建筑给排水设计说明书

引言

毕业设计是我们学习中最重要的一个环节,同时也是教学计划中一个重要的组成部分。通过毕业设计的训练,使对专业知识理解更加深刻,更加透彻。

这次,毕业设计题目是重庆市某商住楼高层建筑给排水设计,与多层和低层建筑相比,基本理论和计算方法在某些方面是相同的。本工程建筑总高度为99.8m,总层数为三十二层,其中地上三十一层,地下一层。高层建筑层数多、建筑高度大、建筑功能广、建筑结构复杂,以及所受外界条件的限制等,因此,高层建筑给排水设计无论是在设计程度,还是在施工程度上,都超过了低层建筑物的给排水难度。同时,高层建筑的给排水工程对防噪声、防火、防震都有着更为严格的要求。由于建筑层数较高,为满足高区用户及消防用水器具对水压的要求,给水增压设备往往需要提供较大的水压,而过大的水压将影响低区用水器具的正常使用,因而对于高层建筑给水系统而言,要对建筑物进行竖向分区,并在水压过大的支管入口设置减压孔板等减压附件,采用分区供水的方式使各个用水点都有合适的供水压力以及充足的水量。由于层数较高、用户较多,建筑物内排水立管内瞬时排水流量较大,将导致排水立管内压力不稳定,致使卫生器具水封装置遭到破坏,排水管内有毒有害气体将从卫生器具进入至市内并最终污染环境,为解决这一问题,多采用双立管或三立管排水系统,即在排水立管旁设置专门的通气管,利用结合通气管连接到排水立管上,以实现排水立管中气流的流通。

建筑给排水与人们的生活息息相关,并直接影响着建筑物的使用功能。随着社会的不断进步,城市中的高层建筑不断达到新的高度,这给我们建筑给排水提出了更严格的要求,更给我们提供的更宽广的发展空间和更多的机遇,通过毕业设计,将进一步锻炼我们将大学期间所学知识与生产实践相结合的能力,把积累的基础知识、专业知识与设计手册、设计规范的内容相结合,并加之以适当的创新以迎接新时代赋予我们的责任。

1概述

1.1工程概况

本工程是对重庆市某商住楼高层建筑的给排水设计。建筑总面积为42608.9m2,建筑总高度为99.80m,地上三十一层,地下一层。其中,地下一层为车库和相应的库房,一至三层是商业部分,四至三十一层为居民住宅部分。

各层的层高如下表:

表1.1 建筑层高

为了满足住户和顾客的需求,本次设计主要是以节能和高效率的原则,对建筑的给水,排水,消防等进行布局和设计。

1.2基础资料

(1)建筑设计资料:  建筑总平面图  建筑地下首层平面图  建筑首层平面图  建筑二层平面图  建筑三层平面图  建筑标准层平面图 (2)市政资料 1)给水资源

该建筑以城市给水管网为水源,建筑物西侧和北侧各有一条DN200的市政给水干管,管埋深度1.2 m。城市可靠供水压力为 300 Kpa(0.3Mpa)。

2)排水条件

根据建设单位提供市政雨污水管网的现状,市政排水管道为污、雨水分流制排水系统。污水管管径DN800,埋深2.50m;雨水管管径DN800,埋深1.70m。建筑物的生活污废水经室外化粪池一级处理后排入市政污水管网。

3)电源情况

城市可提供一路独立电源。

1.3设计内容

(1)室内生活给水系统布置及安装方案确定与相应的水力计算。

该部分包括住宅部分和商业部分给水方案、管道布置、卫生器具的安装高度、水力计算以及相应设备选型。

(2)室内消防给水系统布置及安装方案设计与相应的水力计算。

该部分包括室内消火栓系统和自动喷水灭火系统的布置、安装等方案的设计以及相应的水力计算、管道附件的选型、各供水器具的选型等。

(3)建筑物室内生活排水和雨水排水系统的布置、安装方案的设计及相应的水力计算。

该部分包括生活排水系统排水方式、排水管道附件的选择以及集水池、化粪池等排水附属构筑物的选型。

1.4毕业设计成果及图纸部分

1.4.1文字部分

毕业设计说明书一份(包含设计计算书及相应的说明)

1.4.2 图纸部分

要求完成设计图纸一套,1号图纸6张以上,其中包括以下:  各个楼层的给水平面图;  建筑给水系统原理图;  建筑消防给水图;  建筑自动喷淋系统图;  建筑消防系统原理图;  建筑自动喷淋原理图;  建筑排水平面图;  建筑排水原理图;  建筑雨水排水图;  卫生间给排水等大样图;

2给水系统设计

本工程是商业与住宅混合型高层建筑。其中,商业部分只有卫生间需要供水,住宅部分在卫生间和厨房地方需要供水。

2.1生活给水系统设计

2.1.1生活给水系统组成

生活给水系统由引入管、水表节点、给水管道、配水设施、给水附件、增压和贮水设备及给水局部处理设备等组成。

2.1.2生活给水方案的选择和确定

在此次设计中,该建筑物共三十一层,其中地下一层,地上三十一层。此次设计市政供水压力为0.3MPa,直接利用市政给水管网所提供的水压供水不能满足次建筑物的给水压力要求。

表2.1 用供水加压方式的比较

根据建筑特征,综合考虑情况,采用方案3设计。这种方案可分为恒压方式和变压变流量方式,它们主要都由水池、工作主泵、变频控制柜组成,对于用水量范围变化较大的,为了节能还应该配有辅助小泵和气压罐。本次设中高层建筑住宅部分采用变频水泵+生活水池,同时加辅助小泵和气压罐的供水方式,节约了能量。

2.1.2生活给水系统管线的布置、安装要求

(1)室内生活给水管道宜布置成枝状管网,单向供水。

(2)室内给水管道不应穿越变配电房、电梯机房、通信机房、大中型计算机房、计算机网络中心、音像库房等遇水会损坏设备和引发事故的房间,并应避免在生产设备、配电柜上方通过,室内给水管道的布置,不得妨碍生产操作、交通运输和建筑物的使用。

(3)给水管道不得敷设在烟道、风道、电梯井内,排水沟内。给水管道不宜穿越橱窗、壁柜。给水管道不得穿过大便槽和小便槽,且立管离大、小便槽端部不得小于0.5m。

(4)给水管道不宜穿越伸缩缝、沉降缝、变形缝。如必须穿越时。应设置补偿管道伸缩和剪切变形的装置。

(5)塑料给水管道不得设置在灶台上边缘;明设的塑料给水立管距灶台边缘不得小于0.4m,距燃气热水器边缘不宜小于0.2m。达不到此要求时,应有保护措施。塑料给水管道不得与水加热器或热水炉直接连接,应有不小于0.4m的金属管段过渡。

(6)建筑物内埋地敷设的生活给水管与排水管之间的最小净距,平行埋设时不宜小于0.50m;交叉埋设时不应小于0.15m,且给水管应在排水管的上面。

(7)给水管道暗设时应符合以下要求:不得直接敷设在建筑物结构层内;干管和立管应敷设在吊顶、管井、管窿内,支管宜敷设在楼(地)面的垫层内或沿墙敷设在管槽内;敷设在垫层或墙体管槽内的给水支管的外径不宜大于25mm;敷设在垫层或者墙体管槽内的给水管管材宜采用塑料、金属与塑料复合管材或耐腐蚀的金属管材;敷设在垫层或墙体管槽内的管材,不得有卡套式或卡环式接口,柔性管材宜采用分水器向各卫生器具配水,中途不得有连接配件,两端接口应明露。

