1緒論1.1自動噴水滅火系統(tǒng)簡介1.1.1自動噴水滅火系統(tǒng)的組成自動噴水滅火系統(tǒng)是指由灑水噴頭、報警閥組、水流報警裝置（水流指示器及壓力開關(guān)）等組件，以及管道、供水設(shè)施組成，并能在發(fā)生火災(zāi)時噴水的自動滅火系統(tǒng)。自動噴水滅火系統(tǒng)是人們同火災(zāi)斗爭中出現(xiàn)和發(fā)展起來的一種固定式自動滅火系統(tǒng)，是當(dāng)今世界上公認(rèn)的最為有效的自救滅火措施，是應(yīng)用最為廣泛、用量最大的自動滅火系統(tǒng)。它具有自動滅火和自動報警的功能。它用水作滅火劑，平時處于準(zhǔn)工作狀態(tài)，一旦保護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)發(fā)生區(qū)域的自動噴水滅火系統(tǒng)會發(fā)生動作，噴灑水霧或水滴，起到延緩火勢和撲滅火災(zāi)的作用。自動噴水系統(tǒng)的類型較多，從1806年約翰*凱利發(fā)明了利用可燃繩控制閥門啟動鉆孔管道噴水滅火開始發(fā)展到現(xiàn)在，它的基本類型包括：濕式、干式、干濕式、雨淋及預(yù)作用、噴霧和水幕系統(tǒng)。1.1.2自動噴水滅火系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用在自動噴水一百多年的發(fā)展應(yīng)用史中，一些發(fā)達(dá)國從研究到應(yīng)用，從局部到推廣，積累了許多成功的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn)，從中制定了本國的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計安裝規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在，自動噴水滅火系統(tǒng)不僅僅應(yīng)用在高層建筑、公共建筑、工業(yè)廠房和倉庫，而且已經(jīng)推廣到住宅建筑。在建筑行業(yè)中推廣自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計和安裝，取得了巨大的成就，在美國1925-1964年間在安裝了噴淋滅火系統(tǒng)的建筑物中共發(fā)生火災(zāi)75290次，滅控火成功率高達(dá)96.2%，其中工業(yè)廠房和倉庫占有比例達(dá)87.46%。推廣應(yīng)用自動噴水滅火系統(tǒng)，不僅可從減少火災(zāi)損失中受益，而且可減少消防總開支。例如，在美國加利福尼亞州的費(fèi)雷諾斯城，在市區(qū)制定的建筑條例中，要求在非居住區(qū)安裝自動噴水滅火系統(tǒng)，結(jié)果使這個城市的1955年到1975年的20年間，非居住區(qū)火災(zāi)損失從占該城市火災(zāi)總損失的61.6%降低到43.5%。20世紀(jì)30年代我國開始應(yīng)用自動噴水滅火系統(tǒng)，至今已有70年的歷史。取得了輝煌的成果。50年代，蘇聯(lián)援建的一些廠房裝設(shè)了自動噴水滅火系統(tǒng)，1956年，我國可自行設(shè)計安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。1958年建的廈門紡織廠，至80年代曾四次成功撲滅火災(zāi)，時至今日，該系統(tǒng)以成為國際上公認(rèn)的最為有效的自動撲救室內(nèi)火災(zāi)的消防設(shè)施，在我國的應(yīng)用范圍和使用量也在不斷擴(kuò)展與增長。1.1.3自動噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)計算現(xiàn)狀自動噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)水力計算是在流體力學(xué)和給排水工程基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，經(jīng)過不斷改進(jìn)，現(xiàn)在已具備一套完整的計算方法，主要包括：沿程法和面積法。已經(jīng)能夠準(zhǔn)確計算出管網(wǎng)內(nèi)各管段的流量、水頭損失等，為最終消防給水設(shè)施的選擇提供科學(xué)的依據(jù)。但是計算方法中存在計算過程復(fù)雜、繁瑣和計算費(fèi)力、耗時、易錯等不足。隨著近年來計算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，國內(nèi)也有幾家單位開始對此方面進(jìn)行研究，試圖用計算機(jī)替代人手工計算，來解決手工計算中的不足以便將設(shè)計人員從繁瑣的工作中解放出來。但編制的軟件存在著許多不足，在一定程度上影響在工程中的使用。