消防工程畢業(yè)設計論文

1、第章 緒論1.1 現(xiàn)代火災的形成“火災”，是指在時間或空間上失去控制的燃燒所造成的災害。在各種災害中，火災是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災害之一。人類能夠?qū)疬M行利用和控制，是文明進步的一個重要標志。火，給人類帶來文明進步、光明和溫暖。但是，失去控制的火，就會給人類造成災難。所以說人類使用火的歷史與同火災作斗爭的歷史是相伴相生的，人們在用火的同時，不斷總結火災發(fā)生的規(guī)律，盡可能地減少火災及其對人類造成的危害。對于火災，在我國古代，人們就總結出“防為上，救次之，戒為下”的經(jīng)驗。隨著社會的不斷發(fā)展，在社會財富日益增多的同時，導致發(fā)生火災的危險性也在增多，火災的危害性也越來越大。據(jù)統(tǒng)

2、計，我國70年代火災年平均損失不到2 .5億元，80年代火災年平均損失不到3.2億元。進入90年代，特別是1993年以來，火災造成的直接財產(chǎn)損失上升到年均十幾億元，年均死亡2000多人。實踐證明，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，消防工作的重要性就越來越突出?！邦A防火災和減少火災的危害”是對消防立法意義的總體概括，包括了兩層含義：一是做好預防火災的各項工作，防止發(fā)生火災；二是火災絕對不發(fā)生是不可能的，而一旦發(fā)生火災，就應當及時、有效地進行撲救，減少火災的危害?，F(xiàn)代建筑的起火原因有多種，主要有：生活和生產(chǎn)用火不慎、違反生產(chǎn)安全制度、電氣設備設計安裝使用及維護不當以及自燃現(xiàn)象引起等。1.2 建筑火災的發(fā)展過程

3、建筑火災最初是發(fā)生在建筑內(nèi)的某個房間或局部區(qū)域，然后由此蔓延到相鄰房間或區(qū)域，以至整個樓層，最后蔓延到整個建筑物。室內(nèi)火災的發(fā)展過程可以用室內(nèi)煙氣的平均溫度隨時間變化來描述，如圖1.1。1.3 高層智能建筑防火要求 高層智能建筑特點 智能建筑火災特點1.3.3 智能建筑的火災危險性智能建筑自身的上述特點，使其火災危險性具有以下四個特征：（1）火勢蔓延快、煙氣擴散快智能建筑的樓梯間、電梯井、管道井、風道、電纜井、排氣管道等豎向井道，如果防火分隔或防火處理得不好，發(fā)生火災時會成為火勢迅速蔓延的途徑。尤其是高級旅館、綜合樓以及重要的辦公樓、科研樓等智能建筑，一般室內(nèi)可燃物比較多，有的智能建筑還有可燃

4、物品庫房，一旦起火，燃燒猛烈，容易蔓延。據(jù)測定，在火災初起階段，因空氣對流，在水平方向造成的煙氣擴散速度喂0.3m/s；在火災燃燒猛烈階段，由于高溫狀態(tài)下的熱對流而造成的水平方向煙氣擴散速度為0.53m/s;煙氣沿樓梯間或其他豎向管道井擴散速度為34m/s。如一座高度為100m的智能建筑，在無阻擋的情況下，半分鐘左右，煙就能沿豎向管道井擴散到頂層。此外，助長火勢蔓延和煙氣擴散的因素較多，其中風對智能建筑火災的影響較大，風速增大，勢必會加速火勢的蔓延擴大。（2）人員疏散困難智能建筑人員集中、樓層跨度大、垂直距離長、人員疏散到地面或其他安全場所的時間長，而發(fā)生火災時由于各種豎井拔氣力大，火勢和煙霧

5、蔓延快，增加了疏散的困難。（3）火災撲救難度大高層智能建筑發(fā)生火災時，從室外進行撲救相當困難，一般要立足于自救，即主要是依靠室內(nèi)消防設施。但由于目前我國經(jīng)濟技術條件所限，建筑內(nèi)部的消防設施維護保養(yǎng)還不是很完善，因此撲救智能建筑火災往往遇到較大的困難。另外，高層智能建筑的消防用水量是根據(jù)我國目前的技術經(jīng)濟水平，按一般高層建筑的火災規(guī)模考慮的，當形成大面積火災時，其消防用水量顯然不足，需要用消防車向高樓供水，因而對消防技術裝備提出了更高的要求。（4）火險隱患多、火災損失重智能建筑綜合性強、建筑功能復雜、可燃物多，火險隱患多，且容易造成消防安全管理不嚴，潛在的火險隱患多；一旦起火，易行成大面積火災，