(8)穿越钢筋混凝土水池(箱)的壁板或底板连接管道时应设置放水套管;明设的给水立管穿越楼板时应采取防水措施。

2.1.3生活给水管材的选取

目前新型建筑给水塑料管给水管有:硬聚氯乙烯(PVC-U)、高密度聚乙烯(HDPE)、交联聚乙烯(PE-X)、聚丁烯(PB)、丙烯腈丁二烯、苯乙烯(ABS)、氯化聚氯乙烯(PVC-C)、铝塑复合管(PE-Al-PE,PE-X-Al-PE-X)、改性聚丙烯(PP-R,PP-C)。塑料给水管,具有重量轻、施工方便、管内光滑、水力条件好、不结垢、不腐蚀,使用寿命长等优点。

本设计采用的是PP-R给水管材冷水公称压力为1.6Mpa,热水公称压力2.0Mpa。该改性聚丙烯为载体,该材料的比重只有铸铁的1/10,运输,安装简易,且具有抗化学优越性,耐用,成本低廉,同时管道阻力小。

2.1.4生活卫生器具及附件安装高度

生活卫生器具有混合水嘴洗涤盆、混合水嘴洗脸盆、混合阀淋浴器、带延时自闭冲洗阀的坐式大便器、家用洗衣机。

卫生器具安装高度如下表:

表2.2 建筑卫生器具附件安装高度

2.1.5生活用水量

《建筑给水排水设计规范》中普通住宅II每天用水定额为130~300L,小时变化系数Kh为2.3~2.8。高层建筑的生活用水量应根据国家现行《建筑给水排水设计规范》中规定的生活用水定额、时变化系数,并结合设计条件中给出的用水单位数确定。

(1)最高日用水量Qd计算公式:

Qdmqd(2-1)

式中 Qd——最高日用水量,L/d;

m——用水单位数,人或床位数等,工业企业建筑为每班人数; qd——最高日生活用水定额,L/(人.d)、L/(床.d)或L/(人.班);

(2)最大小时生活用水量Qh计算公式:

Qh

Qd

Kh(2-2) T

式中 Qh——最大小时用水量,L/h;

Kh——小时变化系数;

T——建筑物的用水时间,工业企业建筑为每班用水时间,h;

本工程中用水单位人数m为3人,最高日生活用水额定取250L/(人.d)根据公式(2-1)可得每户最高日用水量:

Qdmqd3250750L/s

本工程总共有224户,则该建筑总最高日用水量:

Qd224Qd224750168m3 总最大小时生活用水量:

Qh

2.1.6生活贮水池

Q

T

q

Kh

168

2.517.5m3/h 24

故本工程住宅最高日生活用水定额位168m³,最大小时用水量为17.5m³/h。

在城市给水管网不能满足流量要求时,应在室内地下室或室外泵房附近设置贮水池,用来补给供水。

贮水池的生活调节容积可按下式计算:

Vy(QbQg)Tb(QbQg)TbQgTt

式中 Vy ——贮水池的有效容积,m3;

Qb ——水泵的出水量,m3/s; Qg ——水池的进水量,m3/s; Tb ——水泵运行时间,h; Tt ——水泵运行间隔时间,h;

(2-3) (2-4)

工程中,常常会由于资料不足,较难按照理论公式确定贮水池的生活贮水容积。因此,可以采用建筑日用水量的百分数估算生活贮水量,通常可取日用水量的20%~25%,最大不得大于48h的用水量。

为了保证生活用水水质,该建筑物生活贮水池有效容积取最高日用水量的20%,则生活贮水池有效容积为:

Vy16825%42m3

将生活贮水池设置在地下一层,水池为钢筋混凝土结构,内壁贴瓷砖,在此次设计中该生活贮水池,在水池上方设置有人孔、通气管,在贮水池的内部设置有进水管、溢流管、泄水管等。

2.1.7生活给水设计秒流量计算

住在建筑的生活给水管道设计秒流量采用概率法

(1)根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、用水定额、使用时数及变化系数,按下式计算出最大用水时卫生器具给水当量同时流出概率:

q0mKh

Uo100%

0.2NgT3600(2-5)式中Uo——生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率,%

m ——用水单位数,人或床位数等,工业企业建筑为每班人数; qd——最高日生活用水定额,L/(人.d)、L/(床.d)或L/(人.班); Kh——小时变化系数;

T——建筑物的用水时间,工业企业建筑为每班用水时间,h; Ng——每户设置的卫生器具给水当量数

(2)根据计算管道上的卫生器具给水当量总数,按下式计算出该管段的卫生器具给水当量的同时出流系数。

0.2——1个卫生器具给水当量的额定流量,L/s

U

1+N10.49

100%

(2-6)

式中 U——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率,%

c——对应于不同卫生器具的给水当量平均出流概率的系数

Ng

——计算管段的卫生器具给水当量总数

(3)根据计算管段上的卫生器具给水当量同时出流概率,按照下式计算出该管段的设计秒流量:

qg0.2UNg

式中

(2-7)

qg

— 计算管道设计秒流量L/s,%

U—计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率,% Ng—计算管段的卫生器具给水当量总数

2.1.8生活卫生器具基本参数

生活卫生器具基本参数如下表:

表2.3 生活卫生器具基本参数

2.1.9生活给水水力计算

(1)室内管道水力计算

2.1室内轴测图

1)确定最不利环路1-2-3-4-5-6-7 2)下面以1-2为计算例子 根据公式(2-5)可得:

Uo

q0mKh25032.5

100%=100%1.8%

0.2NgT36000.26243600

再根据公式(2-6)可得:

U

1+c

Ng10.49

30.49

0.41

再根据公式(2-7)

qg0.2UNg0.20.4160.500

管径的确定,根据公式:

dj

以及先根据经济流速可以确定管径。

(2-8)

表2.4 生活给水管道的水流速度

取管径DN25,则根据公式(2-8)可得:

4qg40.5103=21.02m/s d0.0252

v=1.02≤1.2m/s,故满足要求。单位长度压力损失根据表(流体输配p82)查表可得为405pa,则沿程损失为486pa,根据某些规范可以确定局部损失为沿程损失的30%,所以该管段的总阻力损失为583.2pa.

