图书馆消防 毕业设计(论文)

毕业设计报告（论文）

(2014届)

题目：常州工程职业技术学院图文信息报告厅

建筑消防系统设计

所属系：自动化技术系

班级：楼宇1121

学生姓名：

学号： 2011535208

同组成员：

指导教师：

摘要

火灾，作为一种具有突发性和强破坏性的灾害现象，严重危害人类生命财产安全和自然环境。据统计，在众多的灾种中，火灾造成的直接损失约为地震的5倍，仅次于干旱和洪涝，而火灾发生的频度则居于各灾种之首。千百年来，人类和火灾进行了长期的斗争，积累了许多防火、灭火的经验教训。随着社会的不断发展，人们对于火灾的认识不断加深，针对火灾初期不同特征的各种探测方法越来越多。人类逐步掌握了火的燃烧机理，燃烧条件和燃烧发展的过程，创造了各种各样防火、灭火的方法。在上世纪70年代后期，开始出现一门新兴的多学科交叉应用基础科学一火灾科学，其中心内容就是用现代高科技手段研究火灾发生、发展和防治的机理和规律，为火灾防治提供新的思想、理论和方法，使得人类对火灾的研究进入了科学化、系统化的轨道，并促进了防火、灭火技术的进步。自动喷水灭火系统同时具备了防火、控火、灭火的功能，是国际上公认的最为有效的自动灭火设施，是现代建筑防火技术的重要组成部分。图文信息中心是常州工程职业技术学院的标志性建筑，它的人流量大，所以它的建筑消防安全尤其显得重要。报告大厅是图文信息中心的汇报、演讲、会议、动员等集体性活动的聚集点，以人为本，报告大厅的消防系统必须完善，自动喷水系统在报告大厅的应用能很好的完善报告大厅的消防系统，并使其更具人性化，自动化。随着我国经济实力的增强和人们对自动喷水灭火系统认识的深入，自动喷水灭火系统将逐渐取代消火栓灭火系统的主导地位，成为我国消防体系中最主要的灭火设施。自动喷水系统的良好运用能减少火灾的发生和蔓延，同时也是成本节约等综合性考虑的最佳选择。

关键词：建筑消防、报告大厅、自动喷水、设计、人性化

目录

摘要 (1)

第一章绪论 (5)

1.1引言 (5)

1.2自动喷水系统设计的目的 (5)

1.3自动喷水系统设计的原则 (6)

第二章建筑消防系统 (6)

2.1消防系统的分类 (6)

2.1.1按系统的构成和功能分类 (6)

2.1.2按消防给水压力分类 (6)

2.1.3按灭火剂分类 (6)

2.2消防系统的组成 (7)

2.2.1消防供水水源 (7)

2.2.2消防供水设备 (7)

2.2.3消防给水管网 (7)

2.3消防系统的灭火原理 (7)

2.3.1灭火剂灭火系统的灭火原理 (8)

2.3.2消火栓灭火系统（自动喷水灭火系统）的灭火原理 (8)

2.3.3蒸汽灭火系统的灭火原理 (8)

2.3.4干粉灭火系统的灭火原理 (8)

2.3.5二氧化碳灭火系统的灭火原理 (8)

2.3.6卤代烷灭火系统的灭火原理 (8)

2.3.7泡沫灭火系统的灭火原理 (8)

第三章报告大厅自动喷水设计 (8)

3.1闭式系统 (8)

3.1.2干式系统 (10)

3.1.3预作用系统 (11)

3.1.4重复启闭预作用系统 (11)

3.2开式系统 (12)

3.2.1雨淋系统 (12)

3.2.2水幕系统 (12)

3.3主要组成 (12)

3.3.1喷洒水头 (12)

3.3.2报警阀 (12)

3.3.3监测器 (13)

3.3.4报警器 (13)

3.4闭式系统和开式系统的异同 (14)

3.5报告大厅地点分析 (14)

3.6雨淋系统 (14)

3.7雨淋系统计算 (15)

3.8选择和布置喷头 (17)

3.9管网布置 (17)

3.10水力计算 (18)

3.11确定建筑物的火灾危险等级 (19)