結(jié)合上述現(xiàn)狀，迫切需要一種適用面廣、操作簡單、符合工程實際的管網(wǎng)水力計算軟件，去減輕工程計算負(fù)擔(dān)和規(guī)范自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計計算。2閉式自動噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)水力設(shè)計計算過程及原理2.1設(shè)置原則閉式自動噴水滅火系統(tǒng)用于性質(zhì)重要且火災(zāi)危險性大的場所。⒈高層民用建筑⑴建筑高度不超過100m的一類高層民用建筑及其裙房的下列部位（除普通住宅和高層建筑中不宜用水撲救的部位外）①舞臺、觀眾廳、展覽廳、多功能廳、門廳等公共活動用房；②走道、辦公室和旅館的客房；③可燃物品庫房；④高級住宅的居住用房；⑤自動扶梯底部和垃圾道頂部。⑵二類高層民用建筑中的商業(yè)營業(yè)廳、展覽廳等公共活動用房和建筑面積超過200m2的可燃品庫房。⑶高層民用建筑中經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地下室房間。⑷建筑高度超過100m的高層民用建筑內(nèi)。⒉工業(yè)廠房與低層民用建筑⑴等于或大于50000紗錠的棉紡廠的開包、清花車間；等于或大于5000錠的麻紗廠的分級、梳麻車間；服裝、針織高層廠房；面積超過1500m2的木器廠房；火柴廠的烤梗、篩選部位；泡沫塑料廠的預(yù)發(fā)、成型、切片、壓花部位。⑵每座占地面積超過1000m2的棉、毛、絲、麻等及其制品庫房；每座面積超過600m2的香煙、火柴庫房；建筑面積超過500m2可燃品地下庫房；可燃、難燃物品高架庫房和高層庫房（冷庫、高層卷煙成品庫房除外）；省級以上或藏書量超過100萬冊的圖書館書庫。⑶超過1500個座位的劇院觀眾廳、舞臺上部（屋頂為金屬結(jié)構(gòu)時）；超過2000個座位的會堂或禮堂的觀眾廳；超過3000個座位的體育館的觀眾廳吊頂上部、貴賓室、器材間、運(yùn)動員休息室。⑷省級郵政樓的郵袋庫。⑸每層面積超過3000m2或建筑面積超過9000m2的百貨商場、展覽大廳。⑹設(shè)有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的旅館、綜合辦公樓內(nèi)的走道、辦公室、餐廳、商店、庫房和無樓層服務(wù)臺的客房。⑺飛機(jī)發(fā)動機(jī)實驗臺的準(zhǔn)備部位。⑻國家級文物保護(hù)單位的重點磚木或木結(jié)構(gòu)建筑。⒊汽車停車庫地下停車庫、多層停車庫和低層停車庫應(yīng)設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)。⒋人防工程⑴使用面積超過1000m2的商場、醫(yī)院、旅館等公共場所⑵超過800個座位的電影院、禮堂的觀眾廳，且吊頂下表面至觀眾席地面高度不超過8m時；舞臺面積超過200m2時。2.2確定建筑物的危險等級根據(jù)建筑物、構(gòu)筑物的火災(zāi)載荷（由可燃物的性質(zhì)、數(shù)量和分布狀況決定）、室內(nèi)空間條件（面積、高度）、人員密集程度、采用自動噴水滅火系統(tǒng)撲救初期火災(zāi)的難易程度，以及疏散及外部增援條件等因素劃分設(shè)置場所火災(zāi)危險等級。建筑物內(nèi)存在物品的性質(zhì)、數(shù)量，以及其結(jié)構(gòu)的疏密、包裝和分布情況，將決定火災(zāi)載荷及發(fā)生火災(zāi)時的燃燒速度與放熱量，是劃分自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置場所火災(zāi)危險等級的重要依據(jù)。共計：輕危險級、中危險級（其中又分為Ⅰ級和Ⅱ級）、嚴(yán)重危險級（其中又分為Ⅰ級和Ⅱ級）、及倉庫危險級（其中又分為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級）。⒈嚴(yán)重危險級：火災(zāi)危險性大、可燃物多、發(fā)熱量大、燃燒猛烈和蔓延迅速的建、構(gòu)筑物；⒉中危險等級：火災(zāi)危險性較大、可燃物較多、發(fā)熱量中等、火災(zāi)初期不會引起迅速蔓延的建、構(gòu)筑物；⒊輕危險等級：火災(zāi)危險性小、可燃物量少、發(fā)熱量較小的建、構(gòu)筑物；在設(shè)計閉式自動噴水滅火系統(tǒng)時應(yīng)本著遵循實事求是和有的放矢的原則，按各自的實際情況選擇相應(yīng)設(shè)計技術(shù)數(shù)據(jù)。閉式自動噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)中的管道種類如圖2-1所示，每種管道在系統(tǒng)中的作用是不同的，在計算時，也應(yīng)作不同處理。2.2.1設(shè)計作用面積的大小設(shè)計作用面積是指一次火災(zāi)中按噴水強(qiáng)度保護(hù)的最大面積。