表2.5室内计算表

(2)立管计算

2.2 立管轴测图 表2.6 立管水力计算表

续表2.6

立管总水力损失为63287.25pa。整个建筑物总损失为83.62Kpa。 (3)水表的选择

每户进入的流量为2.2m3/h,管径为25mm,选用旋翼式LXS—25C,其参数如下表;

表2.7 水表参数

水表压力损失:水流经水表引起的压力降低。

2

qg

hd

式中hd—水表的水头损失,Kpa。

Kb(2-9)

qg—通过水表的流量,m3/h;

QKb—水表特性系数,一般由生产商提供,可按下列是计算:旋翼式水表Kbmax,100

2Qmax

螺旋式水表Kb,Qmax为水表的过载流量,m3/h;

10

2

根据公式(2-9)可得水表损失为:

2qg2.22

hd==10Kpa

Kb0.49 (4)供水所需压力

给水系统所需要的水压计算公式如下:

HH1H2H3H4(2-10)

式中H—建筑内部给水系统所需的水压看 Kpa;

H1—引入管起点至最不利配水点的几何位置 Kpa;

H2—引入管起点至最不利配水点的给水管路即计算管路的沿程水头

失与局部损失之和Kpa;

H3—水流通过水表的水头损失Kpa;

H4—计算管路最不利配水点所需要的流出水头Kpa;

引入管起点至最不利配水点的给水管路即计算管路的沿程水头失与局部损失之和为83.6Kpa,最不利配水点所需要的流出水头为100Kpa,水表的水头损失为10Kpa, 引入管起点至最不利配水点的几何位置10435Kpa。则供水所需压力为:

HH1H2H3H4=1043.5+83.6101001200.1Kpa(约为120.1m)

(5)水泵的选择

1)系统的设计秒流量为12.4L/s。 2)水泵出口恒压设定值PH的确定 向最不利点用户供水:

PH=0.0098(h1h2h3)(2-11)

式中PH—主泵出口设压力值(Mpa);

h1—水泵中心至用户最不利点的几何高差(m);

; h2—水流从水泵出口到用水点的管道沿程与局部阻力之和(m); h3—最不利卫生器具的流出工作压力(m)则根据公式(2-11)可得:

PH=0.0098(h1h2h3)=0.0098(104.35+8.36+10)=1.20Mpa

3)供水主泵性能参数的确定

a流量Qb

b选用三台泵组合(两用一备)。此时:

Qb1.2qs/226.8m3/h

c根据上面的公式求得扬程为120m,考虑2~3m的富裕水量,扬程就取123m。 查样品泵产品选用CDL—32—90,扬程124m,额定流量为32m³/h。 d确定供水主泵向辅助小泵和气压水罐工作切换时阀值频率f:

画出CDL32—90型水泵的Q—H特性曲线(略),在恒压值为115m,所需要的流量为30.8m³/h,切换点处的频率为48.125Hz。本工程中额定流量为64m³/h,起辅助小泵的流量比值为:2.12:1。比值在2:1~3:1。

e选用辅助小泵和气压罐 在最低工作压力时:

Qmin=30.8m³/h,Hmin=115m

在最高工作压力时:Hmax=130m。

选用CDL32—20—2,满足要求。当最高工作压力为130m时,流量为31.6m³/h f选用气压罐

V=

4n

QQmin

qzmax(2-13)

2

Vx

Vx1b

(2-12) aqz

式中Vx—气压水罐的调节容积,m³

a—安全系数,易取1.0~1.3

qz —水泵的出流量,m³/h。

n—水泵在1h启动次数,宜采用6~8次

V—气压水罐总容积,m³。

—气压水罐的容积系数,隔膜式气压水罐取1.05。

b—气压水罐内的工作压力比,宜采用0.65~0.85。

取a=1.15,n =8 则qz=31.2 V=3m³。 (6)减压阀的选择计算

选用隔膜式气压罐,型号是LS—3000MR,容积为3m³,直径为1200mm的圆形。

在高层建筑生活给水系统中,分区减压阀既要减动压同时又要减静压。阀后压力

允许波动时,宜采用比例式减压阀,阀后要求稳定时,宜采用可调式减压阀。生活给水系统中宜采用可调式减压阀。可调式减压阀,当公称直径小于50mm时,宜采用直接式,公称直径大于或等于50mm时,宜采用先导式。

对于本工程的建筑给水系统,采用可调式方法进行减压,同时进入减压前的管径等于65mm,选用先导式方法。

1)25层至31层减压阀的选择

根据上述选用的变频水泵,其扬程为取124m, 从生活水池到25层几何高度为84.35m,配水点到25层时的损失为3.04m。25层处的压力为0.37Mpa。根据规范,各分区最低卫生器具的配水点处的静水压力不能超过0.45Mpa,同时,卫生器具的给水配件不能超过0.6Mpa。故25层至31层不需要设置减压阀组。

2)18层到24层减压阀的选择

根据上述选用的变频水泵,其扬程为取124m, 从生活水池到24层总损失为81.35m,,即减压阀前的压力为0.43Mpa,但是到最低点的动力为0.65m,最低点到阀前的压力为0.65Mpa,故其差距为所需减的压力约为25m(约0.25Mpa)。选用y系列的减压阀其性能参数如下表

表2.8 Y416减压阀型号规格

3)11层到17层减压阀的选择

根据上述选用的变频水泵,其扬程为取124m, 从生活水池到17层总损失60.35m,,即减压阀前的压力为63.65m(0.6365Mpa),到11层最低点的动力为81.65m,即为0.8165Mpa。为满足卫生器具的最大承受力,需进行减压。

表2.9 Y416

减压阀型号规格

4)4层到10层减压阀的选择

根据上述选用的变频水泵,其扬程为取124m, 从生活水池到10层总损失为37,7m,,即减压阀前的压力为86.3m,但是到最低点的动力为100.4m,最低点到阀前的压力损失为23.6m,故其差距为所需减的压力约为100.4m(约1.0Mpa)。选用y系列的减压阀其性能参数如下表

表2.10 Y416减压阀型号规格

2.2商业给水系统设计

本工程一层至三层为商业型建筑,为小区居民提供必须的生活必需品,其供水系统是冲洗厕所及洗涤用途。 2.2.1给水方式

综合考虑建筑的高度和特性,采用直接供水方式,即由室外市政管网直接供水,这种方式是最简单、经济的。(市政管网水压为0.3Mpa)。

2.2.2管网水力计算

(1)商业卫生器具

表2.11 商业建筑卫生器具

(2)管网水力计算 1)用水定额

表2.11 商场生活用水定额及小时变化系数

本工程商业建筑面积为15451.3㎡,营业面积约为8723.5㎡,每平方米营业厅每人最高日用水量取6L,小时变化系数取1.3,根据公式(2-1)、(2-2)计算可得:

Qdmqd=68723.5=52341L

Qp

Qd52341

==4362L T12

QhKhQp=1.34362=5670L/s

根据上式公式可得最高日用水量为52341L,最大小时用水量为5670L。 2)设计秒流量

本工程是商场型公共建筑,那么建筑中的生活给水设计秒流量计算公式如下:

qg0.2(2-14) 式中qg—计算管段的给水设计秒流量,L/s;

a—根据建筑用途而定的系数

Ng—计算管段的卫生器具的给水当量总数;

注:a 如计算值小于该管段上一个最大卫生器具的给水额定流量时,应采用一个最大卫生器具给水额定流量作为设计秒流量

b 如计算值大于该管段上按卫生器具给水额定流量累加所得流量值时,应按卫生器具额定流量累加所得流量值采用

表2.12根据建筑物用途而定的系数a值

3)管网水力计算

2.3 立管轴测图

1、确定给水方式。综合评价和考虑采用直接由市政管网直接供水 2、绘制给水轴测图,如上图;

3、最不利环路的确定1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14,根据假定流速法进行相应的计算。其中图中1点为最不利供水点

4、相应的水力计算及管段损失,其中1点最不利点洗手盆,要求流出水头为5m(0.05Mpa)。

表2.13 商业建筑水力计算表

根据上表格可以确定该系统的总压力损失为:P=25316pa。取洗手盆流出水头为压力P=50Kpa。确定水表的压力损失P=10Kpa。

最不利环路所需要的水压:P=25.316+50+10+106.39=185.70Kpa=0.246Mpa。 由于市政管网常年可变资用压力为0.3Mpa,最不利环路的压0.246Mpa