6、火勢蔓延快，撲救疏散困難，勢必火災損失嚴重。1.4 本文的工作內(nèi)容故本文基于以上關于消防安全的原則及要求，應完成對黑龍江省檢察院綜合樓全面的消防系統(tǒng)設計。其中包括：對建筑進行防火分區(qū)；室內(nèi)消防栓滅火系統(tǒng)的設計，自動水噴淋系統(tǒng)的設計以及消防給水系統(tǒng)的設計計算；建筑防排煙系統(tǒng)的設計；對建筑消防設備聯(lián)動控制系統(tǒng)的設計。設計應本著科學嚴謹，實用有效的原則進行。第2章 工程概況及建筑平面設計2.1 工程概況2.3 防火分區(qū)防火分區(qū)的定義及類型防火分區(qū)的劃分從防火的角度看，防火分區(qū)劃分得越小，越有利于保證建筑物的防火安全。但如果劃分得過小，則勢必會影響建筑物的使用功能，這樣做顯然是行不通的。防火分區(qū)面積大

7、小的確定應考慮建筑物的使用性質(zhì)、重要性、火災危險性、建筑物高度、消防撲救能力以及火災蔓延的速度等因素。黑龍江省檢察院綜合大樓屬于一類高層建筑，并設有自動噴水滅火系統(tǒng)，依據(jù)高規(guī)，防火分區(qū)最大允許建筑面積為：地上部分，4000 m；地下部分，2000 m。3因為本建筑每一層都不超過規(guī)范中要求的防火分區(qū)的最小面積，故水平方向每層為一防火分區(qū)，設備室、配電室、空調(diào)機房、消防控制室等單獨由耐火極限不小于2h的隔墻，1.5h的樓板和甲級防火門與其他部位隔開。豎向防火分區(qū)也以每個樓層為一區(qū)，由具有一定耐火能力的鋼筋混凝土樓板作分隔構件。防火分隔物構造及要求2.3.4 特殊部位和房間的防火分隔和布置2.4 本

8、章小結第3章 高層建筑滅火系統(tǒng)設計3.1 消火栓滅火系統(tǒng)消火栓給水系統(tǒng)設計方案該建筑為建筑高度小于50m的一類民用高層建筑。建筑面積小于600 m。由給排水設計手冊確定：室內(nèi)消防水量為30L/s，室外消防水量為30L/s，火災延續(xù)時間為3h。采用水泵、水箱聯(lián)合供水的不分區(qū)消火栓給水系統(tǒng)，在火災發(fā)生的10min之內(nèi)的消防用水貯存在高位消防水箱，火災延續(xù)時間內(nèi)消防用水貯存在室外消防水池內(nèi)。消火栓給水系統(tǒng)設計圖 3.1 傾斜射流的Sk若上傾角按45°考慮，則 (3.1)式中， 水槍充實水柱，m； 建筑物層高，m；水槍噴嘴離地面高度，m。首層： 標準層：故本設計中，消火栓充實水柱長度取10m

9、。b. 消火栓保護半徑的計算消火栓保護半徑計算如下： (3.2)式中，消火栓保護半徑；水帶敷設長度，m，考慮到水帶的轉彎曲折，應為水帶長度乘以折減系數(shù)0.9；水槍充實水柱長度的平面投影長度，m，。代入數(shù)據(jù)可得，c. 消火栓間距的計算消火栓的間距不宜大于30m，本設計中消火栓采用單排布置及在消防電梯、客梯前室布置，其間距計算如下： （3.3）式中， 消火栓間距，m；消火栓保護半徑，m。走廊的長度為40m,故每排布置兩個消防栓，如圖3.2。d. 屋頂消火栓的設置（）屋頂消火栓的設置數(shù)應為12個；（）屋頂消火栓應設壓力顯示裝置；（）采暖地區(qū)屋頂消火栓可設在屋頂出口處或水箱間內(nèi)，不應設在電梯機房內(nèi)。4

10、圖 3.2 室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)示意圖e. 管網(wǎng)水力計算水力計算首先要選定最不利點和最不利管線，如圖3.2所示，管線ABCD為最不利管線。根據(jù)規(guī)范，此建筑發(fā)生火災時消防栓同時使用數(shù)為六，即abcdef。消火栓a為最不利點，該消火栓的水槍保證10m充實水柱時所需壓力為 （3.4）式中， 水槍噴嘴處造成一定長度的充實水柱所需壓力；實驗系數(shù)，與充實水柱有關，由高層建筑給排水設計（以下簡稱給排水設計）查表得出；實驗系數(shù)，與水槍噴嘴口徑有關，由給排水設計查表得出；充實水柱長度，m；水槍使用角按45°計算，由給排水設計查表得出；消火栓a水槍噴射流量 （3.5）式中， 流量系數(shù)，采用=1.0；水槍噴

11、嘴直徑，mm；水槍水流特性系數(shù)，由給排水設計查表得出；水槍噴嘴處造成一定長度的充實水柱所需壓力，kPa。因為每只噴嘴的噴射流量最小值為5L/s，所以計算取5L/s，由給排水設計查表計算可得，該消火栓口所需水壓 mH2O （3.6）式中，水槍噴嘴處造成一定長度的充實水柱所需壓力，kPa；水帶的水頭損失，mH2O；水帶比阻；水帶長度m; 水帶通過的實際射流量，L/s代入數(shù)據(jù)得，mH2O 消火栓b水槍噴射流量 mH2O消火栓b水槍噴射流量 （3.7）式中， 水槍水流特性系數(shù)，由給排水設計查表得出；水帶比阻，查表得出；水帶長度，m消火栓c栓口水壓 mH2O消火栓c水槍噴射流量 （3.8）水力計算結果見