3.12确定设计技术数据 (20)

第四章设备选型 (20)

4.1 开式喷头 (20)

4.2喷水管网 (21)

4.2.1自动喷水灭火系统中管材选用标准 (21)

4.3雨淋阀 (22)

4.4雨淋报警阀 (23)

4.5监测器 (24)

4.5.1水流指示器 (24)

4.5.2阀门限位器 (24)

4.5.3压力监测器 (25)

4.6报警器 (26)

第五章系统电路图 (27)

5.1消防喷淋系统原理图 (27)

5.1.1自动喷水湿式系统（稳压装置稳压）原理图 (27)

5.1.2雨淋水幕自动喷水系统原理图 (29)

5.1.3自动喷淋泵一用一备星三角降压起动控制电路图 (30)

第六章总结与展望 (31)

6.1总结 (31)

6.2展望 (32)

参考文献 (33)

致谢 (34)

附录 ............................................................................................................................................ 错误!未定义书签。

第一章绪论

1.1引言

火是人类生存的必不可少的条件，火能造福人类，也能给人们带来巨大的灾难。传统的以人为主的消防管理模式和依靠外部救援的灭火作战方式已根本不能适应场所的消防要求。在这种情况下，建筑自动化消防设施对于迅速探知并扑灭火灾，提高建筑物抵御火灾的能力，保护建筑物消防安全，确保人民生命财产起到至关重要的作用。实现建筑自动消防设施的普遍应用，即“建筑消防自动化”将是我国在二十一世纪消防发展的重要战略任务，依靠科技进步提高自动化控制水平是社会发展趋势。建筑自动消防系统按照功能大致可划分以下几个系统：火灾探测系统、火灾确认系统、通讯报警系统、防止火灾扩大系统、避难诱导系统、防排烟系统、初期灭火系统、自动灭火及维护管理系统等。种类繁多，比较复杂。目前这方面存在着许多问题，直接影响到人民生命财产的安全，据有关部门统计，我国每年因火灾造成的经济损失达15亿以上，建筑消防自动化的作用将越来越凸显。常州工程职业技术学院是我们学习生活的地方，而图书馆更是我们的必去的地方之一，人流量大，所以图书馆的消防是十分重要的。

1.2自动喷水系统设计的目的

自动喷水灭火系统是目前国际上应用范围最广、用量最大、灭火成功率最高、且造价最为低廉的固定灭火设施，并被公认是最为有效的建筑火灾自救设施。自动喷水系统是一种在发生活在时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消灭火设备。1965年美国的统计资料表明：在当时的技术状况下，包括不同火灾危险性的各类民用与工业建筑在内，25年间共8万多次喷淋系统自救灭火的案例中，系统控灭火的成功率达到96％以上。在灭火失败的案例中，属于设备失修和误关闭控制阀门等人为因素导致系统失效的占一半以上，上述统计资料充分证明该系统扑救火灾的可靠性与有效性。

1.3自动喷水系统设计的原则

《自动喷火灭火系统设计规范》GB50084-2001

第二章建筑消防系统

2.1消防系统的分类

2.1.1按系统的构成和功能分类

消防系统按系统的构成和功能可分为如下几类。

（1）室外消火栓给水灭火系统。设置在建筑物外部，一般在建筑小区内设置。室外消防系统既可供消防车取水，又可由消防车经水泵结合器向室内消防系统供水，增补室内的消防用水量不足，进行控制和扑救火灾。

（2）室内消防栓给水灭火系统。建筑物内部设置的消防给水系统，主要靠室内消火栓、消防卷盘进行灭火。

（3）自动喷水灭火系统。建筑物内部的能够自动探测火灾情况，并自动控制系统喷水灭火的消防系统。

2.1.2按消防给水压力分类

消防系统按消防给水压力可分为如下几类。

（1）高压消防给水灭火系统。在高压消防给水系统中，管网内经常保持足够的消防用水量和水压，并且当水枪布置在任何建筑物最高处时，水枪充实水柱仍须不小于10m。这种系统内部水压高，需要耐高压材料设备，维修管理费用较高，耗电多。