2.2.3水表的计算和选择

根据上述计算其流量为3.8L/s(13.68m³/h),但是实际选用水表时应选原来流量的1.1倍(15.04),以及引入管管径为50mm,选用LXS旋翼湿式水表LXS—50C,其参数如下

表2.14 水表参数

3消火栓系统

3.1消火栓设置场所

(1)应设DN65室内消火栓的建筑物:

1)体积大于5000m³的车站、码头、机场的候机(船、机)楼、展览建筑、商店、旅馆建筑、病房楼、门诊楼、图书馆建筑等。

2)特等、甲等剧场,超过800个座位的其他等级的剧场和电影院等,超过1200 个的座位礼堂、体育馆等。

3)超过5层或体积大于10000m³的办公室、教学楼、非住宅类居住建筑等其他民用建筑。

4)超过7层的住宅,当确有困难时,可只设置干式消防竖管和不带消火栓箱的DN65的室内消火栓。消防竖管的直径不应小于DN65。

(2)高层民用建筑及其裙房;高层工业建筑 (3)建筑面积大于300m³且平时使用的人防工程。 (4)车库、修车库和停车场。

(5)设置消防软管或者轻便消防水龙的建筑物: 1)设有室内消火栓的人员密集公共建筑; 2)低于上述规模建筑的其他公共建筑; 3)建筑面积大于200m2商业服务点;

3.2消火栓组成和类型

(1)组成

建筑消火栓消防给水系统通常由消防供水水源(市政给水管网、天然水源、消防水池),消防供水设备(消防水箱、消防水泵、水泵接合器),室内消防给水管网(进水管、水平干管、消防竖管)等以及室内消火栓(水枪、水带、消火栓、消火栓箱等)四部分组成。

(2)类型

1)低压消火栓给水系统:管网内平时水压较低,水压大于等于0.1Mpa,灭火时所需要的水压和流量要有消防水车或其他形式移动式消防泵加压提供给水系统。

2)高压消火栓给水系统:管网内经常保持足够的压力和消防用水量,火场上不需要任何消防设备加压,直接由消火栓接触水带就可满足水枪出水灭火要求的给水系

统,管网最不利点处消火栓水枪充实水柱不应小于10m。在这种系统中,建筑物低于24m时,消防管网可以与生产、生活系统综合使用。

3)临时高压消火栓给水系统:消防给水管网内经常保持足够的消火栓栓口所需的静压力,压力由屋顶消防水池、稳压泵或气压给水设备等增压设备维持。在水泵站内设有专用高压消防水泵,当接到火警时,启动消防水泵使管网内的压力达到高压给水系统水压要求的给水系统。

4)区域(即数栋或者几十栋建筑物合用水泵)或独立(即每栋建筑物设有水泵房)的临时高压给水系统:保证数栋建筑的室内外消火栓(或室内其他消防给水设备)或一栋建筑物的室内消火栓(或室内其他消防给水设备)的水压要求。

5)高层建筑分区供水系统:根据建筑物的高度,消火栓给水系统可分为分区给水和不分区给水方式两种消防给水系统。

(3)高层(建筑高度大于50m)和超高层(建筑高度大于100m)建筑消火栓给水系统设计:

1)给水垂直分区的高度:高层建筑消火栓栓口的静水压力不应超过1.0Mpa,高层建筑竖向分区高度一般为45—55m范围内。

2)并联和串联给水的适用性:

3.3消火栓给水系统的确定

本工程设计室内消防流量为40L/s,室外消防流量为30L/s,火灾延续时间为2h。同时,本建筑属于高层建筑(大于50m,小于100m),根据建筑实际情况采用分区方式,分成三个区(低压区,中压区,高压区)并联方式,其中水源采用市政管网中DN200,地下层设置消防水池,消防水泵结合为提供消防水量。同时,在屋顶设置一个高水位水箱,提供临时高压。

3.4消火栓的布置

3.4.1消火栓的布置要求

(1)室内消火栓宜布置在明显易取用的地方。

(2)消火栓栓口离地面高度不应小于1.10m,栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。消火栓供水管可根据具体条件由消火栓箱的后面、底部、侧面接入,供水管的位置应尽量准确,如误差较大时可通过调整消火栓箱的位置解决。

(3)栓口出水压力不应大于800KPa,否则应采用分区给水系统。如大于500KPa

应设减压装置,但要求减压后消火栓口的静水压力不应低于70KPa;当建筑物高度超过100m时,最不利点消火栓栓口的静水压力不应低于150KPa。

(4)屋顶应设检查和试验用的消火栓(屋顶消火栓),以供本单位和消防部门定期检验室内消火栓给水系统供水能力时使用,北方寒冷地区的屋顶消火栓还应该有防冻和泄水装置。

根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)(2005年版)第7.4.1款规定:室内消防给水系统应与生活、生产给水系统分开独立设置,室内消防给水管道应布置成环。室内消防给水环状管网的进水管和区域高压或临时高压给水系统的引入管不应少于两根,当其中一根发生故障时,其余的进水管或引入管应能保证消防用水量和水压的要求。在此次设计中,该建筑物布置单排消火栓,即整个消防系统竖向成环,并尽可能使横管紧靠墙、梁,竖管紧靠墙面。

3.4.2消火栓基本参数

在此次设计中,该建筑物共31层,其中地上31层,地下1层;建筑高度为99.8m。根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)(2005年版)第3.0.1款规定,该建筑物商住楼,即为二类建筑,火灾危险等级为中危险I级。建筑火灾延续时间为3h室内消火栓用水量为40L/s,室外消火栓用水量为30 L/s,每根竖管最小流量为15 L/s,每支水枪最小流量为5 L/s,消火栓间距应保证同层内任何部位有至少一股水柱同时到达。

本设计选用SN65消火栓,水枪喷嘴口径19 mm,有衬胶水带直径为65 mm,水龙带长度L=25 m,水枪充实水柱长度Hm =11.3m。

3.4.3 消火栓保护半径计算

(1)水枪充实水柱

充实水柱是指靠近水枪口的一段不分散的射流,充实水柱长度是直流水枪灭火时有效射程,是水枪射流中在 26—38mm直径圆断面内、包括全部水流量的75%—90%的密实水柱长度。

充实水柱长度计算如下公式:

Sk

H1H2

sin(3-1)

式中Sk —所需水枪的喷射充实水柱长度,m;

H1—室内最高着火点离地面的高度,m;

H2—水枪喷嘴离地面高度,一般取1m;

sin—水枪射流倾角,一般为45°—60°。

根据本建筑特点,商场着火点离地面的高度为6m,由公式(3-1)可得:

HH26-1Sk1=7.07m

sinsin450

表3.1 特性系数B

qxh3-2)

式中 qxh—水枪喷口的射流量,L/s;

B—水流特性系数,与水枪喷口直径有关见表(3.1); Hq—水枪喷口造成某充实水柱的所需压力,mH2O; 水枪喷口流量为5L/s,根据公式(3-2)可得: 2qxh52

Hq

15.85m

B1.577

表3.2 系数φ值

Hq

式中Hq—水枪喷口造成某充实水柱的所需压力,mH2O;