12、表3.1。表3.1 消火栓水力計算表管段q(L/s)L(m)DN(mm)v(m/s)iL(mH2O/m)AB5.003.301000.640.00749BC10.153.301001.290.02768CD15.7637.201002.010.06678DE31.5222.001252.580.10555管路沿程損失 mH2O局部水頭損失按沿程損失的10%計算管路水頭總損失 mH2O（1） 消防水箱的計算a 消防水箱貯水量的計算消防水箱應儲存撲救建筑物初期（10min）火災的室內(nèi)消防用水量，其有效容積可按下式計算： （3.9）式中 消防水箱有效容積，m3；室內(nèi)消防用水量，L/s；水箱保證供水時

13、間，min。一般取 =10min4代入數(shù)據(jù)，得 即水箱選用的容積為18L/s。b消防水箱的設置高度根據(jù)“當建筑物高度不超過100m時，高層建筑最不利點消火栓的靜水壓力不應低于0.07MPa3”的規(guī)定，水箱箱底的設置高度取 （3.10）（4）消防水泵的選型消防水泵的流量，應滿足火災發(fā)生時建筑內(nèi)消火栓使用總數(shù)的每個消火栓的設計流量之和來計算。消防水泵的流量為31.52L/s,從消防水泵吸水管到消防管道最不利點的水頭損失，即管路水頭總損失為29.99 mH2O，消防水池中最低水位至最不利點消火栓的標高差為40.9mH2O，則消防泵揚程為mH2OMPa式中 消防水池中最低水位只最不利點消火栓的標高差。

14、選用消防泵IS100-65-315離心式單級單吸式泵兩臺，一臺為備用泵。每臺水泵流量120m3/h，揚程118m。另外還需在屋頂設置一個試驗消火栓，試驗時流量較小，水泵流量及揚程必能滿足試驗需要，故不另作計算校核。（5）消火栓的減壓計算由于高低層消火栓所受水壓不同，實際出水量相差很大，當上部的消火栓口出水壓力滿足消防滅火要求時，下部的消火栓壓力過剩，消防支管減壓的目的在于消除消火栓的剩余水壓。當消火栓栓口出水壓力大于0.50MPa時，可在消火栓栓口處加設不銹鋼減壓孔板或采用減壓穩(wěn)壓消火栓減壓，使消火栓的實際出水量接近設計出水量。5本設計采用孔板減壓的方法，選擇孔徑為31mm的減壓孔板，消火栓壓

15、力計算見表3.2。（6）水泵接合器的選擇樓內(nèi)消火栓用水量為30L/s，每個水泵接合器的流量為1015L/s，故選用兩個水泵接合器即可，采用外墻墻壁式，型號為SQB型，DN100。表3.2 消火栓壓力計算消火栓所在層消防水泵從下而上供水動水壓力（MPa）剩余壓力（MPa）減壓后的實際水壓（MPa）孔板孔徑（mm）十三0.140十二0.170.03十一0.210.07十0.240.10九0.280.14八0.310.17七0.340.20六0.380.24五0.410.27四 0.450.34三0.480.38二0.520.19D31一0.550.22D313.2 自動噴水滅火系統(tǒng)設計自動噴水滅火

16、系統(tǒng)是利用其特有的性能，在火災時能自動噴水滅火的固定滅火方式，可使火災在初期就能夠及時得以控制，從而最大限度的減少火災損失。自動噴水滅火系統(tǒng)具有滅火效率高，安全可靠，工作性能穩(wěn)定，適用范圍廣，投資少，不污染環(huán)境等優(yōu)點。廣泛應用于民用建筑、工業(yè)廠房及倉庫。特別適用于在人員密集、不易疏散、外部增援滅火與救生困難的重要或火災危險性較大的場所中應用。1為適應保護對象的需要，充分發(fā)揮自動噴水滅火系統(tǒng)的作用，系統(tǒng)具有多種形式。按噴頭的封閉與否可分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)裝有閉式噴頭，平時處于密閉狀態(tài)，發(fā)生火災后，由于熱力作用，閉式噴頭會自動打開噴水滅火。由于保護場所環(huán)境條件限制，要求平時閉式系統(tǒng)滅火

17、管網(wǎng)內(nèi)充有水或壓縮空氣，因此又有濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預作用系統(tǒng)、重復啟閉預作用系統(tǒng)等多種系統(tǒng)類型。但露天場所不易采用閉式系統(tǒng)。開式系統(tǒng)裝有開式噴頭，因此，滅火管網(wǎng)平時不會存水。當設置場所發(fā)生火災時，由火災探測控制裝置啟動系統(tǒng)，所有開始噴頭會同時噴水滅火或阻止火勢蔓延。開式系統(tǒng)根據(jù)其作用不同，又分為雨淋系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)和雨淋泡沫聯(lián)用系統(tǒng)。圖3.3 濕式自動噴水滅火系統(tǒng)組成示意圖噴頭的布置（1）確定最不利面積矩形布置的長邊可按下式計算： （3.11）式中 噴頭呈矩形布置時的長邊長度 每只噴頭的保護面積，設計中取200 。代入數(shù)據(jù)得：S=17m，布置中取17.2m，合計作用面積為227.7。圖3.4

