離，不應(yīng)小于75mm，不應(yīng)大于150mm[14]。
2、設(shè)置場所：根據(jù)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能的特點和濕式系統(tǒng)的特點。建筑物內(nèi)除了衛(wèi)生間、樓梯間、強弱電設(shè)備間、配電房、空調(diào)機房、水泵房以及凈空高度大于8m的場所外，均應(yīng)設(shè)置噴頭[14]。
3、布置的一般規(guī)定。結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)特點，該建筑采用矩形布置形式。布置間距應(yīng)符合表3-4的規(guī)定，且不應(yīng)小于2.4m。
表3-4同一根配水支管上噴頭的間距及相鄰配水支管的間距[14]
噴水強度/（L?min-1?m-2）
矩形或平行四邊形布置的長邊邊長/m
一只噴頭的最大保護面積/㎡
噴頭與墻端的最大距離/m
6
4
12.5
1.8
8
3.6
11.5
1.7
4、配水管兩側(cè)每根配水支管控制的標準噴頭數(shù)，中危險級場所不應(yīng)超過8只[14]。
5、具體布置。根據(jù)表3-4得，因為該建筑為中危I級，所以噴頭噴水強度為6L/min㎡,噴頭采用矩形布置，長邊最大為4m，一只噴頭的最大保護面積為12.5㎡，噴頭與端墻的距離不超過1.8m。本次設(shè)計中噴頭的間距根據(jù)建筑物的實際結(jié)構(gòu)情況有所調(diào)整，但仍滿足。上述規(guī)定，地下1層停車場和其他樓層由于火災(zāi)危險等級的不同，布置的標準不同，且地下1層由于無吊頂采用的是直立型噴頭，其他樓層采用的是下垂型噴頭，具體布置見CAD 圖紙。
3.6.2報警閥的布置
依據(jù)規(guī)定，一個濕式報警閥組最多控制800個噴頭[14]。故該建筑物每層劃分為一個防火分區(qū)。綜上所述，該建筑物一共設(shè)置1個報警閥組。具體布置見CAD自噴系統(tǒng)圖。
3.6.3水流指示器的布置
根據(jù)規(guī)范規(guī)定：除報警閥組控制的噴頭只保護不超過防火分區(qū)面積的同層場所外，每個防火分區(qū)和樓層均應(yīng)設(shè)置水流指示器[14]。具體布置間CAD自噴平面圖。
3.7自噴系統(tǒng)水力計算
3.7.1確定系統(tǒng)管網(wǎng)形式
在本次設(shè)計中，該建筑為中危險Ⅰ級應(yīng)采用枝狀管網(wǎng)中的中央中心型和側(cè)邊中心型兩種形式進行布置。具體布置見CAD自噴平面圖。
3.7.2確定各段管網(wǎng)的管徑
本建筑為中危等級，根據(jù)規(guī)范要求，故各管段管徑見表3-5。
表3-5中危險場所中配水支管、配水管控制的標準噴頭數(shù)
公稱管徑（mm）
控制的標準噴頭數(shù)（只）
中危險級
25
1
32
3
40
4
50
8
65
12
80
32
100
64
備注：因為規(guī)范規(guī)定配水管網(wǎng)水壓不宜大于0.4兆帕，經(jīng)詢問工程施工人員，故采用放大管徑的方式使最不利處管線配水管網(wǎng)小于0.4兆帕，另計算時若發(fā)現(xiàn)流速大于5m/s的管段，也將進行管徑放大處理。最終具體管線標注見CAD圖紙。
3.7.3選擇水力計算的方法
目前水力計算的方法有兩種，一種是最不利作用面積內(nèi)第一個噴頭的計算壓力取大家認同值0.10MPa,另一種是最不利作用面積內(nèi)第一個噴頭的壓力應(yīng)經(jīng)過計算確定[15]。第二種方法計算的壓力和流量比較準確，而第一種方法計算有一定的誤差[15]。但第一種方法計算比較簡單，因此，在實際工程中常被采用。
為了計算精確，本次設(shè)計選用特性系數(shù)法進行設(shè)計計算。特性系數(shù)法的計算步驟如下：
1、確定設(shè)置場所火災(zāi)危險等級、選擇系統(tǒng)類型[16]；
2、確定設(shè)計基本參數(shù)，如作用面積和噴水強度[16]；
3、選擇和布置噴頭，并進行管網(wǎng)布置[16]；
4、從系統(tǒng)設(shè)計最不利點開始，進行節(jié)點編號（節(jié)點是指噴頭處、管道分支連接處及變徑處）[16]；
5、從最不利點開始累計流量，增加到設(shè)計秒流量為止，以后管段中流量不再增加，僅計算水頭損失[16]。
應(yīng)滿足下式（3-1）要求：
Q設(shè)計=（1.15~1.30）Q理論（3-1）
式中：Q設(shè)計-系統(tǒng)設(shè)計秒流量(L/s)；
Q理論-噴水強度與假定作用面積的乘積（L/s）。
6、管道流量計算。在特性系數(shù)法中考慮噴頭出流屬于管嘴出流[16]。其出流量參考流體力學(xué)中管嘴流量公式(3-2)得：
q=μω2gH=BH （3-2）
式中：q-噴頭出流量(L/s)；
μ-噴頭作為管嘴的流量系數(shù)；
ω-噴頭作為管嘴的出流斷面面積（㎡）；
H-噴頭處的水壓MPa；
B-噴頭的特性系數(shù)對玻璃型標準噴頭，其值為1.77×10-5。
7、管網(wǎng)水頭損失計算[16]。任一計算管段的沿程損失就算采用公式（3-3）：
h=0.01AlQ2 (3-3)
式中：h-計算管段沿程損失（MPa）；
A-管道比阻值（S2/m6）,見表（4-5）；
l-計算管段長度（m）；
Q-管段流量（m3/s）。
局部水頭損失可按沿程水頭損失的20%取用。
表3-6管道比阻值
鍍鋅鋼管
公稱直徑/mm
A(m3/s)
25
436700
32
93860
40
44530
50
11080
70
2898
80
1168
100
267.4
125
86.23
150
33.95
8、流量校核
管段中允許流速，鋼管不宜大于5m/s[16]。
按Vp=KcQ校核管路管徑，其中Kc由表3-7查得
表3-7Kc 的取值[16]
鋼管管徑（mm）
25
32
40
50
70
80
100
125
150
200
250
鋼管
1.833
1.05
0.85
0.47
0.283
0.204
0.115
0.53
-
-
3.8針對性設(shè)計
3.8.1確定設(shè)計流量
本建筑物為二類高層建筑，按照建筑實際情況將每層劃分為一個防火分區(qū)結(jié)合建筑物泵房的位置，經(jīng)測量，選12層右下方房間作為最不利噴頭所在房間，所以在第12層該房間選取最不利噴頭，并將其編號為1以及選取此房間進行計算，得到該自噴系統(tǒng)的配水管入口壓力，具體見CAD圖紙?，F(xiàn)繪制12層該房間最不利管路以及作用面積示意簡圖，見圖3-1。
圖3-1噴頭平面布置及節(jié)點編號
由表3-2可確定該建筑自動噴水滅火系統(tǒng)噴水強度為6L/(min?㎡)，作用面積為160㎡，則理論噴水流量為16L/s.因此，系統(tǒng)設(shè)計秒流量應(yīng)不小于1.3×16=20.8L/s。取最不利點處噴頭最低工作壓力為0.1MPa,如圖3-1所示對管路進行節(jié)點