設(shè)計時作用面積的選取應(yīng)按建筑物的火災(zāi)危險等級來選取，各危險等級的數(shù)據(jù)如表2.1所示：表2.1危險等級輕危險級中危險級嚴(yán)重危險級Ⅰ級Ⅱ級Ⅰ級Ⅱ級作用面積1601602602.2.2設(shè)計作用面積的形狀在火災(zāi)發(fā)生時，火勢由火源點呈輻射狀向四周蔓延，只有處于著火區(qū)域上方的噴頭才能有效地阻止火勢蔓延，撲滅火災(zāi)。因此在設(shè)計面積形狀選擇上，我們通常采用正方形布置、長方形以及菱形等幾種情況。⑴正方形布置：支管的間距和噴頭的間距均相等。L=式中：L正方形布置時設(shè)計作用面積的邊長，mA設(shè)計作用面積，m2圖2-1管道種類圖圖中：1供水管，連接供水水源和報警閥的管段；2總閘閥；3報警閥；4配水立管，連接報警閥并向配水干管供水的管段；5配水干管，報警閥后向配水管供水的管段；6配水管，向配水支管供水的管段7配水支管，直接或通過短立管向噴頭供水的管段；8噴頭。⑵長方形布置：支管的間距和噴頭的間距不相等。L=1.2式中：L正方形布置時設(shè)計作用面積的邊長，mA設(shè)計作用面積，m22.2.3設(shè)計作用面積在管網(wǎng)中的位置由于水力管網(wǎng)末端最不利點處的噴水強(qiáng)度、作用壓力較其他點差，因此在管網(wǎng)計算中，通常由管網(wǎng)系統(tǒng)的最不利點處噴頭開始選取設(shè)計作用面積。2.3設(shè)計作用面積大小的確定2.3.1每個噴頭的噴水量計算q=k式中：q每個噴頭的噴水量，LminP¬¬噴頭處的工作壓力，MPaK¬流量特性系數(shù)（見表2.2）表2.2流量特性系數(shù)噴頭公稱直徑（mm）K10571580201152.3.2每個噴頭的保護(hù)面積的計算A1＝4q04qu式中：A1每個噴頭的保護(hù)面積，m2q0最不利點噴頭噴水量，Lminqu設(shè)計噴水強(qiáng)度，L(minm2)2.3.3根據(jù)噴頭布置方式確定噴頭布置間距⒈正方形布置：S=式中：S噴頭呈正方形布置時的邊長，m⒉長方形布置：S≤1.2式中：S噴頭呈長方形布置時長邊的邊長，m根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出表2.3同一根配水支管上噴頭的間距及相鄰配水支管的間距：噴水強(qiáng)度（Lminm2）正方形布置的邊長（m）矩形或平行四邊形布置的邊長（m）一只噴頭的最大保護(hù)面積（m2）噴頭與端墻的最大距離（m）44.44.520.02.163.64.012.51.883.43.611.51.712-203.03.69.01.5注：1僅在走道設(shè)置單排噴頭的閉式系統(tǒng)，其噴頭間距應(yīng)按走道地面不留空白點確定；2貨架內(nèi)噴頭的間距不應(yīng)小于2.0m，并不應(yīng)大于3.0m。2.4管段水力計算2.4.1管徑的估算由于工程實際中所采用的管材質(zhì)量以及施工單位存在差異，在工程設(shè)計中通常要求管道內(nèi)的水流速度不超過5m、配水管的入口壓力不應(yīng)大于0.40MPa。根據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)再結(jié)合工程實踐，通常在設(shè)計中為簡化計算，在對系統(tǒng)進(jìn)行計算前，根據(jù)經(jīng)驗按照不同管徑配水管上最多允許安裝的噴頭數(shù)（見表2.4），以及不同危險等級對噴頭數(shù)量的要求，對管徑進(jìn)行估算：表2.4輕危險級、中危險級場所中配水支管、配水管控制的標(biāo)準(zhǔn)噴頭數(shù)：公稱直徑（mm）控制的噴頭數(shù)（只）輕危險級中危險級25113233405450108651812804832100-642.4.2對管道水流速度的校核Vp＝KpQ(n-1)～n式中：Vp管道流速，mQ(n-1)～n管段流量，LKp流速系數(shù)注：管道內(nèi)的水流速度，必要時可超過5m，但不應(yīng)大于10m。表2.5流速系數(shù)表管材管徑（mm）253240507080100150200流速系數(shù)鋼管1.8831.050.80.470.2830.2040.1150.053鑄鐵管0.12730.05660.03182.4.3管道水頭損失計算管道的水頭損失主要包括三個部分：沿程水頭損失、局部水頭損失和報警閥水頭損失。⒈沿程水頭損失i=0.0000107V2(dj)1.3式中：i每米管道的水頭損失，MPamV管道內(nèi)水的平均流速，mdj管道的計算內(nèi)徑（m），取值應(yīng)按管道的內(nèi)徑減1mm確定。⒉局部水頭損失hj=ALdQ2(n-1)~n式中：hj局部水頭損失，PaA管道比阻值（見表2.7）Ld管件閥門當(dāng)量長度(見表2.6)，mQ(n-1)~n管段流量，L管道的直徑應(yīng)經(jīng)水力計算確定。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口處的壓力均不應(yīng)大于0.40MPa。