18、長方形布置示意圖（2）噴頭布置噴頭采用長方形布置，滿足噴頭間距的要求，作用面積內(nèi)共32個噴頭，在噴頭節(jié)點處編號，噴頭1為系統(tǒng)設計最不利點，其后一直編號至噴淋泵。（3）系統(tǒng)設計秒流量 （3.12）（4）水力計算中危險級假定作用面積內(nèi)各噴頭的噴水量相等（即按節(jié)點1的流量）。節(jié)點1的水壓為10mH2O，相應流量為 （3.13）從節(jié)點1開始進行水力計算，直至作用面積內(nèi)最末一個噴頭，且需計算到作用面積內(nèi)最后一個節(jié)點9，9至立管之間的管段累積流量為37.24L/s，大于設計流量，所以從節(jié)點9開始。直到水泵位置之間的流量不再增加，僅以26L/s計算管段的阻力損失。閉式自動噴水系統(tǒng)管內(nèi)的流速宜采用經(jīng)濟流速，一

19、般不大于5m/s，特殊情況下不應超過10m/s，根據(jù)以上水力計算得出的管道流速符合要求，故不必再做校核。圖3.5 作用面積法噴頭布置圖表3.3 作用面積法水力計算節(jié)點節(jié)點壓力流量L/s管編號長度m噴頭n管段Q管徑mm流速m/simH2O沿程損失1101.33251-22.911.33322.500.7702.2332102.662-32.922.66322.700.6601.9113103.993-42.533.99704.191.4903.7254107.984-53.347.981002.270.1850.61151015.965-63.3715.961001.850.0680.22461

20、023.946-71.91423.941252.770.1540.29371031.927-83.12131.921502.610.1090.33881037.248-92.22526.001502.200.0640.14199-立1.52526.001501.380.0200.798立-報39.92526.001501.380.0200.390報2526.001500.423報-泵15.62526.001501.380.0200.312泵-吸3.62526.001501.380.0200.072合計11.471（5）噴淋泵選型管段沿程損失 =11.471 mH2O =0.1147MPa局部水

21、頭損失一般按管道沿程損失的20%來計算 =0.2×11.471 =2.22 mH2O =0.0222MPa報警閥的水頭損失查表可知 （3.14） 式中 報警閥阻力系數(shù)；DN150濕式報警閥取0.00000869； 通過報警閥的流量，L/s。帶入數(shù)據(jù)得最不利點噴頭壓力 最不利點與水池最低位的高度差 Z=39.9+3.3+4.8 =48 mH2O=0.48 MPa可得，要求噴淋泵揚程 （3.15） 故選用XBD立式消防噴淋泵兩臺，型號為XBD4.2/40-150×3。揚程為100 mH2O，其中一臺備用，流量40L/s，功率為30kW。每個水泵接合器的流量為1015L/s，故選

22、用兩個水泵接合器即可，采用外墻墻壁式，型號為SQB型，DN150。3.3 二氧化碳滅火系統(tǒng)3.3.1二氧化碳滅火系統(tǒng)綜述二氧化碳滅火系統(tǒng)是一種有效的滅火裝置，與其他氣體滅火方式相比其具有對大氣臭氧層無破壞且來源經(jīng)濟方便等優(yōu)點。二氧化碳是一種惰性氣體，自身無色、無味、無毒、密度比空氣大50%，長期存放不變質(zhì)，滅火后能很快散發(fā)，不留痕跡，在被保護物表面不留殘余物，也沒有毒害。適用于撲救各種可燃、易燃液體火災和那些受到水、泡沫、干粉滅火劑的沾污而容易損壞的固體物質(zhì)的火災。另外，二氧化碳是一種不導電物質(zhì)，其電絕緣性比空氣還高，可用于撲救帶電設備的火災。二氧化碳系統(tǒng)由滅火儲存裝置、啟動分配裝置、輸送釋放

23、裝置、監(jiān)控裝置等組成。二氧化碳滅火系統(tǒng)的工作原理是：防護區(qū)一旦發(fā)生火災，首先火災探測器報警，消防控制中心接到火災信號后，啟動聯(lián)動裝置（關閉開口，停止空調(diào)等），延時約30s后，打開啟動氣瓶的瓶頭閥，利用氣瓶中的高壓氣體將滅火劑儲存器的容器閥打開，滅火劑經(jīng)管道輸送到噴頭噴出實施滅火。二氧化碳滅火系統(tǒng)的類型按滅火方式分為：（1）全淹沒氣體滅火系統(tǒng)。圖3.6 單元獨立系統(tǒng)示意圖 單元獨立系統(tǒng)的設計設計中采用單元獨立氣體滅火系統(tǒng)的保護區(qū)一共是4間，分別為地下一層的泵房、強配電室、空調(diào)機房及位于一樓的控制室。此系統(tǒng)公用4套管路，選用高壓全淹沒滅火系統(tǒng)。（1）二氧化碳設計用量計算全淹沒系統(tǒng)二氧化碳設計用量按