Hf—垂直射流高度,mH2O; φ—与水枪喷口直径有关的系数。

根据公式(3-3)可得垂直射流高度:

Hq15.85

Hf13.74m

1Hq10.009715.85

表3.3系数αf值

Hf1Hf

(3-3)

HffHm

根据公式(3-4)可得水枪充实水柱Hm=11.3m>10m满足要求。 (2)消火栓保护半径 消火栓的保护半径计算公式:

(3-4)

RCLdHmcos450(3-5)

式中 R—消火栓的保护半径,m;

C—水带展开时的弯曲折减系数,取C0.8;

Ld—水带长度,m,Ld取25 m; Hm—充实水柱长度,m,Hm取11.3m; 则有:

R0.8250.70711.327.78m

3.4.4消火栓布置原则

根据《高层民用建筑设计防火规范》第7.4.6.3条规定,消火栓间距应由计算确定,且高层建筑不应大于30 m,裙楼不应大于50m。本设计消火栓采用单排布置时,室内灭火点有两股水柱同时到达,则消火栓间距按下式计算:

S2b2(3-6)

式中 S—消火栓间距,m;

R—消火栓保护半径,m;

b—消火栓最大保护宽度,应为一个房间的长度加走廊宽度m;

该建筑物消火栓最大保护宽度为 b1=10.25m, 则该建筑物消火栓最大间距:

S=27.78210.252=25.80 m≤30m;满足规范。

布置图如平面图。

3.4.5 消防管网布置

(1)当室内消防用水量大于15L/s,消火栓个数大于10个时,室内消防给水管道应布置成环状,进水管布置2条,对于7—9层单元式建筑,可以采用一条进水管。

(2)超过6层的塔式和通廊式住宅,超过5层或体积大于10000m³的其他民用建筑,超过4层的厂房和库房,当室内消防立管不小于2条时,至少每两个立管连接处环状。

(3)消火栓给水管网应于自动喷水系统分开设置,若布置有困难时,可共用干管,在自动喷水灭火系统报警阀门后不允许设消火栓。

(4)水泵接合器应设在消防车易于达到的地点,同时考虑其在附近15—40m范围内有提供消防车取水的室外消火栓或贮水池。每个水泵接合器进水流量可达到10—15L/s,水泵接合器的数量应按照室内消防用水量计算确定,一般不小于2个。 对于本建筑是超高层建筑,设置消火栓尤其重要,根据工程设置成环状的给水管网,室内消防用水量为40L/s,室外消防用水量为30L/s,屋顶设置高水位水箱,以满足消防供水需求。

3.5消火栓水力计算

3.5.1住宅消火栓水力计算

(1)消防水带的水力计算

1)最不利消火栓的水枪造成充实水柱时所需压力及射流量

由上述消火栓保护半径计算过程可得该建筑物最不利点水枪实际喷射压力为15.85m水柱,及158.5KPa。

2)水枪喷射流量

根据公式(3-2)可得:

qxh 3)消火栓水带水头损失

在此次设计中,该建筑物的室内消火栓系统均采用口径为19mm的水枪。考虑到衬胶水带的水力条件较好,水带采用25m长内径为65mm的衬胶水带。查表(3.4)可知直径为65mm的衬胶水带阻力系数 Az=0.00172。

表3.4水带阻力系数

水带水头损失按下式计算:

2

HdAzLdqxh

(3-7) 式中hd ——水带沿程水头损失, mH2O;

Ld——水带长度,m。本设计中用25m。

Az——水带阻力系数,见表(3-4)

则根据公式(3-7),计算水带水头损失:

2

hdAzLdqxh0.00172255.0021.08m 4)消火栓口所需压力

HxhHqHdHk(3-8)

式中 Hxh—— 消火栓栓口水压(kPa);

Hq ——水枪喷嘴处压力(kPa); Hd——水带的水头损失(kPa);

Hk —— 消火栓栓口水头损失,按20kPa计算。

根据公式(3-7)计算可得消火栓所需压力:

HxhHqHdHk15.851.082.018.93mH2O189.3Kpa (2)消防给水管径的确定

高层建筑消火栓给水系统的水力计算的重要任务是根据规范规定的消防用水量及要求使用的水枪数量与水压确定的管网管径,系统所需水压,水池,水箱容积,水泵型号,减压设备等。高层建筑消火栓给水系统的消防竖管宜采用统一管径,并且消防竖管管径不应小于100mm。建筑高度不超过100m的民用建筑,水枪的充实水柱长度不应小于10m,超过100m的民用建筑和商业建筑,水枪充实水柱不应小于13m。

高层建筑室消火栓给水系统最不利点消防竖管和消火栓流量分配要符合下表

表3.5高层建筑最不利点计算流量分配

根据规范和室内建筑消防用水量,确定当建筑发生火灾时,要求8支水枪同时工作,最不利环路消防立管为水枪数为4支,相邻消防立管水枪数为2支,次不利环路取2支,当出三支水枪的竖管时,应设置了双出口消火栓,最不利应按照最上层的双出口加相邻下一层一支水枪进行计算。

图3.1消火栓系统图

根据设计规范而定,由顶层的消防水箱暂时提供短暂的消防供水,为了满足最低点要求消火栓的最低压力,上面设立了相应的气压给水装置。

31层消火栓的需求压力为189.3Kpa,其中31层,30层消火栓压力不同。30层消火栓压力为(31层消火栓的压力)+(层高)+(31—30层消防竖管的水头损失。则30层消火栓压力计算如下:

按《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版)7.4.2款规定:每根消防竖管的直径应按通过的流量经计算确定,但不应小于100mm。但按照规范要求。选取DN100的钢管,此时流速为1.7m/s(消火栓给水管道的流速一般以1.4m/s~1.8m/s为宜,不宜大于2.5m/s)。查表水力坡度为0.0079。

立管考虑8支水枪的作用,采用DN100钢管符合该建筑,所以最不利环路为1-2-3-4-5-6-7-8

1处消火栓的压力计算

Hxh2= Hxh1+层高+(31层至30层消防立管的水头损失),其中局部水损按沿程水损的10%计。则消火栓30层处的水压为:

Hxh2= Hxh1+△H +H1=18.93+3+(1+10%)×0.0079×3=22.0m=220Kpa; 节点的消火栓流量:

qxh

3-9) 节点2处消火栓流量可根据公式(3-9)可得:

qxh2

5.43L/s 则管段2-7的消防流量为 20.86L/s。

节点3 压力:

Hxh3= Hxh2+△H +H1=22+3+(1+10%)×0.0079×3=25.0m=250Kpa; 流量为:

qxh2

5.82L/s 节点4压力:

Hxh4= Hxh3+△H +H1=25+3+(1+10%)×0.0079×3=28.0m=280Kpa;

流量为:

qxh46.18L/s

节点5压力:

Hxh5= Hxh4+△H +H1=28+3+(1+10%)×0.0079×3=31.0m=310Kpa; 流量:

qxh5

6.53L/s 则总流量为45.92L/s。

3.6 消火栓水力计算

局部损失按沿程损失的20%,沿程损坏为35.28Kpa,总损失为42.33Kpa。 (3)消防水泵的计算 消防水泵的流量为45.92L/s。 所需要的扬程为:

HbHxhH1H2(3-10)

