第三章 建筑消防系统

第三章建筑消防系统本章重点介绍层数少于10层的住宅及建筑高度（建筑物室外地面到其女儿墙顶部或檐口的高度）不超过24m的低层民用建筑中，以水作为灭火剂的消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。3.1消火栓给水系统及布置3.1.1设置室内消火栓给水系统的原则详见书P62下列建筑应设置消火栓给水系统：背下来下列建筑物可不设消火栓给水系统：背下来3.1.2消火栓给水系统的组成和供水方式1.消火栓给水系统的组成建筑消火栓给水系统一般由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵接合器及增压水泵组成。（1）消火栓设备由水枪、水带和消火栓组成，均安装于消火栓箱内。水枪一般为直流式，喷嘴口径有13、16、19mm3种。水带口径有50、65mm两种，水带长度一般为15、20、25、30m4种。水带有麻织和化纤两种；有衬胶和不衬胶之分，衬胶水带阻力较小；水带长度应根据水力计算选定。水枪13mm配直径50mm水带，16mm配直径50、65mm水带，19mm配直径65mm水带。低层建筑的消火栓可选用13或16mm口径水枪。消火栓均为内扣式接口的球形阀式龙头，有单出口和双出口之分。单出口消火栓直径为50和65mm2种；双出口直径为65mm。当每支水枪最小流量小于5L/s时选用直径50mm消火栓；最小流量≥5L/s时选用65mm消火栓。（2）水泵接合器在建筑消防给水系统中均应设置水泵接合器，其是连接消防车向室内消防给水系统加压供水的装置，一端由消防给水管网水平干管引出，另一端设于消防车易于接近的地方。有地上、地下和墙壁式3种。（3）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，应根据建筑物的性质和使用要求比较后确定。（4）消防水池消防水池用于贮存火灾延续时间内的室内消防用水量。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。（5）消防水箱消防水箱对扑救初期火灾起着重要作用，应在建筑物的最高部位设置重力自流的消防水箱；消防用水与其他用水合并的水箱，应有消防用水不作他用的技术措施；水箱的安装高度应满足室内最不利点消火栓所需的水压要求，其应储存10min的室内消防用水量。当室内消防用水量不超过25L/s,经计算水箱消防贮水量超过12m3时，仍可采用12m3；当室内消防用水量超过25L/s,经计算水箱消防贮水量超过18m3时，仍可采用18m3；2.消火栓给水系统的给水方式室内消火栓给水系统有下列几种给水方式：详见书后图P66-671）由室外给水管网直接供水的消防给水方式室外给水管网提供的水压、水量在任何时候均能满足室内消火栓给水系统所需的水量、水压时采用。该方式中消防管道有两种布置形式：1.消防管道与生活（或生产）管网共用，此时在水表处应设旁通管，水表选择应考虑能承受短历时通过的消防水量。2.消防管道单独设置，可以避免供水污染。2）设水箱的消火栓给水方式室外管网1天之内有一定时间能保证消防水量、水压时（或是由生活泵向水箱补水）采用。由水箱贮存10min的消防水量，灭火初期由水箱供水。3）设水泵、水箱的消火栓给水方式室外管网的水压不能满足室内消火栓给水系统的水压要求时采用。水箱由生活泵补水，贮存10min的消防用水量。火灾发生时先由水箱供水灭火，消防水泵启动后由消防水泵供水灭火。3.1.3消火栓给水系统的布置1.水枪充实水柱长度水枪射流在26mm~38mm直径圆断面内、包含全部水量75%~90%的密实水柱长度称为充实水柱长度，以Hm表示。详见书P67表3.1.32.消火栓布置规范规定要求设消火栓消防给水系统的建筑内，每层均应设置消火栓。