24、下式計算： （3.16）式中， M 二氧化碳設計用量，kg； 物質(zhì)系數(shù)； 0. 2面積系數(shù)，kg/ ; 0.7體積系數(shù)，kg/； 30開口補償系數(shù)； 折算面積，； 防護區(qū)（包括開口）總面積，； 防護區(qū)開口總面積，； 防護區(qū)的凈容積，m3； 防護區(qū)容積，m3； 防護區(qū)內(nèi)不燃燒體或難燃燒體的總體積，m3。 控制室的設計：控制室的尺寸為6×3.4×3.6，查表可得到控制裝置的物質(zhì)系數(shù)=1.2，門尺寸為0.9×2.0，故： =108.48+30×1.8 =162.48 m3 =73.447.5=65.94 m3 =1.2×（0.2×162.4

25、8+0.7×65.94） =94.38kg管網(wǎng)布置成均衡系統(tǒng)，具體見設計圖紙。a管網(wǎng)的設計流量按下式計算 （3.17）二氧化碳的噴放時間采用t=2min，所以控制室系統(tǒng)干管的設計流量為： =94.38/2=47.29kg/minb噴嘴設計流量為 =47.29/4=11.8kg/min （3.18）c配管流量為 =47.29/2=23.6kg/mind確定管徑各段管徑按公式 （3.19）來計算，具體結果可見設計圖紙。e二氧化碳管道壓力降計算采用圖解法計算二氧化碳管道壓力降設，。參照設計圖紙，=21.7m，=0.51，=3.24m，=0.13則=2.5MPa，那么噴嘴的出口壓力h=5.0

26、72.5=2.57MPa按規(guī)范規(guī)定噴嘴的出口壓力需大于1.4MPa，故符合要求。f噴嘴的選擇每個噴嘴流量為11.8kg/min，入口壓力為2.57MPa，采用內(nèi)插法查表噴嘴單位孔口面積的噴射率=0.9070kg/(min·mm2)噴嘴等效孔口面積 （3.20） =11.8/0.9070 =13.00 mm2查表，可選用5.5號噴嘴4個。 空調(diào)機房的設計：強配電室的尺寸為6×7×4.8，查表可得到空調(diào)機組的物質(zhì)系數(shù)=1.5，門尺寸為0.9×2.0×2，故： =208.8+30×3.6 =316.8 m3 =201.640=161.6 m

27、3 =1.5×（0.2×316.8+0.7×161.6） =211.78kg管網(wǎng)布置成均衡系統(tǒng)，具體見設計圖紙。a管網(wǎng)的設計流量按下式計算 二氧化碳的噴放時間采用t=2min，所以控制室系統(tǒng)干管的設計流量為： =211.78/2=105.9kg/min =105.9/9=11.77kg/min 。f噴嘴的選擇每個噴嘴流量為11.77kg/min，入口壓力為3.17MPa，采用內(nèi)插法查表噴嘴單位孔口面積的噴射率=1.139kg/(min·mm2)噴嘴等效孔口面積 （3.20） =11.77/1.139 =10.33 mm2查表，可選用5號噴嘴9個。 =20

28、8.8+30×1.8=262.48m3 =201.630=171.6m3=1.2×（0.2×262.48+0.7×171.6） =207.14kg=f噴嘴的選擇每個噴嘴流量為11.51kg/min，入口壓力為2.77Mpa，采用內(nèi)插法查表噴嘴單位孔口面積的噴射率=0.9843kg/(min·mm2)噴嘴等效孔口面積 （3.20） =11.51/0.9843 =11.70mm2查表，可選用5號噴嘴9個。（2）儲存容器個數(shù)估算：整個單元獨立系統(tǒng)的二氧化碳設計用量為M=M1+M2+M3 =94.38+211.78+207.14 =513.3kg在全淹

29、沒系統(tǒng)里二氧化碳的儲存量是設計量的1.08倍，故 Mc =1.08M=554.4kg 采用容積為L的高壓儲存容器，儲存容器中二氧化碳的充裝率a0=0.65kg/L,則容器個數(shù)為 =554.4/0.65×82.5=10.33（個）設計中采用11個L的高壓儲存容器。無管網(wǎng)系統(tǒng)設計 =244.2+30×3.6 =277.8m3 =217.818.4=199.4m3 =2.25×（0.2×277.8+0.7×199.4）=439.07kg3.4 本章小結本章主要進行了對建筑的消火栓系統(tǒng)、自動噴淋系統(tǒng)以及氣體自動滅火系統(tǒng)的設計。由于滅火系統(tǒng)是消滅火災的主