（2）临时高压消防给水灭火系统。管网内平时水压不高，在泵站内设置高压消防水泵，平时以低压供水，一旦发生火灾，立刻启动消防泵，临时加压使管网内的压力达到高压消防给水系统的压力要求。

（3）低压消防给水系统。给水系统管网内的压力较低，一般为生活用水压力。火灾发生时，水枪所需要的压力，由消防车或其他加压水泵形成。这种系统一般在小区内使用。

2.1.3按灭火剂分类

消防系统按灭火机理不同可分为水、二氧化碳、蒸汽、干粉、泡沫及卤代烷灭火剂的消防系统。

2.2消防系统的组成

2.2.1消防供水水源

消防供水水源有以下几种。

(1)市政给水管网。一般室外有生活、生产、消防给水管道，可以供给消防用水，在消防过程中应优先选用这种水源。

(2)天然水源。天然水源包括地表水和地下水两大类，选用天然水源时应优先选用地表水。一般情况下，当天然水源丰富，可确保枯水期最低水位时的消防用水量，且水质符合要求并离建筑物距离较近时，可以选用天然水源。

(3)消防水池。消防水池是指供消防车取水的消防水池，保护区域的半径不应大于150m；供消防车取水的消防水池应设取水口，其取水口与建筑物（水泵房除外）的距离不宜大于15m；供消防车取水的消防水池应保证消防车的吸水高度不超过6m；室外消防水池与被保护建筑物的外墙不宜小于5m，且不宜大于100m；消防用水与生产、生活用水合并的水池，应有确保消防用水不做他用的技术设施；寒冷地区的消防水池应有防冻设施。

2.2.2消防供水设备

消防供水设备主要包括消防水箱、消防水泵、消火栓、自动喷水设备及水泵接合器等。

2.2.3消防给水管网

消防给水管网主要由进水管、水平干管、消防立管等组成。

2.3消防系统的灭火原理

由于室内装饰采用了大量易燃和可燃材料，一旦发生火灾，会造成严重财产损失和人员伤亡，为了保障人民生命和财产的安全，设置完善的消防灭火设施，将火灾的损失降低到最低限度。

2.3.1灭火剂灭火系统的灭火原理

灭火剂灭火系统的灭火原理可分为冷却、隔离、窒息和化学抑制。冷却、隔离和窒息为物理灭火过程，化学抑制为化学过程。

2.3.2消火栓灭火系统（自动喷水灭火系统）的灭火原理

消火栓灭火系统（自动喷水灭火系统）是通过冷却降温灭火，可用于大多数火灾。

2.3.3蒸汽灭火系统的灭火原理

蒸汽灭火系统是利用窒息作用灭火，通常用于石油化工、火力发电厂等灭火，也可扑灭高温设备火灾。

2.3.4干粉灭火系统的灭火原理

干粉灭火系统是通过化学抑制作用来灭火，可扑救电气设备、可燃气体和液体火灾，且灭火效果良好。

2.3.5二氧化碳灭火系统的灭火原理

二氧化碳灭火系统主要利用窒息和冷却作用灭火，具有不污染保护物、灭火快、空间淹没效果好等特点，适用于大型计算机房、图书馆藏书、档案室及电信广播的重要设备机房等灭火。

