鉑金廣場的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計研究

郭澤坤 李鈺

摘要：針對鉑金綜合樓建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，依據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》等，設(shè)計出較為合理的自動噴水滅火系統(tǒng)。消防系統(tǒng)包括對噴頭的選擇及布置、管網(wǎng)布置、消防水泵以及消防水箱選擇與配置等等。其中，最主要的是系統(tǒng)內(nèi)的給水系統(tǒng)設(shè)計，包括系統(tǒng)流量計算、管網(wǎng)水力計算、水流檢驗以及消防水泵水箱計算與確定。最終把它們結(jié)合成為一個整體，從而有效降低火災(zāi)發(fā)生的可能性，保障建筑物整體安全。

關(guān)鍵詞：高層綜合樓；給排水系統(tǒng)；自動噴水滅火系統(tǒng)；水力計算

目前，隨著社會的不斷發(fā)展，對大型商場、寫字樓以及娛樂設(shè)施的需求日益增多，建筑物場所人流量增大，加上商場內(nèi)部含有很多易燃物，火災(zāi)事故發(fā)生可能性增大。對于高層建筑來說，既要確保豪華和裝飾美觀，又要具有較為廣泛的功能^[1]。針對消防滅火系統(tǒng)來講，自動噴水滅火系統(tǒng)是目前世界上使用最為廣泛的一種滅火系統(tǒng)，主要是通過加壓設(shè)施，將水通過布置好的管網(wǎng)送至每個噴頭處，在發(fā)生火災(zāi)的高溫空間內(nèi)噴頭破裂灑水滅火。其優(yōu)點是不受環(huán)境內(nèi)的黑煙和火焰影響，隨時檢測所在區(qū)域的情況。發(fā)生火災(zāi)時，能夠快速發(fā)出報警信號，降低火災(zāi)發(fā)生可能性，阻止火災(zāi)蔓延。因此，自動噴水滅火系統(tǒng)較為安全、可靠^[2]。

一、工程概況

本設(shè)計對象是一棟高級商業(yè)和辦公兩用的大廈，共11層。第一層層高為5.4m，建筑面積為6567.24m²；第二層層高為4.5m，建筑面積為6567.24m²；第三層層高為5.1m，建筑面積為2258.80m²；第四層到第十一層每層層高為3.5m，建筑面積為1725.40m²。用地面積為9462.64m²，總建筑面積為27471.08m²，辦公12077.8m²，建筑高度為43m。

二、建筑等級劃分

（一）建筑分類

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，本次設(shè)計的綜合樓高度為43m，并且每個樓層的建筑面積都已經(jīng)超過了1000m²。因此，綜合大樓屬于一類高層民用建筑^[3]。

（二）火災(zāi)危險等級劃分

對于這個綜合樓來說，一二層是大型商場，其內(nèi)部物品數(shù)量較多，庫房里面堆放大量貨物，人流量較大，人員過于密集，容易導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生，人員傷亡概率較高，財產(chǎn)損失嚴(yán)重。綜上所述，按照GB50084-2017《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》^[4]的內(nèi)容可將此綜合樓歸為中級危險Ⅱ級。

三、自動噴水滅火給水系統(tǒng)

（一）自動噴水滅火系統(tǒng)類別與選型

自動噴水滅火系統(tǒng)可以分為濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預(yù)作用系統(tǒng)^[5]等。對上述三類系統(tǒng)的優(yōu)缺點進(jìn)行分析，見表3-1。此綜合樓地處北方城市，全年溫差較為緩和，溫度最高的月份是七月，溫度最低的季節(jié)是冬季，北方絕大多數(shù)建筑都設(shè)置有暖氣設(shè)施來保障室內(nèi)溫度。本設(shè)計應(yīng)該選用濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，見表3-1。

（二）噴頭的選型與布置

1.噴頭的選型

玻璃灑水噴頭是目前最為常見的一款噴頭。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，玻璃球內(nèi)的液體受熱膨脹，達(dá)到公稱動作溫度時，玻璃球裂開，密封墊脫落，噴頭開啟，壓力水噴出滅火。根據(jù)噴頭安裝的位置，使用較為廣泛的是下垂型灑水噴頭，對普通公共建筑選用標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)等級較為合適。因此，本建筑的噴頭規(guī)格樣式選擇閉式、下垂型、標(biāo)準(zhǔn)玻璃球灑水噴頭。

2.噴頭的布置

噴頭應(yīng)布置在頂板或吊頂下易于接觸到火災(zāi)熱氣流并有利于均勻布水的位置，保證對任意一個發(fā)生火災(zāi)的位置噴水。本設(shè)計采用正方形布置^[6]，正方形布置：A=B=2Rcos45°