消火栓的间距布置应满足下列要求1）建筑高≤24m、体积≤5000m3的库房，应保证有一支水枪的充实水柱达到同层内任何部位，其间距按下式计算：S1=2∙√R2−b2R=C∙Ld+h式中S1−消火栓间距，m；R−消火栓保护半径，m;C−水带展开时的弯曲折减系数，一般取0.8~0.9;Ld−水带长度，m；h−水枪充实水柱倾斜45°时的水平投影距离，m；h=0.71Hm,对于一般建筑（层高3~3.5m）由于两楼板间的限制，一般去h=3.0m；Hm−水枪充实水柱高度，m;b−消火栓的最大保护宽度，应为一个房间的长度加走廊的宽度，m;2）其他民用建筑应保证有2支水枪的充实水柱达到同层内任何部位，其间距按下式计算：S2≪√R2−b2式中S2−消火栓间距，m；3）消火栓口距地面安装高度为1.1m，栓口宜向下或与墙面垂直安装。每个消火栓处应设置直接启动消防水泵的按钮或报警信号装置。4）消火栓应设在使用方便的走道内，宜靠近疏散方便的通道口处、楼梯间内。建筑物设有消防电梯时，其前室应设消火栓。在建筑物屋顶应设1个消火栓。3.消防给水管道的布置低层建筑消火栓给水管道布置应满足：1）当室内消防用水量大于15L/s，消火栓个数多于10个时，室内消防管道应布置成环状，进水管应布置2条。对于7~9层单元式住宅，允许采用一条进水管。2）超过6层塔式和通廊式住宅，超过5层或体积大于10000m3的其他民用建筑，超过4层的长房和库房，当室内消防立管≥2条式，至少应每2根竖管相连组成环状管道。3）消火栓给水管网应与自动喷水灭火系统管网分开设置。困难时可共用给水干管，在自动喷水灭火系统报警阀后不允许设消火栓。4）关闭阀门后，停止使用的消火栓立管不应多于1根，在1层中停止使用的消火栓不应多于5个。5）每个水泵接合器的进水流量可达10~15L/s，一般不少于2个。在其附近15~40m范围内有供消防车取水的室外消火栓或贮水池。3.2消火栓给水系统的水力计算我国规范规定的各种建筑物消防用水量及要求同时使用的水枪数量可查表3.2.1、表3.2.2。3.2.1消火栓口所需水压1.消火栓口所需水压按下列公式计算：Hxh=Hq+hd+Hk式中Hxh−消火栓口的水压，Kpa；Hq−水枪喷嘴处的压力，Kpa；hd−水带的水头损失，kpa；Hk−消火栓栓口水头损失，按20kpa计算；2.水枪喷嘴处的压力：Hq=Hf1−φ∙Hf，φ=K1df式中Hq−水枪喷嘴处的压力，Kpa；Hf−垂直射流高度，m；φ−与水枪喷嘴口径有关的阻力系数，可按经验公式φ=0.25df+(0.1df)3计算，其值已列入表3.2.3；df−水枪喷嘴口径，m；K1−由实验确定的阻力系数；系数φ值表3.2.3df（mm）131619φ0.01650.01240.00973.水枪充实水柱高度Hm与垂直射流高度Hf的关系：Hf=af∙Hm式中af−实验系数，af=1.19+80(0.01×Hm)4，可查表3.2.4；系数af值表3.2.4Hm（m）68101216af1.191.191.201.211.244.水枪喷嘴处压力与充实水柱高度的关系Hq=af×Hm1−φ∙af∙Hm在计算时，充实水柱长度与充实水柱高度可视为相等。5.水枪射出流量与喷嘴压力的关系：qxh=√BHq，B=（0.003477μdf2）2式中qxh−水枪射出流量，L/s；B−水枪流量系数，与水枪喷嘴口径有关；μ−孔口流量系数，μ=1.0；水枪水流特性系数B水枪喷嘴直径13161922B0.3460.7931.5772.836在实际工程中，为方便使用，将以上公式制成表，根据水枪口径和充实水柱长度可查出水枪的射流量和压力值。6水带水头损失应按下列公式计算：hd=Az∙Ldqxh2×10式中hd−水带水头损失，kpa；Ld−水枪长度，m；Az−水带阻力系数；水带阻力系数Az水带材料水带直径（mm）506580麻织0.015010.004300.00150衬胶0.006770.007120.000753.2.2消防水池、水箱的贮存容积1.消防贮水池的消防贮存水量应按下式确定Vf=3.6（Qf−QL）×Tx式中Vf−消防水池贮存消防水量，m3；Qf−室内消防用水量与室外给水管网不能保证的室外消防用水量之和，L/s；QL−市政管网可连续补充的水量，L/s；Tx−火灾延续时间，h，详见附录3.1；2.