长安大学建筑消防课程设计

建筑自动消防工程课程设计1一．综述（一）摘要由于生活水平的不断提高，人们愈来愈注重建筑物的实用性、舒适性、多功能性，对建筑物的装修标准和豪华程度的要求也愈来愈高。各种电气照明、电视机、电冰箱、洗衣机、电烤箱、电饭锅、电热水器、电熨斗等各式家用电器增多，电梯、空调器和水泵、风机等已成为建筑物必须配置的设备。因而，用电负荷成倍增长，电气管线密集，室内装修量大大增加，可燃物增多，这样就不可避免地带来许多火灾隐患，如果消防工作跟不上，将会给国家和人民生命财产造成严重损失。据有关资料统计，每年因火灾造成的经济损失都在13亿元以上。由此可见，建筑自动消防系统与人们的切身利益息息相关，在国民经济建设中的地位愈来愈重要。正如江泽民同志所说：隐患险于明火，防范胜于救灾，责任重于泰山。本次设计针对的主体是一个三层的实验楼。根据实验室的原始数据和设计要求，我们可以知道本实验楼属于非高层的民用建筑，故在选择灭火等级上可以选择中等以上的灭火等级。在这里，我们统一设实验室的高度均为3.5米。根据表2—1所示，由于一二层只是实验室，灭火等级较低，因此我们可以选择一、二层的灭火等级为3级，而第三层为计算机机房，故其的灭火等级要求高一点，可以选择其灭火等级为4级。下面对各层的消防设计做详细的说明。（二）设计目的1.通过课程设计加深对本课程基本知识的理解,提高综合利用本课程知识的能力；2.掌握本课程工程设计的主要内容、步骤和方法；3.提高消防电气控制线路的设计能力；4.学会应用有关国标、规范等设计资料，进行设计计算的能力；5.提高独立分析问题，解决问题的能力，逐步增强对实际工程的认识和理解。（三）设计工况参考参数1.一层是1号实验室，其面积为2000m2；2.二层是2号实验室，其面积为1000m2；3.三层是计算机中心大厅：20×10×3.5m（长×宽×高）。（四）设计内容1.一层设计出预作用式自动水喷淋灭火系统；2.二层对防烟、排烟、加压送风系统、防火卷帘等消防联动控制进行设计；3.三层的计算机中心大厅，要求用自动气体灭火系统保护；4.完成火灾探测器的选择、平面布置；5.完成消防事故广播和直通电话系统的总体设计方案。建筑自动消防工程课程设计2二．一层实验室预作用式自动水喷淋灭火系统的设计2.1一层实验室防火分区的划分设一层的长×宽×高=100×20×3.5，按表2—1中防火分区的最大建筑面积的划分规定，又由于该建筑为三层实验楼，属于非高层民用建筑，耐火等级设计为三级，则每个防火分区的最大建筑面积为1200m2，一层建筑面积为2000m2，因此需要将实验室分为两个防火分区，每个防火分区1000m2。防火分区设置情况见图2—1。一层实验室四周的墙体采用耐火材料砌成，顶棚采用防火顶棚，前后门采用防火门，以防止火灾向四周或邻近层蔓延，由于一层实验室面积过大，因此可以考虑在实验室中间位置设置防火卷帘，这样一旦发生火灾就可以将火势阻隔在单独的一个防火分区内，能够有效地阻止火势的蔓延。防火卷帘的具体设置和与其它消防机构联动控制见三3.3（3）详述。表2—1防火分区的最大建筑面积图2—1一层实验室防火分区划分示意图2.2一层实验室火灾探测器的选择和布置根据《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）中的规定，探测区域应按独立房(套)间划分。一个探测区域的面积不宜超过500㎡；从主要入口能看清其内部，且面积不超过1000㎡的房间，也可划为一个探测区域。基于此，由于一层实验室仅仅是实验室，从大门口就可以一览无余，而且根据前面设定的一个防火分区的面积为1000㎡，所以一个防火分区可以划分为一个探测区域。故一层实验室可以分为两个探测区域。探测器是火灾自动报警装置中最关键的器件，它的功能就是及时捕捉、观察可燃物最初燃烧时的参数，并把参数转换成电信号或者开关信号提供给报警器，它好似火灾自动报警装置的眼睛，因此在设计中要严格按照要求，合理正确地选择和安装火灾探测器，使其发挥出应有的功能。建筑自动消防工程课程设计31.