式中Hb—水泵扬程,mH2O;

Hxh—最不利点的工作压力,mH2O;

H1—管道沿程损失和局部损失的总和,mH2O; H2—最不利点喷头与消防水池的高层差,m。

根据公式(3-10)计算可得:

HbHxhH1H218.934.233104.65127.8m

选择消防水泵,型号为CDL42-70-2型的离心泵两台,一用一备。其设计参数:流量为42L/s,扬程134m,效率为65%—67%,转速为2900r/min,电机功率为30Kw。

(4)减压措施

根据计算有部分消火栓的压力大于了0.5Mpa,故需要设计减压措施。根据水泵的沿程134m(1.34Mpa)。分区设立减压措施,4层到15层区域,16到24层区域需设置减压措施。

4层到25层消火栓的流量为5L/s ,从消防水泵供水时,到四层剩余压力为1.15Mpa到15层的剩余压力0.83Mpa。到了16层后剩余压力为0.8Mpa,到了24层的剩余压力为0.53Mpa。

表3.7YSA416消防专用减压稳压阀参数

(5)消防高位水箱

根据规范选择18m³的高水位水箱,安装高度为101m,其型号如下表

表3.8高位水箱尺寸如下表

(6)消防增压设备

位于屋顶的高位水箱的最低水位与最不利消火栓的垂直压力差为3.1m,而消火栓临时高压系统中应保证的最小出水压力18.93mH2O。水箱的设置高度若不能满足最不利消火栓处所需的压力要求时应设置增压设施。在此次设计中采用稳压泵带小型气压罐的增压方式。

稳压泵的扬程按下式计算:

HzhHxhHgHz(3-11)

式中H—最不利消火栓所需水压,mH2O;

xh

Hz—高位水箱最低液位与最不利消火栓之间的垂直压力差,Kpa Hg—管路的总水头损失,Kpa

Hxh18.93mH2OHz3.1mH2OHg0.435mH2O 则有:

HzhHxhHgHz18.930.4353.116.27mH2O

绝对压力为0.2627Mpa。 气压罐的总容积:

Vxf

V (3-12)

1b

式中V——为消防气压水罐的总容积Vm3

Vxf

——消防泵水总体容积,等于贮水容积、稳压水容积级缓冲水容积之和。

其中对于室内消火栓系统,贮水容积不少于300L,稳压水容积不少于50L,暂定缓冲水容积为0.03m³。

——气压罐的容积系数,立式水罐取1.1,卧式水罐取1.25,隔膜式水罐取1.05

b——气压罐的工作压力比,取b=0.5~0.9取0.7

V

Vxf1.1(0.30.050.03)

1.39m3

1b10.7

p1

水泵的初始压力为p0

0.2627

0.24Mpa 1.1

又公式:P1V1P0V0,在最低工作压力P1下的水罐内空气容积

V1

P0VV1.39

1.26m3 P1.11

确定气压罐的最高工作压力p2:

V2V1Vx1.260.30.96m3

P0.241.261V1

P0.32MPa 又P2V2P1V1则最高工作压力为2

V20.96则稳压泵启动压力为ps1下的罐内空气容积Vs1

Ps1P20.020.320.020.34MPa

pV0.240.96

0.90Mpa 此时罐内空气体积为Vs122

ps10.34

确定工况下的缓冲水容积Vp

3

由于V'pV2Vs10.960.900.06m与原定缓冲容积0.03m3有误差,重新假

定,重复计算过程。再次假定V'p=0.04m3,重复上述计算步骤: Vxf0.39m3V1.43m3

V11.30m3V21.00m3

P20.34MpaPs10.36Mpa

p0.04m3Vs10.94m3V

其值与二次假定值0.04m³比较接近,采用。

确定稳压泵停止压力ps2下的罐内空气容积Vs2:

Ps2Ps10.050.360.050.41Mpa

Ps1Vs10.360.94

0.83m3 则Ps2下的罐内空气压力Vs2Ps20.41

33

校核稳压水容积Vs:VsVs1Vs20.940.830.11m0.05m

即满足稳压水容积不少于50L的规定,符合设计要求。

3

确定气压水罐的尺寸:依据V1.43m选择气压水罐,根据《给排水设计手册》

第二版表2-31,选择罐体直径DN100mm气压水罐,罐体总容积为1440L,有效注水容积为300L。

(7)高位水箱供水设置减压

根据计算有部分消火栓的压力大于了0.5Mpa,高水位水箱提供整个楼层的消火

栓的临时高区故需要设计减压措施。根据高位水箱安装高度101m(1.01Mpa)。

1层到15层消火栓的流量为5L/s ,从消防水泵供水时,到15层剩余压力为0.54Mpa,到1层的剩余压力0.965Mpa。故设置区域减压阀,以满足消火栓的压力需求。

区域减压装置的规格和参数如下表

表3.9 YSA416消防专用减压稳压阀参数

3.5.2商业消火栓水力计算

根据规范而定,商场内消火栓的用水量为40L/s,同时使用水枪数量为8支,每根竖管最小流量为15L/s,每支水枪的最小流量为5L/s。

商场的消防水力计算: (1)给水方式

选用水泵与水箱联合使用 (2)消火栓的布置

根据规范消火栓选用65mm口径消火栓、19mm喷嘴水枪、直径65mm长度20mm,麻质水龙带,消火栓箱内均设置远距离启动消火栓的按钮,以便在使用消火栓灭火的同时,启动消防泵。

(3)消火栓间距布置

商场消火栓的布置与住宅布置一样。

(4)水枪的实际喷水流量和消火栓口需要压力 商场消火栓的-喷水流量与消火栓需要的压力与住宅一样 (5)消防给水管水力计算

故选择最不利环路上2支水枪出流和次不利立管上选用2支,最不利环路为1-2-3-4。

表3.10商业室内消火栓水力计算表

(6)水泵的选择

根据计算可得所要的压力为125.63Kpa(12.6m),流量为20.6L/s。选择消防水泵,型号为ISG50—125A型的离心泵两台,一用一备。其设计参数:流量为15.6L/s—29L/s,扬程13.6m—17m,效率为57%,转速为2900r/min,电机功率为2.2Kw。

3.6水泵接合器

(1)水泵接合器的确定

规范要求,高层建筑的室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统均应设水泵接合器,且消防给水方式是串联,可仅在下区设水泵接合器供全楼使用,所以此次设计中水泵接合器采用4个,采用地下式。

(2)室外消火栓的确定

高层建筑周围,需要设立室外消火栓,应保证供应建筑室外、室内两部分消防用水量。其中,室外消防用水量共消防车水枪只用,室内消防用水供消防车取自管网水后通过消防车水泵接至建筑物的水泵接合器,供室内消防设备灭火之用,因此高层建筑周围室外消火栓的数量可按下式计算

Qnnj

Qq其中n——室外消火栓的数量(个)

(3-14)

Q——室外消防用水量,30L/s

Qq——每个室外消火栓的用水量10~15L/s nj——水泵接合器数量

Q30nnj24

Qq15

故水泵结合器的个数为4个。

4自动喷水灭火系统

4.1自动喷水灭火系统种类

自动喷水灭火系统是一种固定形式的自动灭火装置。系统的喷头以适当的间距和高度安装于建筑物、构筑物内部。当建筑物内发生火灾时,喷头会自动开启灭火,同时发出火警信号,启动消防水泵从水源抽水灭火。这种灭火系统具有很高的灵敏度和灭火成功率,是扑灭建筑初期火灾非常有效的一种灭火设备。

