自动喷水灭火系统及其水力计算研究
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摘要
在我国，自动喷水灭火系统管网一直采用枝状布置，安全性与可靠性低，曾出现火灾发生后自喷系统不能有效灭火的现象。因此有必要对自喷系统环状布置和管网的水力计算进行研究。
首先，本文总结了自动喷水灭火系统的类型和作用机理。同时，根据建筑物的平面和竖向布置、城市管网的供水压力、水箱或稳压装置的设置情况、水泵工作状态、竖向系统工作压力要求和喷头数进行各种系统分区，讨论各种分区形式的适用条件、优缺点。针对枝状管道系统，对满足条件的几种最不利区域形式进行了水力计算，讨论了这几种不同选择形式对系统管道管径的确定和水泵选择的影响。
根据自喷系统的作用原理、灭火过程和效率，提出用环状管网代替目前广泛采用的枝状管网的观点。根据建筑物的类型、高度和防火等级等因素，提出配水支管环状、配水干管环状、立管环状和消防水源环状这四种基本环状形式，分析了四种环状管网的环状布置方法、特点和适用性。在此基础上又提出了支管与干管环状、干管与立管环状、支管与立管环状、立管竖向环状以及不规则区域环状等几种实用的环状形式。
在自喷系统环状布置的基础上，采用有限单元法建立了同时适用与枝状管网和环状管网的自喷系统水力计算的数学模型，采用VB6.0编写计算程序，并用该程序对一示例工程进行实际应用。
自喷系统环状管网的推广应用将大大提高其扑灭初期火灾的成功率，减少火灾造成的损失和人员伤亡，具有很大的实用性。
In our country, sprinkler systems always adopt ramiform arrangements.because its'security and reliability is low, it's necessary to study on ringed arrangements and hydraulic calculation of the sprinkler systems.
Types and mechanisms of the sprinkler systems are summarized at first. And, the applicable conditions and the merits and shortcomings of every kind of subarea forms are compared according to the plane and vertical arrangements of buildings, water supplying pressure of cities, water tanks or pressure stabilization devices installed in buildings, working states of fire pumps and working pressure of the vertical systems and sprinkler numbers. Then hydraulic calculation of the most disadvantageous district in ramiform pipe system is carried out. The influences of different design forms on the choice of piping diameter and fire pumps are also discussed.
According to action principle, extinguishing process and efficiency of the sprinkler systems, it is put forward that the ringed arrangements replace the ramiform arrangements. According to the types, height and fireproof grade of the buildings, four basic ringed arrangements are brought up, namely the ringed arrangemensts of branch lines,the ringed arrangements of cross mains, the ringed arrangements of feed mains and the ringed arrangements of fire waterhead.On the basis of analyzing the means, characteristic and applicability of the four basic ringed arrangements,several practicality ringed arrangements are brought up,namely the ringed arrangements of branch lines and cross mains, the ringed arrangements of cross mains and feed mains, the ringed arrangements of branch lines and feed mains, the vertical ringed arrangements of feed mains and the ringed arrangements of sprinkler system in the abnormity buildings.
On the basis of the sprinkler systems' ringed arrangements , FEM is used to build Mathematic Model of sprinkler systems.The Mathematic Model applies to both the ringer arrangements and the ramiform arrangements. VB6.0 is used to compile caculation program, and a practical engineering use it to caculate.
Extensive use of the ringed arrangements of sprinkler systems will improve the efficiency that sprinkler systems extinguish fire in the initial stages of fire. The ringed arrangements have
prodigious practicability.
首先，本文总结了自动喷水灭火系统的类型和作用机理。同时，根据建筑物的平面和竖向布置、城市管网的供水压力、水箱或稳压装置的设置情况、水泵工作状态、竖向系统工作压力要求和喷头数进行各种系统分区，讨论各种分区形式的适用条件、优缺点。针对枝状管道系统，对满足条件的几种最不利区域形式进行了水力计算，讨论了这几种不同选择形式对系统管道管径的确定和水泵选择的影响。
根据自喷系统的作用原理、灭火过程和效率，提出用环状管网代替目前广泛采用的枝状管网的观点。根据建筑物的类型、高度和防火等级等因素，提出配水支管环状、配水干管环状、立管环状和消防水源环状这四种基本环状形式，分析了四种环状管网的环状布置方法、特点和适用性。在此基础上又提出了支管与干管环状、干管与立管环状、支管与立管环状、立管竖向环状以及不规则区域环状等几种实用的环状形式。
在自喷系统环状布置的基础上，采用有限单元法建立了同时适用与枝状管网和环状管网的自喷系统水力计算的数学模型，采用VB6.0编写计算程序，并用该程序对一示例工程进行实际应用。
自喷系统环状管网的推广应用将大大提高其扑灭初期火灾的成功率，减少火灾造成的损失和人员伤亡，具有很大的实用性。
In our country, sprinkler systems always adopt ramiform arrangements.because its'security and reliability is low, it's necessary to study on ringed arrangements and hydraulic calculation of the sprinkler systems.