30、要工具，所以本章的設計內(nèi)容為整個綜合樓消防系統(tǒng)的重要部分，特別是水力計算和氣體滅火系統(tǒng)中二氧化碳的設計用量尤為重要。第4章 高層建筑防排煙設計4.1 高層建筑機械防排煙綜述建筑物設置防排煙系統(tǒng)的目的是，在建筑物發(fā)生火災時盡快排除火災產(chǎn)生的大量煙氣，阻止煙氣從著火區(qū)域向著非著火區(qū)域蔓延擴大，確保緊急疏散通道安全，為建筑物內(nèi)人員順利疏散和消防隊員撲救火災創(chuàng)造有利條件。本建筑層高43.2m，大于24m，按照高規(guī)，設有防煙樓梯間及消防電梯，所以根據(jù)建筑物的性質(zhì)、安全疏散程度、火災危險性和危害性應設防、排煙設施。11建筑物應設防、排煙的部位：（1）防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室或合用前室。（2）符合下

31、列情況的走道 一類高層民用建筑和建筑高度超過32m的二類高層民用建筑中無自然通風，且長度超過20m的內(nèi)走道或雖有直接自然通風，但長度超過60m的內(nèi)走道。（3）符合下列情況的房間a一類高層民用建筑和建筑高度超過32m的二類高層民用建筑中，面積超過100，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地上無窗房間或設定固定窗的房間；b除利用窗井等開窗進行自然排煙的房間外，各房間總面積超過200或一個房間面積超過50，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地下室。（4）符合下列情況的中庭 一類高層民用建筑和建筑高度超過32m的二類高層民用建筑中，不具備自然排煙條件或凈空高度超過12m的中庭。（5）封閉避難層。（6）地下建筑等。

32、建筑物防煙、排煙方式建筑物采用的防排煙方式基本可分為：自然排煙、機械排煙、機械加壓送風防煙和密閉防煙等方式。（1）自然排煙方式自然排煙方式是利用火災時產(chǎn)生的熱煙氣流的浮力和外部風力作用，通過建筑物的對外開口把煙氣送至室外的排煙方式，這種排煙方式實質(zhì)上是熱煙氣與室外冷空氣的對流運動。自然排煙必須有冷空氣的進口和熱煙氣的出口，排煙口可以是外窗，也可以是專門設置在側墻上部或屋頂上的排煙口。（2）機械排煙方式機械排煙可分為機械排煙、自然送風方式和機械排煙、下部加壓并用方式。（3）機械加壓送風方式機械加壓送風方式是通過通風機所產(chǎn)生的氣體流動和壓力差來控制煙氣的流動，即在建筑物發(fā)生火災時，對著火區(qū)以外的有

33、關區(qū)域進行送風加壓，使其保持一定的正壓，以防止煙氣侵入的防煙方式。（4）密閉防煙方式 密閉防煙方式的原理是，利用房間的密閉性使著火房間因缺氧而滅火，并達到防止煙火蔓延的目的。這種防煙方式一般適用于面積較小，且其墻體、樓板耐火性能好。密閉性好的房間。4.2 高層建筑自然排煙根據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范的規(guī)定，采用自然排煙方式的部位，應滿足下列要求。（1）靠外墻、采用自然排煙方式的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室和合用前室，可開啟外窗的面積應符合下列要求：a. 防煙樓梯間前室、消防電梯間前室可開啟外窗面積不應小于2.00，合用前室不應小于3.00。b. 靠外墻的防煙樓梯間每五層內(nèi)可開啟外窗面積之和

34、不應小于2.00。（2）走道和房間采用自然排煙時，可開啟外窗面積應符合以下要求：a. 長度不超過60m的內(nèi)走道可開啟外窗面積不應小于走道面積的2%。b. 需要排煙的房間可開啟外窗的面積不應小于該房間面積的2%。經(jīng)計算，建筑物內(nèi)的所有房間都滿足上面所述的要求，可開啟外窗的面積大于房間面積的2%，故房間采用自然排煙方式。建筑物內(nèi)的兩條防煙樓梯間無前室，樓梯的每一層都有設置在外墻上的窗戶，且開啟面積符合采用自然排煙的要求，故樓梯也采用自然排煙方式。4.3 高層建筑機械防煙加壓系統(tǒng)設計設置機械加壓送風防煙系統(tǒng)的目的，是為了在建筑物發(fā)生火災時提供不受煙氣干擾的疏散線路和避難場所。因此，加壓部位在關閉著門

35、時，必須與著火樓層保持一定的壓力差；同時，在打開加壓部位的門時，在門洞斷面處能有足夠大的氣流速度，以有效的組織煙氣的入侵，保證人員安全疏散與避難。本設計的建筑為高層智能建筑，2號電梯為消防電梯，電梯前室安裝有防火門。防火門的尺寸為1.5×2.1，滲漏面積為0.04，在電梯井的頂部有0.01的空間與外界無壓空間相連。4.3.1確定需要加壓的空間 由于防火樓梯采用自然排煙方式，故設計中只有2#電梯即消防電梯前室采用機械加壓送風防煙系統(tǒng)。選定系統(tǒng)形式 設計中采用單機系統(tǒng)，消防電梯間前室的加壓水平為25Pa。確定加壓送風量確定加壓送風量可使用目前較常使用的壓差法。其理論依據(jù)為：保持加壓部位需

