大厦消防给水系统设计样本.doc

辽宁大厦消防给水系统设计

1工程概况
辽宁大厦占地面积约10240平方米，主体为9层，地下一层，总高37.8m，是关键以客房为主大型宾馆，依据《自动喷水系统设计规范》（GB50084——）确定危险等级为中危险等级Ⅰ级，采取湿式自动喷水灭火系统。

1.1 湿式自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统应在人员密集、不易疏散、外部支援灭火和救生较困难性质关键或火灾危险性较大场所中设置。
湿式自动喷水灭火系统关键优点是结构简单，施工、管理方便，灭火速度快，控火效率高，建设投资和常常管理费较省，适用范围广。缺点是受环境温度限制。
适适用于环境温度不低于4℃,且不高于70℃建筑物。

1.2 湿式自动喷水灭火系统组成
湿式自动喷水灭火系统由闭式喷头，管道系统，湿式报警阀，报警装置和给水设备等组成。
管道系统:
自动喷水灭火系统管道按作用分为供水管，配水立管，配水干管，配水管和配水支管五种。其管径由大到小，分布于整个保护面积，连通全部喷头，提供所需喷水量。
1.3 本设计采取公称直径为15mm闭式喷头112个，每层设置SN65mm单出口消火栓3个，直径为65mm麻质水带（每盘水带长为25m），口径19mm手提式直流水枪和口径25mm小口径消火栓。
2．自动喷洒系统设计和计算
2.1 相关计算公式
喷头流量应按下式计算：
q=（10P）1/2
式中 q——喷头流量（L／min）；
P——喷头工作压力（MPa）；
K——喷头流量系数。
系统设计流量，应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水总流量确定：
QS=∑qi/60
式中 QS——系统设计流量(L/s）；
qi——最不利点处作用面积内各喷头节点流量(L/min)；
n——最不利点处作用面积内喷头数。
每米管道水头损失应按下式计算：
i=0.0000107V2/dj1.3
式中 i——每米管道水头损失（MPa／m）；
V——管道内水平均流速（m／s）；
dj——管道计算内径（m），
管道局部水头损失，宜采取当量长度法计算。
水泵扬程或系统入口供水压力应按下式计算：
H=∑h + P0 + Z
式中 H——水泵扬程或系统人口供水压力（MPa）；
∑h——管道沿程和局部水头损失累计值（ MPa），湿式报警阀、水流指示器取值O.O2MPa，雨淋阀取值O.07MPa；
P0——最不利点处喷头工作压力（MPa）；
Z ——最不利点处喷头和消防水池最低水位或系统入口管水平中心线之间高程差，当系统入口管或消防水池最低水位高于最不利点处喷头时，Z应取负值（MPa）。
沿程水头损失按下式计算：
hf=ALQ(n-1)-n2
式中：hf——沿程水头损失，Pa；
L——计算管段长度，m；
Q(n-1)-n——计算管段流量，L/s；
A——管道比阻值，
2.2 设计计算：
图：确定1点为最不利点，
作用面积=159.84㎡；设计喷水强度：qμ=6.0L/(min·m2)；
设计作用面积：160㎡；最不利点处喷头工作压力：Pb=0.1Mpa;
喷头公称直径=15mm；共用112个；
每个喷头最大保护面积=12.5㎡；
作用面积长边＞1.2×1601/2=15.18; 喷头采取长方形部署，
间距=2.4m；每个喷头保护面积：2.42=5.76㎡；
作用面积内喷头数：n=160/5.76=27.8≈28个；