火灾探测器类型的选择对于实验室来说，拥有大量贵重的实验仪器和设备，通风透光性比较好，一般多有易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，特别重要的实验室在装修上更是具有更高的要求。因此根据实验室的高度、气流、湿度、洁净的程度和可燃物的材料性质，针对本实验室由于含有大量的易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，故要求在火灾的初起阴燃阶段就能检测出来，再根据房间高度，参考表2—2，因此我们可以选择感烟探测器。表2—2按房间高度选择点型探测器的类型参考表房间高度感烟探测器感温探测器Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级感光探测器12＜h≤208＜h≤126＜h≤84＜h≤6h≤4×√√√√××××××√××√√×√√√√√√√√2．确定一只探测器的保护面积（以及保护半径）由已知条件：h=3.5m,一个防火分区的面积S=1000m280m2，设实验室为平顶，则屋顶坡度θ150，查表2—3可知，对于感烟探测器，在房间高度h6米时，一只探测器的保护面积A=60m2，保护半径R=5.8m。表2—3感烟探测器保护面积和保护半径火灾探测器的种类地面面积S（㎡）房间高度h（m）探测器的保护面积A和保护半径R屋顶坡度θ≤15°15°＜θ≤30°30°＞θA(㎡)R(m)A(㎡)R(m)A(㎡)R(m)感烟探测器S≤80h≤12806.7807.2808.0S＞806＜h≤12806.71008.01209.9h≤6605.8807.21009.03.考虑梁高度的影响设梁高度为200mm，即不大于200mm，图2—2可知道，整个实验室不用考虑梁的影响。图2—2梁高对探测器设置的影响如本实验室属于一级保护建筑，取修正系数k=0.8，则：建筑自动消防工程课程设计4n≥𝑆𝑘𝐴=10000.8×60=20.83(个)n取整数，n=214.确定探测器的间距绘出探测器布置草图，如按图2-3布置所示，则7,321nn，由公式可以求得：𝐚=𝑷𝒏𝟏=𝟐𝟎𝟑=6.67m，b=𝑸𝐧𝟐=𝟓𝟎𝟕=𝟕.𝟏𝟒𝒎manPa33.32]67.6)13(20[2])1([11mbnQb58.32]14.7)17(50[2])1([21图2—3一层实验室火灾探测器布置草图5.校验由公式ab＜kA校验，ab=6.67×7.14=47.62m2𝑘𝐴=0.8×60=48𝑚2,故满足要求。又因为探测器的有效保护半径为R=√kA2=4.9m，而本工程实际要求探测器的最大水平距离为√3.55×3.55+3.58×3.58=4.89m，所以rR。此外由于屋顶斜度θ≤15°，由图2—4查得kA=48m2(40m2)时，探测器的安装距离a、b的选择范围在3.5—12m之间，故按图2—3的布置要求未超过这一范围。另外探测器位置与相邻墙壁之间的水平距离也满足大于0.5m之要求。所以，该实验室的火灾探测器的布置基本合理。图2—4探测器安装间距的极限曲线建筑自动消防工程课程设计5另外，应考虑到，正常情况下防火卷帘卷起，并且用电锁锁住。防火卷帘两侧应设置感烟感温两种探测器用来控制火灾时防火卷帘的下落，故每个探测区域靠近防火卷帘的一侧应加入两个感温探测器。当火灾发生时，装设在防火卷帘两侧的感烟探测器首先发出报警信号，通过回路总线传送给报警器，报警控制器经确认后对回路总线上的LD-8303模块发出联动控制信号，其电气控制原理图如附图所示。综上所述一层实验室的探测器最终布置图如图2—5所示：图2—5一层实验室的火灾探测器布置图2.3预作用式自动水喷淋灭火系统的设计1.方案选择根据使用环境和技术要求，自动水喷淋灭火系统大体上可以分为干式，湿式和预作用式三种类型，预作用式自动水喷淋灭火系统既克服了干式自动水喷淋灭火系统所存在的喷淋灭火延迟时间较长的缺点，又避免了湿式自动水喷淋灭火系统存在的渗漏而污染室内装修的弊病。因此，在现代建筑的自动水喷淋灭火系统中，预作用式得到了越来越广泛的应用。