噴頭的布置，包括同一根配水支管上噴頭的間距及相鄰配水支管的間距，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的噴水強度、噴水的流量系數(shù)和工作壓力確定，不應(yīng)大于表3-2中的規(guī)定。

（三）管網(wǎng)布置

對于環(huán)狀管網(wǎng)來說，其管道均勻圓滑，不會產(chǎn)生過多的水頭損失，更有利于系統(tǒng)滅火。環(huán)狀管網(wǎng)、枝狀管網(wǎng)所要投入的資金相對較少。

此次設(shè)計的綜合樓，在一層到二層的報警閥組后面應(yīng)該采取枝狀管網(wǎng)的中央中心型給水方式；在三層至十層的報警閥組后面應(yīng)該采取側(cè)邊中心型給水方式。

（四）垂直分區(qū)

根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，本文所采用的濕式報警閥組，每個報警閥組所控制的噴頭數(shù)量應(yīng)控制在800只以內(nèi)。每層的噴頭個數(shù)，見表3-3。

四、系統(tǒng)水力計算

（一）設(shè)計技術(shù)參數(shù)

根據(jù)綜合樓的建筑危險等級（中度危險級Ⅱ級），其設(shè)計參數(shù)見表4-1。^[7]

（二）水力計算公式

1.噴頭流量計算^[8-11]

2.系統(tǒng)設(shè)計流量

3.管道水力計算

選定自動噴水滅火系統(tǒng)中最不利作用面積（以F表示）的位置，在計算噴水量時，僅包括作用面積內(nèi)的噴頭。

4.流速

管內(nèi)允許流速一般不大于5m/s。計算方式：

5.管道水頭損失

（1）沿程水頭損失

（2）局部水頭損失

可按沿程水頭損失的20%計算。

6.水泵揚程或系統(tǒng)入口的供水壓力

最不利點噴頭出口處要求的最小揚程：

消防水泵的揚程：

（三）垂直分區(qū)水力計算

1.垂直分區(qū)水力計算一

在第一層的最不利點處劃定作用面積，該建筑物屬于中危險級Ⅱ級，根據(jù)表4-1中危險級作用面積取160m²，噴水強度取8L/min，采用3×3形式布置。根據(jù)本建筑的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計要求，畫出自動噴淋管網(wǎng)最不利管段布置圖：

從最不利點到水泵之間每段管段的流速都小于5m/s，總沿程損失為0.137MPa，垂直二分區(qū)和垂直一分區(qū)一樣。

2.垂直分區(qū)水力計算二

根據(jù)本建筑的自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計要求，畫出自動噴淋管網(wǎng)最不利管段布置圖：

從最不利點到水泵之間每段管段的流速都小于5m/s，總沿程損失為0.165MPa，垂直四分區(qū)和垂直三分區(qū)一樣。

五、自動噴水滅火系統(tǒng)其他裝置

（一）消防水池和高位消防水箱的計算

高位水箱的計算：

根據(jù)規(guī)范，此次設(shè)計屬于一類高層建筑，水箱容積不應(yīng)小于36m³，為了保證火災(zāi)時水量足夠，高位水箱容積設(shè)計為54m³，高位消防水箱尺寸為：長6m*寬3m*高3m。

消防水池的計算：

為了保證在發(fā)生火災(zāi)時，設(shè)置的系統(tǒng)用水量充足，消防水池的容積選用485m³。消防水池尺寸為：長12m*寬8.5m*高5m。

（二）消防水泵

消防水泵的揚程^[12]：

垂直分區(qū)一消防水泵的揚程：H₁=1.2H_b1=0.371MPa

垂直分區(qū)二消防水泵的揚程：H₂=1.2H_b2=0.382MPa

垂直分區(qū)三消防水泵的揚程：H₃=1.2H_b3=0.526MPa

垂直分區(qū)四消防水泵的揚程：H₄=1.2H_b4=0.545MPa

結(jié)語

本文通過對高層建筑的建筑類型進(jìn)行分析，設(shè)計出適合的自動噴淋滅火系統(tǒng)，能夠讓整個建筑物更加安全可靠，使系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，能夠在很大程度上提高高層建筑的安全系數(shù)，全力保障人們的生產(chǎn)生活。高層建筑的消防系統(tǒng)設(shè)計需要不斷創(chuàng)新，要充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)合高層建筑的實際情況應(yīng)用先進(jìn)的消防技術(shù)手段，確保給排水消防系統(tǒng)的功能能夠充分發(fā)揮出來，推動我國建筑行業(yè)更加規(guī)范發(fā)展。

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