1： q1=K(10P)1/2=80L/min=1.33L/s， P1=0.1 MPa，
1-2：Q1-2=1.33L/s， V1-2=4Q1-2/πd2=2.7m/s；
h1-2=2.4i=2.388×10-2MPa；
2： P2=P1+ h1-2=12.388×10-2MPa，
q2=K（10 P2）1/2=1.48 L/s；
2-3：Q2-3= Q1-2+ q2=2.81L/s，
V2-3=3.5 m/s，h2-3=2.8771×10-2MPa；
3： P3=P2+ h2-3=15.2651×10-2MPa，
q3=K（10 P3）1/2=1.647L/s；
3-4：Q3-4= Q2-3+ q3=4.457L/s，
V3-4=5.5m/s＞5m/s，需要扩大管径，用DN40，
V3-4=3.55m/s，h3-4=2.2877×10-2MPa；
4： P4=P3+ h3-4=17.5528×10-2MPa，
q4=K（10 P4）1/2=1.776L/s；
4-5：Q4-5= Q3-4+ q4=6.223L/s，
V4-5=4.95m/s，h，4-5=1.4233×10-2MPa，
h5=ALΦ50三通Q4-52=1.4589×10-2MPa，
h4-5= h，4-5+ h5=2.8822×10-2MPa；
5： P5=P4+ h4-5=20.435×10-2MPa，
q5=Q4-5=6.223L/s；
5-6：Q5-6=6.223 L/s，V5-6=3.17m/s，
h6=ALΦ65四通Q5-62=0.4705×10-2MPa，
h，5-6=1.3015×10-2MPa，
h5-6= h，5-6+ h6=1.772×10-2MPa；
6： P6=P5+ h5-6=22.207×10-2MPa，
q6=Q5-6+Qa-6=12.71 L/s，
Qa-6= Q4-5（P6/ P5）1/2=6.487 L/s；
6-7：Q6-7= q6=12.71 L/s，V6-7=3.3m/s，
h7=ALΦ80三通Q6-72=0.9812×10-2MPa，
h，6-7=0.6779×10-2MPa，
h6-7= h，6-7+ h7=1.6591×10-2MPa；
7： P7=P6+ h6-7=23.8661×10-2MPa，
q7=Q6-7+QA-7=23.035L/s，
Qb-A=QB-A（PA/ P，A）1/2=5.275 L/s，
[ VB-A=2.7m/s，h，B-A=0.9i=0.8955×10-2MPa，
hA=ALΦ40三通QB-A 2=0.2205×10-2MPa，
hB-A= h，B-A + h A =1.116×10-2MPa，
P，A= PB+ hB-A=11.116×10-2MPa；]
[ Q，A-7= QB-A+ Qb-A=6.605 L/s，V A-7=5.21 m/s，
h，A-7=1.5707×10-2MPa，h，7= ALΦ80三通Q，A-72=0.265×10-2 MPa，
hA-7= h，A-7+ h，7=1.8357×10-2 MPa，
P，7= PA+ hA-7=19.3885×10-2MPa，
Q A-7=Q6-7（P，7/ P7）1/2=10.33 L/s；]
7-8：Q7-8= q7=23.035L/s，V7-8=4.6 m/s，
h8=ALΦ80三通Q7-82=3.2227×10-2MPa，
h，7-8=1.473×10-2MPa，h7-8= h8+ h，7-8=4.6957×10-2MPa；
8： P8=P7+ h7-8=28.5618×10-2MPa，
q8=Qc-8+Q7-8=41.53L/s，
[QD-8= Q3-4=4.457L/s，V D-8=3.55 m/s，
h，D-8=3.0197×10-2MPa，h，8=ALΦ80三通Q D-82=0.1207×10-2MPa，
hD-8= h，D-8+ h，8=3.1404×10-2MPa，
P，8= PD+ h D-8=18.4055×10-2MPa，PD=P3=15.2651×10-2MPa，
Qc-8= Q，D-8=Q7-8（P，8/ P8）1/2=18.49 L/s；]
8-9：Q8-9= q8=41.53L/s，V8-9=8.3 m/s＞5m/s，
需要扩大管径，用DN100，
V8-9=5.3 m/s＞5m/s，需要扩大管径，用DN125，
V8-9=3.4 m/s，h，8-9=0.2799×10-2MPa，
h9=ALΦ125三通Q8-92=1.1303×10-2MPa，
h8-9= h，8-9+ h9=1.4102×10-2MPa，
9： P9=P8+ h8-9=29.972×10-2MPa，
q9=Q8-9+Q16-9，
假设11点为最不利点，P11=10×10-2MPa，q11=1.33 L/s；
11-12：Q11-12=1.33 L/s，V11-12=2.7 m/s，