2.3.6卤代烷灭火系统的灭火原理

卤代烷灭火系统利用化学抑制作用灭火，绝缘性能好，灭火后对保护对象不产生二次污染，不损坏设备，是扑救电气设备、电子设备、贵重仪器设备火灾的良好灭火剂。

2.3.7泡沫灭火系统的灭火原理

泡沫灭火系统通过隔离达到灭火的作用，能有效地扑灭烃类液体火焰和油类火灾。

第三章报告大厅自动喷水设计

自动喷水灭火系统从喷头的开启形式可分为闭式喷头系统和开式喷头系统；按报警阀的形式可分为湿式系统、干式系统、干湿两用系统、预作用系统和雨淋系统。

3.1闭式系统

闭式系统的类型较多，基本类型包括湿式、干式、预作用及重复启闭预作用系统等。用量最多的是湿式系统。在已安装的自动喷水灭火系统中，有70%以上为湿式系统。

3.1.1湿式系统

由湿式报警阀组、闭式喷头、水流指示器、控制阀门、末端试水装置、管道和供水设施等组成。系统的管道内充满有压水，一旦发生火灾，喷头动作后立即喷水。

1.工作原理：

火灾发生的初期，建筑物的温度随之不断上升，当温度上升到以闭式喷头温感元件爆破或熔化脱落时，喷头即自动喷水灭火。该系统结构简单，使用方便、可靠，便于施工，容易管理，灭火速度快，控火效率高，比较经济，适用范围广，占整个自动喷水灭火系统的75%以上，适合安装在能用水灭火的建筑物、构筑物内。

2. 湿式系统使用范围：

在环境温度不低于4℃、不高于70℃的建筑物和场所（不能用水扑救的建筑物和场所除外）都可以采用湿式系统。该系统局部应用时，适用于室内最大净空高度不超过8m、总建筑

面积不超过1000㎡的民用建筑中的轻危险级或中危险级Ⅰ级需要局部保护的区域。

3. 湿式系统特点：

①. 结构简单，使用可靠

②. 系统施工简单、灵活方便

③. 灭火速度快、控火效率高

④. 系统投资省，比较经济

⑤. 适用范围广

3.1.2干式系统

准工作状态时配水管道内充满用于启动系统的有压气体的闭式系统。

1.工作原理

干式系统与湿式类似只是控制信号阀的结构和作用原理不同，配水管网与供水管间设置

干式控制信号阀将它们隔开，而在配水管网中平时充满着有压力气体用于系统的启动。发生火灾时，喷头首先喷出气体，致使管网中压力降低，供水管道中的压力水打开控制信号阀而进入配水管网，接着从喷头喷出灭火。不过该系统需要多增设一套充气设备，一次性投资高、平时管理较复杂、灭火速度较慢。

2. 干式系统适用范围

干式系统适用于环境温度低于低于4℃和高于70℃的建筑物和场所，如不采暖的地下车库、冷库等。

3. 干式系统特点

①. 干式系统，在报警阀后的管网内无水，故可避免冻结和水汽化的危险，不受环境温度的制约，可用于一些无法使用湿式系统的场所。

②. 比湿式系统投资高。因需充气，增加了一套充气设备而提高了系统造价。

③. 干式系统的施工和维护管理较复杂，对管道的气密性有较严格的要求，管道平时的气压应保持在一定的范围，当气压下降到一定值时，就需进行充气。

④. 比湿式系统喷水灭火速度慢，因为喷头受热开启后，首先要排出管道中的气体，然后再出水，这就延误了时机。

3.1.3预作用系统

准工作状态时配水管道内不充水，由火灾自动报警系统自动开启雨淋报警阀后，转换为湿式系统的闭式系统。

适于如下场所：

1系统处于准工作状态是严禁管道漏水；

2严禁系统误喷；

3替代干式系统；

3.1.4重复启闭预作用系统

能在扑灭火灾后自动关阀、复燃时再次开阀喷水的预作用系统。适用于灭火后必须及时停止喷水的场所。

目前这种系统有两种形式：一种是喷头具有自动重复启闭的功能，另一种是系统通过烟、温感传感器控制系统的控制阀来实现系统的重复启闭功能。

3.2开式系统

采用开式洒水喷头的自动喷水灭火系统，包括：雨淋系统、水喷雾系统、水幕系统

3.2.1雨淋系统

由火灾自动报警系统或传动管控制，自动开启雨淋报警阀和启动供水泵后，向开式洒水喷头供水的自动喷水灭火系统。亦称开式系统。应采用雨淋系统的场所详见《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2001）4.2.5条。

3.2.2水幕系统

由开式洒水喷头或水幕喷头、雨淋报警阀组或感温雨淋阀，以及水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组成，用于档烟阻火和冷却分隔物的喷水系统。