本实验室就采取预作用式自动水喷淋灭火系统。建筑自动消防工程课程设计62.预作用式水喷淋灭火系统各部分组成、参数及选择（1）自动喷淋头选用ZST-15系列型号开启式的喷淋头，设环境最高允许温度为49℃，根据其温度级别可以选择动作温度为68℃，颜色为红色。每个喷淋头在规定高度内的保护面积约为10m2，则每个探测区域需喷淋头个数为：10010100010Sn个，所以整个实验室共需100×2=200个自动喷淋头。（2）控制装置控制装置主要包括控制柜，安装于消防控制室，配以水流指示器和压力开关等传感器，当控制装置接到传感器信号后控制消防水泵的启动或停止。另外控制装置还配有水利警铃、报警阀、延迟器、阀门等设备，对灭火系统进行全面监控管理和报警等。参考课本可以选择四川消防机械总厂生产的水流指示剂和压力开关。水流指示器选择带电子延时装置的ZSJZ型号，额定工作压力1.2×108Pa。压力开关选择ZSJY-10型号，，额定工作压力106.（3）管路管路又称管网，是将灭火剂-水从水源送到被保护现场的通路，配水管应采用内外镀锌钢管，配水管道在布置上应使配水管的压力均衡，并且保证各配水管入口压力不应大于0.4MPa，另外，在配水管上也不得接入其它的供水设施。（4）压力水源压力水源由消防水池、喷淋泵、高位水箱和稳压泵组成。喷淋泵为自动水喷淋系统的主要供水加压设备，管网配有稳压泵是为了防止由于管网泄露等原因导致水压下降而设置的恒压装置。按《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）要求，消防水池的容积应为灭火持续时间与消防用水总流量的乘积。设该实验室的灭火持续时间取hts3，一般取流量为40L/S,则可以算得需要消防水池的容积Q=40×3×36001000=432m3，为了保证能在清池、检修和换水时保证必要的消防用水，因此可以选择Q=500m3。在消防水池的设置中，还应注意的是，要保证其离建筑物（消防泵房除外）之间的距离不少于15m，并设置消防车去水的取水口，，在消防池的周围应设置消防车道。稳压泵和喷淋泵应分别选择两台，一运行一备用。3.预作用式水喷淋灭火系统工作原理如图2—6所示，该系统准工作(警戒)状态时配水管道内不充水，由火灾自动报警系统联动雨淋报警阀和供水设施后，转换为湿式系统的闭式系统。一旦发生火灾，安装在保护区的火灾探测器发出火灾报警信号，火灾报警控制器接到报警信号后发出指令打开预作用阀上的电磁阀和管道末端电磁阀，使阀组开启，压力水流进系统侧管网，立即使系统变成湿式喷水系统，同时水力警铃发出报警，压力开关动作反馈给控制中心显示管路已充水，并同时启动消防泵。此时管道上安装的闭式洒水喷头尚未释放，不会喷水。人为尚可主动地采取适当行动灭火，可避免喷头动作造成不必要损失。如火势控制不住，致使闭式喷头玻璃球动作喷水，水泵自动启动，进行自动喷洒灭火。人为控制灭火或自动喷洒灭火后，都应将电磁阀关闭,使预作用阀关闭,并排除管中的水使系统充气，保持气压在0.03-0.05MPa范围内，恢复准工作状态。图2—6预作用式水喷淋灭火系统示意图建筑自动消防工程课程设计74.预作用式自动水喷淋灭火系统的联动控制根据对消防喷淋泵的设置和控制要求，自动水喷淋灭火系统采用两台互为备用的喷淋泵和两台互为备用的稳压泵，其具体控制线路如下所示。（1）两台互备的自动喷淋泵动控制线路图2—7所示为两台互为备用的自动喷淋泵自耦降压启动控制线路图,途中SP为电接点压力表接点，KT3,，KT4为电流/时间转换器，其接点可延时动作，并设有公共部分控制电源自动切换电路。图2—7喷淋泵电气控制线路图（Ⅰ）1#泵控制线路建筑自动消防工程课程设计8（Ⅱ）2#泵控制线路（Ⅲ）故障检查线路按下自锁按钮SA，中间继电器KA线圈通电，KA（13-14）接点闭合，接通1#电源U1，KA（11-12）接点断开，切断2#电源，使控制电路接通1#电源，当1#电源发生故障或者停电时，KA线圈断电，其接点KA（11-12）复位闭合，为控制电路接通2#电源，从而确保线路正常工作。设转换开关1SA置于1#泵