36、要一定的正壓值；在開啟著火層疏散通道門時，相對保持門縫處有一定的能夠阻擋煙氣侵入疏散通道的風速。壓差法系流體力學的基本公式，故在各國通用。其特點是計算方法中涉及到正壓間與非正壓間之間的壓力差問題。正壓間送風系統(tǒng)所要保持的正壓水平越高，送風量就越多；反之，則送風量越少。其基本公式為6： （4.1）式中，正壓間送風系統(tǒng)送風量，m3/h； 開口的流量系數(shù)，一般=0.60.7，通常取=0.65；開口兩側壓差，Pa；通過開口的氣流密度，取空氣20；開口的流通面積，；可簡化為： （4.2）式中，樓梯間送風系統(tǒng)送風量，m3/h； 綜合系數(shù)，為的具體數(shù)值，相當于=1.2kg/ m3，=0.64； 壓力差，Pa

37、； 指數(shù)，此值根據(jù)每個漏風系數(shù)的尺寸采用，對于門周圍的縫隙和其他較大的漏風面積N=2；1.25建筑物不嚴密處附加系數(shù)；總有效漏風面積，；確定方法見下：并聯(lián)式漏風通路（如圖4.1所示），正壓間的漏風面積按下式計算：AT=A1+A2+A3+A4 （4.3） 圖4.1 并聯(lián)式的漏風通路 圖4.2 消防電梯前室代入數(shù)據(jù)，得AT=A1=0.04a.當門關閉時消防電梯前室的主要漏風途徑在于通向電梯井的電梯門門縫和前室通往走道的門縫，其通往走道的門的漏風面積為0.04，另外N=2，=25Pa，代入式（4.2）得前室漏向走道的漏風量： （4.4）消防電梯通過電梯門漏向電梯井的漏風量取決于（）前室與電梯井之間的

38、漏風面積（）電梯井與無壓空間之間的漏風面積，見圖4.3，以上二者為串聯(lián)的漏風通路，因此，總漏風量可按下式計算。圖4.3 電梯門漏風示意圖 （4.4）式中，從各層前室進入電梯井的總風量，m3/s；前室和電梯井之間的總漏風面積，；電梯井和無壓力空間之間的總漏風面積，電梯前室的個數(shù)；每個電梯門的漏風面積，。在高層建筑中，當比大的多時，上式可簡化為： 所以，可得 因每層電梯門的漏風面積均相同，則每層的正壓前室通往關閉的電梯門的滲漏風量為： （4.5）則每層前室的送風量 b.當門開啟時疏散路線上的門必然需要有時開啟，因此，在加壓系統(tǒng)的設計中應該考慮通向加壓空間的門短時間開啟時的狀態(tài)。此時，由于加壓空間與

39、周圍空間相連通，二者之間的原壓力差將難以維持。但是，如果能夠保持門洞處有一定的風速，則仍然可以有效的防止煙氣向加壓空間蔓延。對于門洞處的風速要求如下：（）如果僅為樓梯間設置加壓系統(tǒng)，門斷面流速應不小于0.7m/s。當建筑物的層數(shù)等于或小于20層時，假設有一個樓層上的門開啟，而當建筑物的層數(shù)高于20層時，假設有兩個樓層上的門開啟。本設計取假設一個門開啟的情況。（）如果為樓梯間及合用前室分別設置加壓系統(tǒng)，當同層的樓梯間至前室之間的門和前室至走道的門同時開啟時，要求其中有一個門洞的斷面流速不小于0.7m/s。當建筑物的層數(shù)小于或等于20層時，假設有一個樓層上的門開啟，而當建筑物的層數(shù)大于20層時，假

40、設有兩個樓層上的門同時開啟。（）如果為樓梯間及合用前室分別設置加壓系統(tǒng)，當樓梯間至前室之間的門均關閉，而其中一個前室至走道的門開啟時，則要求該門洞處的風速不小于0.5m/s，或者樓梯間至前室之間形成的壓力差不至于使樓梯間的設計加壓差變化5Pa以上，二者之中滿足一個要求即可。為了滿足上述門洞流速的要求，加壓送風量可能比關門狀態(tài)的計算送風量大。在此情況下，應選用最大值。本設計中，采用對于消防電梯前室加壓送風的系統(tǒng)，門洞處的風速要求滿足（）的要求，如圖4.4所示。圖4.4 一扇前室至走道的門開啟門洞斷面風速的計算滿足電梯前室防火門開啟時風速不小于0.7m/s，因建筑樓層小于20層，當假設只有一層門開

41、啟時，該前室的壓力急劇下降，此時通過開啟門的風量為以下三者之和每層的前室送風量；由樓梯間通過一扇關閉門進入該前室的風量；由電梯井通過關閉的電梯門進入該前室的風量； （4.6）式中，計算所得的從各層正壓前室進入電梯井的總滲透量。本設計中： 所以，可得此情況下的送風量： 門洞風速： （4.7）式中，A防火門的面積，。代入數(shù)據(jù)，得因該風速小于要求的0.7m/s，則需要校核另一條件，即形成的壓力差，由公式： （4.8）式中，前室防火門漏風面積，。代入數(shù)據(jù)，得，符合要求。根據(jù)高規(guī)相關規(guī)定，高層建筑防煙樓梯間及其前室、電梯消防間前室及其合用前室的機械加壓送風量，應由計算確定，當計算值與規(guī)定中數(shù)值不一致時，

