情境2建筑室内消火栓给水工程设计安装

情境2建筑室内消火栓给水工程设计安装学习案例１.设计任务本工程为重庆某饭店建水工程一幢21层的综合性服务大楼，总占地面积3710m2，建筑面积25290平方米，建筑总高度为93.3米，建筑高度为77.5米，地上21层，地下2层。各层功能如下：-2层为设备层；-1层为车库（停车位44个）；1，2层为商场（商场面积2865m2）；3层为会议及餐厅；4～21（19）层为客房；21（19）层为观景茶楼；21（19）层以上分别是电梯机房，水加热机房和水箱间。要求完成该建筑的室内消火栓工程设计。2.建筑设计资料建筑所在地总平面图，建筑物分层平面图，立面图、剖面图以及卫生间大样。根据建筑物性质，用途及建设单位要求，室内需设置完善的给排水卫生设备及集中热水供应系统，要求全天24小时供应热水。该大楼要求消防给水安全可靠，设置独立的消火栓系统及自动喷水灭火系统，每个消火栓内设按钮，消防时能直接启动消防泵。生活水泵要求能自动启停。管道全部暗敷。-2层为设备用房；-1层为洗衣房、车库（停车位44个）；1～3层有公共卫生间（内设蹲便器6个、洗脸盆2个、小便斗4个）；4～18层为普通客房，共有床位450张。每套客房内均带有卫生间，内设浴盆、洗脸盆、坐式大便器各1个。公共服务用房为厨房、餐厅、多功能房、商场、会议室等。其中3层餐厅及雅间，15层为茶楼，大楼工作人员：-2F：共24人，-1F：共8人，1F：共80人，2F：共80人，3F：共80人，转换层：共6人，4～18F：每层6人，19F：共35人，19F以上电梯机房、水加热间、屋顶水箱间每层考虑3人。室内最冷月平均气温为7℃。3.消火栓系统3.1室外消火栓系统根据《高层民用建筑设计防火规范》规定：本建筑为一类高层建筑，耐火等级为一级，室外消火栓用水量为30L/s。考虑在室外给水环网上设置3个室外消火栓（地上式），每个消火栓的用水量为10～15L/s。3.2室内消火栓系统根据规范规定：本建筑室内消火栓的用水量为40L/s，充实水柱取12m，水枪喷嘴流量为5.2L/s，最不利情况为同一根立管上同时出水三股水柱，消防立管的管径为DN100。3.2.1方案优选①水泵并联给水（如图2-1）优点：高、低区系统分开设置，互不干扰，安全性高；管网布置简单；水泵统一放置在水泵房，维护管理方便；缺点：设备数量较多，管材消耗较大，投资较高②水泵串联给水（如图2-2）优点：设备费用低；缺点：设备分散，管理不便，安全性降低。图2-1水泵并联给水图2-2水泵串联给水③分区减压给水优点：设备集中便于管理，占地少，投资省，不设水箱可少占空间，增加营业收入。缺点：减压阀容易损坏，供水安全性较差。④多级多出口泵供水优点：设备集中便于管理，占地少，不设水箱可少占空间，增加营业收入，供水安全可靠，可根据需要的水压供水缺点：设备费用增加，供电负荷增加。图2-3分区减压给水图2-4多级多出口供水综上：根据上述比较以及本建筑的实际情况，不选用有中间水箱的供水方式，而充分利用其转换层，采用分区减压给水方式供水，尽量不采用多级多出口供水方式供水，以节省投资。即采用减压阀供水方式。3.2.2分区方式及系统组成⑴分区方式根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定：当消火栓处的静水压力大于80mh20时应采取分区给水。火灾时，前十分钟由高位水箱供水,十分钟后由高压消防泵向管网系统供水灭火。为了灭火时便于操作水枪，在主立管下部动水压力超过0.5MPa的消火栓处设置减压装置。由于本建筑结构3层及其以下与4层以上结构不同，初分为两个区，简算如下，19层消火栓到泵房地面高差为69.6+1.1－（－7.8）＝78.5m，水箱间楼板到泵房消火栓的高差为81+7.8－1.1＝87.7m80m，因此分两个区合理，分区如下：①－2F～3F为低区，由高区经过减压供水；②4F～19F为高区，由消防主泵直接供水。