3.3主要组成

3.3.1喷洒水头

在自动喷水灭火系统中，洒水喷头担负着探测火灾、启动系统和喷水灭火的任务，它是系统中的关键组件。洒水喷头有多种不同形式的分类。

1、按有无释放机构分类为闭式和开式的分类

2、按喷头流量系数分类，包括K=55、80、115等，其中K=80的称为标准喷头。

3、按安装方式分类，有下垂型、直立型、普通型和边墙型喷头。

3.3.2报警阀

报警阀是自动喷水灭火系统中接通或切断水源，并启动报警器的装置。在自动喷水灭火系统中，报警阀是至关重要的组件，其作用有三：接通或切断水源、输出报警信号和防止水流倒回供水源、以及通过报警阀可对系统的供水装置和报警装置进行检验。报警阀根据系统的不同分为湿式报警阀、干式报警阀和雨淋阀。报警阀的公称通径一般为50、65、80、100、125、150、200MM七种。

1、湿式报警阀用于湿式喷水灭火系统。它的主要功能是：当喷头开启时，湿式阀能自动打开，并使水流入水力警铃发出报警信号。湿式阀按其结构形式有三种：座圈型湿式阀、导阀型湿式阀、蝶阀型湿式阀。

2、干式报警阀用于干式报警系统。它的阀将闸门分成两部分，出口侧与系统管数和喷头相连，内充压缩空气，进口侧与水源相连。干式报警阀利用两侧气压和水压作用在阀上的力矩差控制阀的封闭和开启，一般可分为差动型干式报警阀和封闭型干式报警阀两种。

3、雨淋阀用于雨淋喷水灭火系统、预作用喷水系统，水幕系统和水喷雾灭火系统。这种阀的进口侧与水源相连，出口侧与系统管路和喷头相连，一般为空管，仅在预作用系统中充气。雨淋阀的开启由各种火灾探测器装置控制。雨淋阀主要有双圆盘型、隔膜型、杠杆型、活塞型和感温型等几种。

3.3.3监测器

监测器用来对系统的工作状态进行监测并以电信号方式向报警控制器传送状态信息。其主要包括水流指示器、阀门限位器、压力监测器、气压保持器和水位监测器等。

1、水流指示器可将水流的信号转换为电信号，安装在配水干管或配水管始端。其作用在于当失火时喷头开启喷水或者管道发生泄漏或控制中心以显示喷头喷水的区域和楼层，起辅助电动报警作用。

2、阀门限位器是一种行程开关也称信号阀，通常配置在干管的总控制闸阀上和通径大的支管闸阀上，用于监测闸阀的开启状态，一旦以生部分或全部关闭时，即向系统的报警控制器发出报警信号。

3、压力监测器是一种工作点在一定范围内可以调节的压力开关，在自动喷水灭火系统中常用作稳压泵的自动开关控制器件。

3.3.4报警器

报警器是用来发出声响报警信号的装置，包括水力警铃和压力开关。

1、水力警铃是得用水流的冲击发出声响的报警装置。其特点为结构简单、耐用可靠、灵敏度高、维护工作量小、是自动喷水各个系统中不少缺少的部件。

2、压力开关是一种靠水压或气压驱动的电气开关，通常与水力警铃一起安装使用。压力开关利用水力闭合弱电路实现报警。当报警阀的阀打开，压力水经管道首先进入延时器后再流入压力开关内腔，推动膜片向上移动，顶柱也同时上升，将下弹簧板顶起，触点接触闭合，接通电路，发出电信号输入报警控制箱，发出报警信号，从而启动消防泵。

3.4闭式系统和开式系统的异同

开式喷水系统的阀门部分和喷头部分都不同，阀门部分是电动或者手动，当火灾发生时火灾报警系统报警，并联动控制装置电动启动阀门，或者人工手动启动阀门，使得阀门开启，主管道的水通过阀门到达喷头处喷出进行灭火。

闭式的阀门平常是闭合的，但是阀门前后都有水，当火灾发生时，高温使得闭式喷头玻璃泡破裂，水喷出来的同时阀门检测到后部水降压低，从而给报警系统发出警告信号，报警系统联动启动消防泵供水。