42、應取較大者。高規(guī)中規(guī)定對于小于20層的建筑消防電梯的前室加壓送風量取1200016000m3/h，設計中取12000m3/h。加壓送風設備的確定（1）風管尺寸的計算由于采用金屬管道，其風速要求不大于20m/s，則管道的截面積為：故選用管道尺寸： （R=5.78，v=16.7m/s）。（2）加壓送風機的計算及選型確定加壓送風機送風量，考慮金屬送風管的漏風附加系數(shù)15%，所以可得前室送風量： 120001.15=13800m3/h確定前室的送風系統(tǒng)所需全壓：選擇加壓送風機型號離心風機4-72-11-8-D，轉速820r/min，序號7，流量14773 m3/h，全壓432Pa，電動機功率4kW。（

43、3）加壓送風口的計算及選型前室的加壓送風口除地下室外每層均設置，每個送風口尺寸計算為系統(tǒng)送風量除以火災時開啟門的個數(shù)（樓層小于20時，N=2），并按風口風速不大于7m/s確定： 故選用自垂百葉窗口。4.4 高層建筑機械排煙系統(tǒng)設計機械排煙就是使用排煙風機進行強制排煙。它由擋煙壁（活動或者是固定式）、排煙口、防火排煙閥門、排煙風機和煙排出口組成。機械排煙方式的類型（1）機械排煙方式按排煙范圍可分為局部排煙和集中排煙兩種方式。局部排煙方式是在每個需要排煙的部位設置獨立的排煙風機直接進行排煙；集中排煙方式是將建筑物劃分為若干個區(qū)，在每個區(qū)內(nèi)設置排煙風機，通過排煙風道排煙因為局部排煙方式投資過大，故本

44、設計中采用集中排煙的方式，使用一個排煙系統(tǒng)。（2）機械排煙方式按空間設置形式可分為豎向設置和防煙分區(qū)設置。高層民用建筑設計防火規(guī)范規(guī)定，高層民用建筑走道的機械排煙系統(tǒng)宜豎向設置；房間的機械排煙系統(tǒng)宜按防煙分區(qū)設置。4.4.2 劃分防煙分區(qū)所謂防煙分區(qū)是指用擋煙垂壁、擋煙梁、擋煙隔壁等劃分的可把煙氣限制在一定范圍內(nèi)的空間區(qū)域。防火分區(qū)與防煙分區(qū)的區(qū)別主要在兩個方面：一是劃分分區(qū)的目的不同；二是設置的要求不同。防火分區(qū)比防煙分區(qū)劃分的面積大；劃分防火分區(qū)的分隔物比劃分防煙分區(qū)的分隔物的耐火要求高。防煙分區(qū)不能跨越防火分區(qū)，否則將使防火分區(qū)失去作用。劃分防煙分區(qū)時需要注意：（1）凡需設置排煙設施的走

45、道、房間（凈空不超過6m的房間），應采用擋煙隔壁、隔墻或從頂棚下突出不小于50cm的梁劃分防煙分區(qū)，梁或垂壁至室內(nèi)地面的高度不應小于1.8m；（2）每個防煙分區(qū)的建筑面積，一般不應超過500，當頂棚高度在6m以上時，可不受此限；（3）對有特殊用途的場所，如地下室、防煙樓梯間、消防電梯、避難層間等，應單獨劃分防煙分區(qū)；（4）防煙分區(qū)一般不能跨越樓層，某些情況下，如1層面積過小，允許包括一層以上的樓層，但以不超過3層為宜；在本設計中，由于每層的面積不超過600，且房間均可以使用自然排煙，故需要排煙的地方為走道及地下室，故滿足地上面積不超過500，地下面積不超過300的要求，具體見排煙系統(tǒng)圖。4.4

46、.3排煙量計算設計中將機械排煙的吸煙口和煙道安置在一至十三層的走道以及地下室的部分區(qū)域。樓梯間采用自然排風，電梯前室設有加壓防煙故不需要再設置機械排煙。排煙量的計算見下表4.1。當排煙風機負擔一個防煙分區(qū)時或凈空高度大于6.00m的不劃分防煙分區(qū)時，應按該防煙分區(qū)面積每平方米不小于60m3/h計算（單臺風機最小排煙量不小于7200m3/h）。當擔負兩個或兩個以上防煙分區(qū)時，應按最大防煙分區(qū)面積每平方米不少于120m3/h來計算。排煙風量各管段風量的計算，如圖4.5所示，計算結果見表4.1。圖4.5 排煙系統(tǒng)示意圖表4.1 排煙風道水力計算編號排煙量風量長度風管尺寸R靜壓風速動壓總壓m3/hmmm×mmPa/mPam/sPaPaA1-1198×4.895419200×2004.891.26.6222.38113.58C1-1198×4,895419200×2004.891.26.6222.38113.581-2397×4.819083.6250×2009.634.5610.6057.3091.86A2-23.24×40129.61