消防水箱的消防贮水量按照规定，消防水箱应贮存10min的室内消防用水总量，以供扑救初期火灾之用。计算公式为：Vx=0.6×Qx式中Vx−消防水箱贮存消防水量，m3；Qx−室内消防用水总量，L/s；0.6−单位换算系数；为避免水箱容积过大，消防水箱的最小消防贮水量也可按下列规定确定：一类建筑（住宅除外）不小于18m3；二类建筑（住宅除外）和一类建筑的住宅不小于12m3；二类建筑的住宅不小于6m33.2.3消防管网水力计算主要目的在于1.确定消防给水管网的管径；2计算或校核消防水箱的设置高度；3选择消防水泵。在进行消防管网水力计算时，对于枝状管网应首先选择最不利立管和最不利消火栓，以此确定计算管路，并按照消防规范规定的室内消防用水量进行流量分配，低层建筑消防立管流量分配应按附录3.2确定。在最不利点水枪射流量按公式确定后，以下各层水枪的实际射流量应根据消火栓口处的实际压力计算。见设计举例中消火栓系统水力计算。在确定了消防管网中各管段流量后，便可按公式计算出各管段管径。通常可由流量Q和流速V查水力计算表求出管径D和单位管长沿程水头损失i。消火栓给水管道中的流速一般以1.4~1.8m/s为宜，不允许大于2.5m/s。消防管道局部水头损失按管道沿程水头损失的10%采用。当有消防水箱时，应以消防水箱的最低水位作为起点选择计算管路，计算管径和水头损失，确定水箱的设置高度或补压设备。当设有消防水泵时，应以消防水池最低水位作为起点选择计算管路，计算管径和水头损失，确定消防水泵的扬程。对于环状管网，可假定某管段发生故障，仍按枝状管网进行计算。对于低层建筑消火栓给水管网管径不得小于DN50。3.3自动喷水灭火系统及布置3.3.1自动配水灭火系统分类自动喷水灭火系统由水源、加压贮水设备、喷头、管网、报警装置等组成。1.湿式自动喷水灭火系统喷头常闭的灭火系统。管网中充满有压水，渗漏时会损坏建筑装饰和影响建筑使用。适用于环境温度4℃~70℃的建筑物。2.干式喷头常闭的灭火系统。管网中充满有压空气，系统工作时先排气，再充水。故灭火不如湿式及时。适用于采暖期长而建筑物内无采暖的场所。为减少排气时间，一般要求管网的容积不大于2000L。3.预作用喷水灭火系统喷头常闭的灭火系统。管网平时不充水（无压），发生火灾时，火灾探测器报警后，系统由干式变成湿式系统，当着火点温度达到开启闭式喷头时，才开始喷水灭火。适用于建筑装饰要求高，灭火要求及时的建筑物。4.雨淋喷水灭火系统喷头常开的灭火系统。该系统出水量大，灭火及时的优点。适用于火灾蔓延快、危险性大的建筑或部位。5.水幕系统3.3.2喷头及控制配件详见书P79~83包括喷头、报警阀、水流报警装置。3.3.3喷头及管网布置喷头的布置形式应根据天花板、吊顶的装修要求布置成正方形、长方形和菱形3种形式。间距应按下列公式计算：详见书P83图喷头的几种布置形式正方形布置时：A=2Rcos45°长方形布置时：√A2+B2≪2R菱形布置时：A=4R∙cos30°∙sin30°B=2R∙cos30°∙cos30°式中R−喷头的最大保护半径，m；见附录3.3喷头的具体位置可设于建筑的顶板下、吊顶下，喷头距顶板、梁及边墙的距离可采考附录3.4。自动喷水灭火管网的布置，应根据建筑平面的具体情况布置成侧边式和中央布置式两种形式，如图3.3.11所示。一般情况每根支管上设置的喷头不宜多于8个，一个报警阀所控制的喷头数不宜超过附录3.5所规定的数量。3.4自动喷水灭火系统的水力计算3.4.1消防用水量及水压自动喷水灭火系统设计的基本参数应按《自动喷水灭火系统设计规范》的规定选取。自动喷水灭火系统的持续喷水时间，应按火灾持续时间不小于1h确定。开式喷雾灭火系统的消防用水量及喷头要求工作压力见附录3.73.4.2管网水力计算目的在于确定管网各管段管径、计算管网所需的供水压力、确定高位水箱的设置高度和选择消防水泵。1作用面积法（推荐）首先按照基本设计参数选定自动喷水灭火系统中最不利工作作用面积（以F表示）的位置，此作用面积的形状