(1)闭式自动喷水灭火系统

1) 湿式系统:湿式系统是一种装有自动喷水的闭式喷头,平时管内充满水,用时作为系统自动驱动媒介的系统。

2) 干式系统:干式报警阀前充满压力水,阀后的管道内充满压缩空气,平时处于警备状态。

3) 预作用系统:预作用喷水灭火系统将火灾自动探测控制技术和自动喷水灭火技术相结合,系统平时充有有压气体,着火后先报警排气,再充水,等温度升高时再喷水灭火。

(2)开式自动喷水灭火系统

1) 雨淋系统:装有开式喷头,传动管或手动后来控制一组喷头。

2) 水幕系统:水幕系统不能直接扑灭火灾,而是阻挡火焰热气流金额热辐射向临近保护区扩散,起到防火分隔的作用。

综上所述:该建筑采用湿式自动喷水灭火系统。

湿式自动喷水灭火系统工作原理比较简单,整个系统压力平时由高位消防水箱,水通过湿式报警阀导向杆中的水压平衡小孔保持阀板前后水压平衡,由于阀芯的自重和阀芯前后所受水的总压力不同,阀芯处于关闭状态(阀芯上面的总压力大于阀芯下面的总压力)。发生火灾时,高温火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件炸裂或熔化脱落,喷水灭火。此时,管网中的水由静止变为流动,则水流指示器就被感应送出电信号。在报警控制器上指标某一区域已在喷水,持续喷水造成湿式报警阀的上部水压低于下部水压,原来处于关闭状态的阀片自动开启。此时,压力水通过湿式报警阀,流向干管和配水管,同时水进入延时器,继而压力开关动作、水力警铃发出火警声号。此外,压力开关直接连锁自动启动消防水泵或根据水流指示器和压力开关的信号,控制器自动启动消防水泵向管网加压供水,达到持续自动喷水灭火的目的。

4.2自动喷水灭火系统的组成

自动喷水灭火系统的组成,一般由喷头、管网、湿式报警阀、水流指示器、水流警铃、延迟器、末端试水装置、自动排气阀、探测器、加压装置等组成。

(1)喷头

本设计采用的是ZST型闭式玻璃球洒水喷头。喷头由热敏感元件、喷水口、溅水盘和支架组成。本建筑工程均采用680C级下垂型喷头;ZST型闭式玻璃球洒水喷头是《自动喷水灭火系统》中关键的热敏感元件,玻璃球体内充有不同膨胀系数的有机溶液,受不同温度的热膨胀后,玻璃球体破碎,管路内的水流喷向不同设计的溅水盘向上、向下或向侧一方喷洒,从而达到自动喷水灭火的目的。

(2)湿式报警阀

湿式报警阀安装在湿式自动喷水灭火系统的立管上,本设计选择导阀型湿式报警阀。湿式报警阀是一种直立式的单向阀。圆形铸铁阀体外壳的内部,装配圆形阀片,阀片中央有导杆,致使阀片能上下移动,在外壳阀座内,开有环形槽,由细管与声号涡轮连接,借水力冲击,敲击火警声号铃,发出火警声号。为了检查阀片的作用,装配有两个压力表,一个压力表检查总干管内的压力,另一个压力表检查配水干管内的压力。

1) 湿式报警阀安装

报警阀设在易操作的地方,每一湿式报警阀组所控制的喷头数不超过800个。报警阀距地面设计高度为1.1m,其后配水管上禁止设置任何阀门,且工作压力不能大于1.2MPa。每个报警阀组供水的最高最低喷头之间的高程小于50m。本设计选用的是ZSFZ-150型湿式报警阀组,性能参数见表

表4.1 湿式报警阀型号规格

2) 水流指示器

除报警阀组控制的喷头只保护不超过防火分区面积的同层场所外,每个防火分区、每个楼层均应设置水流指示器。

表4.2 水流指示器型号规格

表4.3 XZF型号闸阀规格与尺寸

3) 水力警铃

水力警铃与报警阀组连接的管道采用管径为20mm的镀锌钢管,总长度小于20m,工作压力大于0.05MPa。电动报警器不得代替水力警铃。本设计采用的是ZSJL型水力警铃,其额定工作压力为1.2MPa,铃锤启动压力≤1.035MPa。额定工作压力(1.20MPa) 持续工作时间≥5min,平均工作压力(0.36MPa)持续工作时间≥50h。

表4.4水力警铃报警响度表

4)末端试水装置

末端试水装置由试水阀、压力表以及试水接头组成。为了检验系统地可靠性,测试系统能否在开放一只喷头的最不利条件下可靠报警并正常启动,在每个楼层的最不利点喷头处,设计设置了直径为25mm试水阀。试水接头出水口的流量系数,等于同楼层内的最小流量系数喷头。末端试水装置的出水,采取孔口出流的方式排入排水管道。其测试内容包括水流指示器、报警阀、压力开关、水力警铃的动作是否正常,配水管道是否畅通,以及最不利点处的喷头工作压力等。

5)自动排气阀

自动喷水灭火系统的最高处设置自动排气阀,排除系统内积存的气体,保证系统正常工作。本设计选用立式结构P724W-4T自动排气阀。当管网中的气体进入自动排气阀腔体时,汇集于腔体上部的气体将迫使阀内水位逐渐下降,水位下降到一定高度后,浮球阀通过杠杆作用,打开排气阀进行排气。随着积聚气体的排除,管网中的有压水不断进入阀腔,使腔内水位逐渐上升,直至浮球的浮力通过杠杆作用再次将排气阀关闭为止。

6)自动喷水灭火系统的喷头、管道、阀门等的布置要求: a报警阀应设在易于排水、管理维护方便而明显的地方。 b自动喷水灭火系统报警阀后的管道上不应设置其它用水设施。

c每根配水支管设置的喷头数的要求:轻、中危险等级建筑材料均不应多于8个,严重危险等级建筑材料不应多于6个。

d自动喷水灭火系统配水支管最小管径不应小于25mm。

e喷头的布置间距要求在所保护的区域内任何部位发生火灾都能有一定强度的水达到。

f自动喷水灭火系统每个报警阀控制的喷头数:湿式和预作用喷水系统为800个,有排水装置的干式喷水灭火系统为500个,有排水装置的干式喷水灭火系统为250个。

g自动喷水灭火系统应设有水泵接合器,本设计设置两套。型号同消火栓水泵接合器。

h管道吊架或支架的位置不能影响喷头的喷水效果,一般吊架与喷头距离不应小于300mm,与末端喷头距离不应大于750mm。

k管道敷设应有≥0.007的坡度,坡向报警阀排水管以利于系统排水。

4.3湿式报警阀的确定

重庆市商住楼自动喷水灭火系统采用独立的给水系统。由于该建筑为中度危险等级I级,喷头总数为个大于规范要求的800个,故需要进行分区。

该系统设五组湿式报警阀,报警阀组设在地下一层,报警阀后的管网为支状,共设五条自动喷水立管,地下一层至顶层均设有配水支管,每层每个与立管连接的配水支管上均设水流指示器,其开闭信号均能传到消防控制中心。能够在火灾发生后自动喷水灭火,并发出火灾报警,对及时扑灭火灾起着重要的作用。设两台自动喷洒水泵,