h11-12=2.4i=2.388×10-2MPa；
12： P12=P11+ h11-12=12.388×10-2MPa，
q12=K（10P12）1/2=1.48 L/s；
12-13：Q12-13= Q11-12+ q12=2.81 L/s，
V12-13=3.5 m/s，h13= ALΦ50弯头Q12-132=0.1837×10-2MPa，
h，12-13=6.8332×10-2MPa，
h12-13= h13+ h，12-13=7.0169×10-2MPa，
13： P13=P12+ h12-13=19.4049×10-2MPa，
q13=Q12-13=2.81 L/s；
13-14：Q13-14= q13=2.81 L/s，V13-14=1.43 m/s，
h，13-14=0.2649×10-2MPa，
h14= ALΦ70三通Q13-142=0.096×10-2MPa，
h13-14= h，13-14+ h14=0.3609×10-2MPa；
14： P14=P13+ h13-14=19.7658×10-2MPa，
q14=Q13-14+Qf-14，Qf-F=QE-F（17.5528/P，F）1/2=5.275 L/s，
[VE-F=2.7 m/s，h，E-F=0.9i=0.8955×10-2MPa，
hF= ALΦ40三通QE-F2=0.2205×10-2MPa，hE-F=1.116×10-2MPa，
P，F= PE+ hE-F=11.116×10-2MPa；]
[QF-14=Qf-F+QE-F=6.605 L/s，VF-14=5.2 m/s，
h，F-14=1.5707×10-2MPa，
h14= ALΦ70三通QF-142=0.5238×10-2MPa，
hF-14= h，F-14+ h14=2.0945×10-2MPa，
P，14= PF+ hF-14=19.6473×10-2MPa，
Q ，F-14=Q13-14（P，14/ P14）1/2=2.8 L/s；]
Q ，F-14= Qf-14=2.8 L/s，q，14= Q12-13+ Qf-14=5.61 L/s；
14-15：Q14-15= q14=5.61 L/s，V14-15=1.12 m/s，
h，14-15=0.0655×10-2MPa，
h15= ALΦ80三通Q14-152=0.1911×10-2MPa，
h14-15=0.2566×10-2MPa；
15： P15=P14+ h14-15=20.0224×10-2MPa，
q15=Q14-15+Qe-15=10.99 L/s，
[Qe-15=QG-15=Q3-4=4.457 L/s，VG-15=3.55 m/s，
h，G-15=3.3i=3.0197×10-2MPa，
h，15= ALΦ80三通QG-152=0.1207×10-2MPa，
hG-15=3.1404×10-2MPa，P，15=PG+ h G-15=18.4055×10-2MPa，
PG=P3=15.2651×10-2MPa，
Q，e-15=QG-15=Q14-15（P，15/ P15）1/2=5.38 L/s；]
15-16：Q15-16= q15=10.99 L/s，V15-16=2.2 m/s，
h，15-16=0.3369×10-2MPa，
h16= ALΦ80三通Q15-162=0.059×10-2MPa，
h15-16= h，15-16+ h16=0.3959×10-2MPa；
16： P16=P15+ h15-16=20.4183×10-2MPa，
q16=Q15-16+Qd-16=21.9845 L/s，
[假设d为最不利点：
Qd-16=Q4-5=6.223 L/s，P5=P，16=20.435×10-2MPa，
Q，d-16=Q15-16（P，16/ P16）1/2=10.9945 L/s；]
16-9： Q16-9= q16=21.9845 L/s，V16-9=4.4 m/s，
h，16-9=0.1685×10-2MPa，
h9= ALΦ125三通Q16-92=0.3668×10-2MPa，
h16-9= h，16-9+ h9=0.5353×10-2MPa；
9： P，9=P16+ h16-9=20.9536×10-2MPa，
Q，16-9=Q8-9（P，9/ P9）1/2=34.72 L/s，
Q 9=Q8-9+Q16-9=76.25 L/s；
9-10： Q9-10=76.25 L/s，h，9-10=8.825×10-2MPa，
V9-10=4.3 m/s，h10=2×10-2MPa，h9-10=10.825×10-2MPa；
10： q10=Q9-10=76.25 L/s，
P10=P9+ h9-10=40.797×10-2MPa，
系统设计流量：Qs=76.25 L/s，
水泵扬程：H=∑h+P0+Z=1.3 MPa，