⑵室内消火栓系统的组成包括：水枪、水带、消火栓、消防管道和水源，此外，还包括高区所需的消防水池、消防水泵和高位消防水箱。3.2.3加压设备及构筑物消防加压泵采用两台消防泵，型号为XBD45－120－TB，一用一备，泵的参数为：Q＝45L/s，H＝120m；配套电机型号为Y2280M－2，功率90KW。地下消防水池有效容积为832.8m3，屋顶消防水箱有效容积为18m3。消火栓布置在明显，经常有人出入，而且使用方便的地方，其间距不大于消火栓保护半径24.5m。为了定期检查室内消火栓给水系统的供水能力，在转换层、屋顶分设试验消火栓。室内消火栓箱内设远距离启动消防泵的按钮，，以便在使用消火栓灭火的同时，启动消防泵。，由于水箱高度满足19层最不利于消火栓所需水压静压0.07Mpa，则不需设增压设备。室外设6个水泵接合器，三个供高区，三个供低区，以便消防车向室内消防管网供水。在室外设有消防车取水口。4.消防管道及设备安装要求4.1消火栓的安装（1）消火栓给水管的安装与生活给水管基本相同（2）热浸镀锌钢管，连接采用光沟槽式机械接头（3）消防立管采用DN100mm，消火栓口径为65mm。水枪喷嘴口径为190mm，水龙带为麻质，直径65mm，长度25m。（4）为便各层消火栓出水流量接近设计值，各层均设置减压孔板消火栓给水系统减压孔板一览表楼层456789101112减压板孔径1718181819191920204.2加压设备消防加压泵采用两台消防泵，型号为100DL-6，一用一备，泵的参数为：Q＝27.80L/s，H＝120m；配套电机型号为Y2280M－2，功率90KW。5.消火栓给水系统5.1消火栓栓口所需压力计算查《建筑给排水设计手册》，选用DN65的消火栓，喷口直径d=19mm，水龙带长度Ld=20m，充实水柱长度Hm=12m，喷口系数B=1.577，ф=0.0097，实验系数αf=1.21，麻织水龙带Az=0.0043①消火栓保护半径Rf＝Ld+Ls＝0.8×20+12×cos45°＝24.5m②查手册可知水枪实际喷射流量qxh=5.2L/s5L/s，故消防流量采用5.2L/s。③水枪喷嘴压力Hq=αf×Hm×10/(1-ф×αf×Hm)=1.21×12×10/(1-0.0097×1.21×12)=169Kp＝16.9m④水龙带的沿程水头损失：hd=Az×Ld×qxh2=0.0043×20×5.22=2.33mH2O⑤消火栓栓口处所需水压：Hxh=hd+Hq+Hk=2.33+16.90+2=21.23mH2O式中Hk：消火栓栓口水头损失，取2mH2O。5.2消防系统计算计算管段设计秒流量L/s管径DN(mm)流速m/s坡降1000i管长m沿程水损mh201～25.201000.607.293.60.0262～310.851001.2528.403.60.1023～416.931001.9664.7349.43.2004～516.931500.909.715.50.0545～633.861501.7935.0213.80.4836～744.711502.3758.5511.10.6487～844.711502.3758.554.90.2858～944.711502.3758.5543.72.556说明：按照最不利点消火栓的流量分配要求，最不利消防立管为下图中1～3立管，其上出水水枪为3支，相邻消防立管上出水枪为3支，第三根立管考虑2只水枪。①1点的水枪流量为5.2L/sHxh1=hd+Hq+Hk=2.33+16.9+2=21.23mH2OHxh2=Hxh1+△H（1，2点消火栓间距）+h(1～2管段水头损失)=21.33+3.6+0.03=24.96mH2O②2点的水枪流量为：qxh2=2qBHHxh2=Hq2+hd+2=qxh12/B+A×Ld×qxh12+2=qxh12（1/B+A×Ld）+2qxh2＝)1()2(Hxh2dALB＝）（200043.0577.11)296.24(＝5.65L/sHxh3=Hxh2+△H+h=24.96+3.6