相同之处是都属于自动喷水灭火系统，并且都要联动启动消防泵。不同处就是喷水的动作步骤不同，应用场所也不同，因为闭式的可靠性不高，喷头受到外力也有可能破碎，造成误喷放，所以设置在一些对水不敏感的部位。

3.5报告大厅地点分析

报告大厅是用来做学术报告、名人讲座、座谈会等工作学习性大型交流的地方，人流量中等，安全系较高，所以我们采用雨淋系统来对报告大厅进行消防。

3.6雨淋系统

雨淋灭火系统是由火灾探测系统、开式喷头、传动装置、喷水管网、雨淋阀等组成。发生火灾时，系统管道内给水是通过火灾探测系统控制雨淋阀来实现的，并设有手动开启阀门装置。

雨淋喷水灭火系统采用开式喷头。只要雨淋阀启动后，就可以它的保护区内迅速地、大

面积地喷水灭火，因此降温顺灭火效果均十分明显；但其自动控制部分需有很高的可靠性，不答应误动作或不动作。

工作原理

发生火灾时，探测器启动，并向控制箱发出报警信号。报警箱接到信号后，经过确认，发出指令，打开雨淋阀，使整个保护区内的开式喷头喷水冷却或灭火；同时，压力开关和水力警铃以声光警报作反馈指示。雨淋喷水灭火系统工作原理示意图如下图所示。

3.7雨淋系统计算

喷头流量应按下式计算：

10《自动喷火灭火系统设计规范》GB50084-2001 9.1.1

q=K P

式中：q——喷头流量（L/min）

P——喷头工作压力（Mpa）

K——喷头流量系数

系统最不利点处喷头的工作压力应计算确定。

水泵扬程或系统入口的供水压力应按下式计算：

H =∑ h+P0 +Z 《自动喷火灭火系统设计规范》GB50084-2001 9.2.4

式中： H ——水泵扬程或系统入口的供水压力（ MPa ）

∑ h ——管道沿程和局部水头损失的累计值（ MPa ），湿式报警阀取值 0.04Mpa 或按检测数据确定、水流指示器取值 0.02Mpa 、雨淋阀取值 0.07Mpa ；

P0 ——最不利点处喷头的工作压力（ MPa ）；

Z ——最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高程差，当系统入口管或消防水池最低水位高于最不利点处喷头时， Z 应取负值（ MPa ）。

喷头的选型、布置和按开放喷头数确定的作用面积，应符合下列规定：

1.采用流量系数 K=80 快速响应喷头的系统，喷头的布置应符合中危险级Ⅰ级场所的有关规定，作用面积应符合下表的规定。

局部应用系统采用流量系数 K=80 快速响应喷头时的作用面积

2.采用 K=115 快速响应扩展覆盖喷头的系统，同一配水支管上喷头的最大间距和相邻配水支管的最大间距，正方形布置时不应大于 4.4m ，矩形布置时长边不应大于 4.6m ，喷头至墙的距离不应大于 2.2m ，作用面积应按开放喷头数不少于 6 只确定。

3.8选择和布置喷头

①喷头选用标准玻璃球闭式喷头，因为环境最高温度为40度左右，所以工作液色标为红色，公称动作温度为68℃;

②公称直径为15mm;

③喷头特性系数 K=4.2 ；

④安装方式为吊顶式;

⑤喷头的最大保护面积12．5 ㎡/只;

⑥喷头距端墙距离为1.05m和1.25m;

⑦确定最不利点为1喷头;

⑧喷头采用正方形布置，布置时，喷头间距选为3.4m(喷水强度为8L/（min·㎡），正方形布

置时)其长边长度为L=1.2=1.2·=15.2m。

⑨每边支管上最多喷头数nˊ=15.2/3.4≈5个

3.9管网布置

根据设计标准表预选管径，管网布置如附图所示，每边设支管5个（第六个不存在），共设9排45个喷头，最大作用面积为 45·11.5=517.5＞470.5（房间面积）。系统设湿式报警阀、水流指示器各一个。

同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距

3.10水力计算

水力计算过程如下表所列

系统设计流量为30L/s，水泵扬程为：H=∑h +P0+Z=0.47+0.0343=0.5043MPa 3.11确定建筑物的火灾危险等级