3. 消火栓系统设计计算
消火栓系统
消火栓灭火系统又称消火栓给水系统或消火栓消防给水系统。以建筑物外墙为界，可分为室外消火栓灭火系统和室内消火栓灭火系统。

3.1消火栓用水量
根据要求，该建筑室内消火栓用水量为30L/s，室外消火栓用水量为30L/s。自动喷水灭火系统用水量为26L/s。消防用水总量为86L/s。

3.2管道部署
室内消火栓给水管网部署成环状，每根竖管最小流量为15L/s，管径采取，室内消火栓给水系统进水管有两条，从消防泵房引入和高位水箱供水，引入管管径采取，室内消防竖管贴柱或墙敷设，消防水平干管分别设于地下室顶板下吊顶上和顶层闷顶内。

3.3系统设计计算
3.3.1确定消火栓水枪设计流量和设计喷嘴压力
水枪充实水柱长度确实定
Sk = 1.414(H1－H2)=1.414(4.8-1)=5.3732 (m)
据要求，该建筑室内消火栓水枪充实水柱长度不应小于10m。经过比较，确定水枪充实水柱长度为10m。
计算水枪喷嘴所需压力
Hq=αSk=13.5×10=135(KPa)
确定每支水枪设计流量
==4.6(L/s)
据要求，该楼每支水枪设计流量不应小于5L/s,经过比较，确定每支水枪设计流量=5L/s。
确定消火栓水枪设计充实水柱和设计喷嘴压力
算得水枪设计流量后反算得出水枪设计喷嘴压力为
Hqs=160KPa，
设计充实水柱为：
Sk=11.3m
确定室内消火栓消防用水量：Qf=N*qf=6*5=30L/s
确定室内消火栓及消防竖管部署间距
确定室内消火栓保护半径
=0.9×25+0.707×11.3=30 (m)
——水带长度，m。
计算室内消火栓部署间距
Lf≤（Rf2-bf2）1/2=（302-92）1/2=29.7m
每层楼内共设置3个消火栓，消火栓栓口离地面高度1.20m。
确定消火栓给水管网管径
依据高层建筑供水特点和该建筑室内消火栓用水（30L/S），和每根消防竖管所经过最小流量（15L/S）。计算最不利管路水头损失。

3.3.2 从消防水泵吸水管到系统最不利点消火栓管路水头损失有以下几部分：
∑hP-4：L P-4=2m，Q P-4=30L/s，
选Dg=150mm，V=1.7m/s，
i=0.0107V2/d1.3=0.36KPa/m，
则∑hP-4=1.1iL P-4=0.792 KPa/m，
∑hP-3：L P-3=36.5m，Q 3-P=30L/s，Dg=100mm，
V3-P=3.82 m/s，i=0.0107V2/d1.3=3.12KPa/m，
则∑hP-3=1.1iL P-3=125.3 KPa，
∑h2-3：L2-3=36.5m，Q2-3=30L/s，Dg=100mm，
V2-3=3.82 m/s，i=0.0107V2/d1.3=0.77KPa/m，
∑h2-3=1.1iL2-3=24.563 KPa，
∑h1-2：L1-2=1m，Q1-2=5L/s，Dg=70mm，
V1-2=1.3 m/s，i=0.0107V2/d1.3=0.57KPa/m，
∑h1-2=1.1iL1-2=0.627 KPa，
最不利管路水头损失：
∑hw=∑hP-4+∑h P-3+∑h2-3+∑h1-2=151.282 KPa
消防水泵流量：Qb=Nqf=6*5=30L/s，
消防水泵扬程：Hb=0.1（H0+Hxh+∑hw）=65.67m。

4．参考文件
《自动喷水灭火系统设计规范》 中国计划出版社

景绒编 《建筑消防给水工程》 中国人民公安大学出版社 1997年；
公安部政治部编 《建筑防火设计原理》 中国人民公安大学出版社；
中国建设部《高层建筑防火设计规范》（GB50045-95），中国建筑工业出版社