+IL=25.03+3.6+0.10=28.66mH2O③3点的水枪流量为：qxh3=)1()2(Hxh3dALB＝）（200043.0577.11)266.28(＝6.08L/s④4点到消防水泵的总沿程水头损失为：4.026mh20，消防管道最不利点到消防水泵的总沿程水头损失∑h为：7.355mh20,管路总水头损失为Hw=1.2×∑h=1.2×7.355=8.826m消防系统计算草图5.3消防增压和贮水设备⑴消防高位水箱消防水箱的容积按10min的室内消防用水量计算V=Qxh×Tx×60/1000式中：Qxh—室内消防用水量，(L/s)；Tx—消防用水时间（min）①自动喷水系统计算流量Qs=(1.15～1.3)QL=1.3×6×160/60=20.8L/s②消火栓室内消防用水量Q=40L/s则：V=Qxh×Tx×60/1000＝（40+20.8）×10×60/1000=36.48m318m3按《高层民用建筑设计防火规范》，消防水箱的容积取为18m3,水箱尺寸为：3.0×4.0×1.8=18m3,其中0.3m为超高,水箱支墩0.3m⑵消防水池①由《高层民用建筑设计防火规范》，对于大于50m的高级宾馆，消火栓用水量为：室外30L/s,室内40L/s;消火栓灭火时间考虑为3h②由《自动喷水灭火设计规范》，对于中危险Ι级：喷水强度6L/min×m2作用面积为160m2,而自动喷水系统设计水量为Qs=(1.15～1.3)QL，其中Qs为系统设计流量（L/s）,QL为喷水强度与作用面积乘积（L/s）,Qs=(1.15～1.3)QL=1.3×6×160/60=20.8L/s;自动喷水灭火时间考虑为1h;③消防水池容积V=(30+40)×3×3600/1000+20.8×3600/1000=830.88m3④水池长23.15-0.3=22.85m.,0.3为隔墙厚度,宽12.4m；水池水面的高度为832.8/(22.85×12.4×3)=2.94;考虑0.3的超高则水池高为3.24,取3.3m.即消防水池为：23.15m×12.4m×3.3m⑶消防水泵①消防水泵流量为：Qx=44.71L/s②消防扬程Hb=Hz+∑h+Hxh式中Hb：水泵扬程Hz：立管上最高的消火栓栓口与贮水池最低水位标高差∑h：消防泵吸水管到实验消火栓的总水头损失Hxh：消火栓栓口处所需水压，21.23mH2OHz=69.6+1.1-（-7.8+0.2）=78.3mH2O则水泵扬程为Hb=Hz+∑h+Hxh=69.6+1.1+8.83+21.33+2=110.66mH2O③按消火栓灭火总用水量选得流量-扬程曲线平坦的消防泵为：XBD45-120-TB型2台，一用一备，各项参数为：Qb=45L/s，Hb=120mH2O，电机功率N=90KW。⑷根据室内消防用水量，应设置六套水泵结合器,高区三套，低区三套。5.4减压孔板的设计计算为了使各层消火栓出流量接近设计值，防止消火栓在大压力下流量过大致使消防水量快速用完，需在下面几层消火栓栓口前装设减压孔板，以降低消火栓处压力，保证各层消火栓正常使用。各层消火栓处剩余水头H0：H0＝Hb-(Z+∑h+Hxh)，根据规范要求，消火栓栓口压力≯50mH2O。标高差及水头损失计算表楼层最低水位标高标高差泵到4点水损4点到各层消火栓长度坡降1000i4点到各层消火栓水损沿程水损总水损∑h4-7.616.724.34.032.6464.730.174.24.625-7.620.327.94.036.2464.730.44.434.886-7.623.931.54.039.8464.730.644.675.137-7.627.535.14.0313.4464.730.874.95.398-7.631.138.74.0317.0464.731.15.135.659-7.634.742.34.0320.6464.731.345.375.910-7.638.345.94.0324.2464.731.575.66.1611-