一用一备,管网设两组水泵接合器。系统有贮水池-自动喷洒水泵-屋顶水箱联合供水。各层均设末端试压装置,废水排入废水管道。火灾初期10min消防水量有屋顶水箱供应,火灾10min后消防用水由湿式报警阀延时器后的压力开关自动启动消防水泵供应。

4.4自动喷水灭火系统参数确定

该建筑消火栓系统火灾延续时间按2h计算,自动喷淋用水量为30L/s。由于该建筑火灾危险等级为中危险I级,根据《自动喷水灭火设计规范》(GB50084-2001)第5.0.1条规定,该建筑物自动喷水灭火系统的喷水强度为6L/min·m2,作用面积为160 m2。

4.5自动喷水灭火系统的设计计算

4.5.1喷头的布置

喷头之间的水平距离根据不同火灾危险等级确定,其布置形式可采用正方形、长方形或棱形。根据建筑的复杂情况,在建筑中可能采用到长方形和正方形。

(1)正方形布置

中危险I级建筑,要求喷水强度为6L/(min.m2),喷头工作压力为P=0.10MPa。喷头的流量系数为K=80,喷头的出水量为:

q (4-1)

式中 q—喷头的出水量;L/min

K—喷头的流量系数;K=80.

P—喷头工作压力;Mpa。

根据公式(4-1)可得喷头的出水量为:

q/min

喷水强度为6L/(min·m2),面积:

S

80

13.33m2 6

喷头间距:

AB.333.6m

喷头设计喷水半径:

R

3.62.5 m 02cos45

(2)长方形布置

长方形布置时,就根据表4.8进行选择布置。

表4.8同一根配水支管上喷头的间距及相邻领水支管的间距

4.5.2自动喷淋水力计算

自动喷水灭火系统水力计算的目的在于确定管网各管段管径、计算系统所需的供水压力、确定高位水箱的安装高度和选择消防水泵。目前我国关于自动喷水灭火系统管道水力计算的方法有两种,即作用面积法和特性系数法。经考虑采用特性系数法计算方便,而且系统计算偏于安全。

喷头的出水流量计算公式:

q4-2)

式中 q—喷头流量,L/s。

K—喷头流量特性系数,标准喷头K=0.133; P—喷头工作压力,Kpa。 管段的水头损失计算公式:

hALQ2(4-3)

式中 h—计算管段的水头损失,m;

A—管道比阻;(查表可得) L—计算管段的长度,m; Q—计算管段设计流量,L/s;

图4.1 ZXL1系统图

下面以ZXL1为计算例子

37点喷头压力为0.10Mpa,根据公式(4-2)可得喷头流量:

q/s

在根据公式(4-3),计算管段(37-36)损失为:

hALQ2=0.43673.21.77=2.47mH2O 36点喷头流量为:

q/s

管段(36-35)流量:

Q=1.33+1.48=2.81L/s

管段(36-35)损失:

hALQ2=0.093683.27.9=2.37mH2O 35点喷头流量为:

q/s

管段(35-34)流量:

Q=1.33+1.48+1.62=4.43L/s

管段(35-34)损失:

hALQ2=0.044532.419.62=2.10mH2O 34点喷头流量为:

管段(34-33)流量:

q/s

Q=1.33+1.48+1.62+1.73=6.16L/s

后面计算均相同,则就不计算了。

表4.9管段水力计算

图4.2 ZXL2系统图

图4.3 ZXL3系统图

图4.4 ZXL4系统图

管段的流速校核:

在设计过程中用流速系数值直接乘以流量,校核流速是否超过允许值,即VKcQ。其中:Kc为流速系数(m/s);Q为流量(L /s);

对于住宅部分,其单排自动喷水灭火系统满足设计要求。商场部分的自动喷水灭火系在作用面积内进行校核。

表4.10ZXL2速度校核表

强度校核作用面积为163.32m2

计算的流量为26.58L/S=1594.8L/min,喷水强度为9.67L/min 则喷水强度为9.67L/min·m2>6 L/min·m2,合格。

表4.11ZXL2水力计算表

表4.12ZXL3水力计算表

续表4.12

表4.13ZXL4水力计算表

续表4.13

表4.15ZXL3速度校核表

强度校核作用面积为159.14m2

计算的流量为26.61L/S=1596.6L/min,喷水强度为10.03L/min 则喷水强度为10.03L/min·m2>6 L/min·m2,合格。

表4.16ZXL4速度校核表

强度校核作用面积为174.4m2

计算的流量为25.94L/S=1556.4L/min,喷水强度为8.9L/min 则喷水强度为8.9L/min·m2>6 L/min·m2,合格。

4.6系统秒流量和自喷水泵所需扬程计算

(1)系统秒流量为:

Qs=33.83L/s (2)自喷水泵所需的扬程: 消防泵的供水压力按下式计算

HbH0HZHKh

式中 Hb—消防泵的供水压力,KPa;

H0—最不利喷头的工作压力, KPa; Hk—报警阀的压力损失, KPa;

Hz—最不利点喷头与消防水池最低液位之间的高度压力差,KPa;

(4-5)

h—计算管路沿程水头损失与局部水头损失之和,KPa;

自喷水泵扬程:

HbH0HzHkh1001010421.2397.31626.8Kpa

根据Qs=33.83 L/s,Hb=162.7mH2O,选CDL42—90—2消防泵两台,一用一备。流量42L/s,扬程174m,电机转速2900r/min,电机功率30kW。

4.7各出口压力校核

校核各层配水管入口处的压力是否在允许的范围内,超压处应设置减压孔板,减压孔板应设置在直径不小于50mm的水平直管段上,且孔口直径不应小于设置管段直径的30%,且不应小于20mm。本次设计超压在横支管处,住宅立管直径为80mm,故减压孔板最小孔径应为800×30%=24mm。

地下室自喷水池最低水位到四层高度为23.05m,水头损失为6.55m,报警阀组的水损为4.00mH2O,四层配水管入口处的压力:

HHbKkHhh=17423.056.5541.404Mpa

超压,需要设置减压孔板。

地下室自喷水池最低水位到五层配水管入口处净高差为26.05m,水头损失为7.40m,报警阀组的水损为4.00mH2O,五层配水管入口处的压力:

HHbKkHhh=17426.057.441.3655Mpa

超压,需要设置减压孔板。

依此法计算,直至某一层配水管入口处压力小于0.4Mpa为止,先列表如下

表4.17住宅压力校核表

商场校核各层配水管入口处的压力是否在允许的范围内,超压处应设置减压孔板,减压孔板应设置在直径不小于50mm的水平直管段上,且孔口直径不应小于设置管段直径的30%,且不应小于20mm。本次设计超压在横支处,且主横支管管直径为150mm,故减压孔板最小孔径应为150×30%=45mm。

表4.18商场ZXL2压力校核

表4.19商场ZXL3压力校核

表4.20商场ZXL4压力校核

4.8消防水池的计算

根据相应的的要求,建筑室内消火栓用量为40L/s,室外消火栓流量为30L/s,自动喷淋系统流量为30L/s。火灾的延续时间为2h,喷淋消防为1h。

室内消火栓:

Q1=4060602=288m3


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