Types and mechanisms of the sprinkler systems are summarized at first. And, the applicable conditions and the merits and shortcomings of every kind of subarea forms are compared according to the plane and vertical arrangements of buildings, water supplying pressure of cities, water tanks or pressure stabilization devices installed in buildings, working states of fire pumps and working pressure of the vertical systems and sprinkler numbers. Then hydraulic calculation of the most disadvantageous district in ramiform pipe system is carried out. The influences of different design forms on the choice of piping diameter and fire pumps are also discussed.
According to action principle, extinguishing process and efficiency of the sprinkler systems, it is put forward that the ringed arrangements replace the ramiform arrangements. According to the types, height and fireproof grade of the buildings, four basic ringed arrangements are brought up, namely the ringed arrangemensts of branch lines,the ringed arrangements of cross mains, the ringed arrangements of feed mains and the ringed arrangements of fire waterhead.On the basis of analyzing the means, characteristic and applicability of the four basic ringed arrangements,several practicality ringed arrangements are brought up,namely the ringed arrangements of branch lines and cross mains, the ringed arrangements of cross mains and feed mains, the ringed arrangements of branch lines and feed mains, the vertical ringed arrangements of feed mains and the ringed arrangements of sprinkler system in the abnormity buildings.
On the basis of the sprinkler systems' ringed arrangements , FEM is used to build Mathematic Model of sprinkler systems.The Mathematic Model applies to both the ringer arrangements and the ramiform arrangements. VB6.0 is used to compile caculation program, and a practical engineering use it to caculate.
Extensive use of the ringed arrangements of sprinkler systems will improve the efficiency that sprinkler systems extinguish fire in the initial stages of fire. The ringed arrangements have
prodigious practicability.
引文
[1]公安部消防局：消防工程，消防部队接受地方大学生培训内部教材，1999
[2]黄晓家、姜文源：自动喷水灭火系统设计手册，中国建筑工业出版社，2002
[3]姜文源：我国几种不同消防模式的讨论，给水排水，Vol．23,No．1，2001
[4]赵世明：我国消防减灾的关键设施，给水排水，Vol．26,No．11，2000
[5]公安部：自动喷水灭火系统设计规范(GB50084—2001)，中国计划出版社，2001
[6]张菊良、黄晓家：自动喷水灭火系统的作用和设置，给水排水，Vol．27，No．2，2001
[7]ENASH,S A YOUNG, Automatic Sprinkler System For Fire Protection,2~(nd) Edition. Paramount Publishing Limited 1991
[8]公安部消防局：公安消防监督员业务培训教材(建审部分)，群众出版社，1997
[9]谢晓晴、石磊：多层建筑消防宜以自动喷水灭火系统为主，给水排水，Vol．26,No．2，2000
[10]张德跃：大空间灭火技术，给水排水，Vol．27,No．2，2001
[11]BS5306-Part Ⅱ Rules for automatic sprinkler installation. 1990,English
[12]姜文源：建筑给排水技术现状及发展趋势(Ⅰ)，给水排水，Vol．23,No．8，1997
[13]姜文源：建筑给排水技术现状及发展趋势(Ⅱ)，给水排水，Vol．23,No．9，1997
[14]姜文源：建筑给排水技术现状及发展趋势(Ⅲ)，给水排水，Vol．23,No．10，1997
[15]姜文源：建筑给排水技术现状及发展趋势(Ⅳ)，给水排水，Vol．23，No．11，1997
[16]杨琦：自动喷水灭火技术的发展，给水排水，Vol．23,No．1，1997
[17]王增长：建筑给水排水工程，中国建筑工业出版社，1998
[18]李玉华、张爱民：高层建筑给水排水设计，黑龙江科学技术出版社，2002
[19]建设部建筑设计研究院：民用建筑给水排水设计技术措施，中国建筑工业出版社，1997
[20]公安部：高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95)，中国计划出版社，2001
[21]核工业第二设计研究院：给水排水设计手册第二册，中国建筑工业出版社，2001
[22]陈耀宗、姜文源等：建筑给水排水设计手册，中国建筑工业出版社，1992
[23]游浩、吕方全：消防防灾工程，中国建材工业出版社，2003
[24]何冠钦、符培勇、梁泽枝：广东国际大厦消防给水设计简介，给水排水，No．3，1994
[25]Robert M.Gagnon:Design of Water-Based Fire Protection System, Delmar Publishers
[26]苏]．H．H．阿布拉莫夫(董辅祥、刘灿生译)：给水系统可靠性，中国建筑工业出版社，1990
[28]李念慈、万明月：建筑消防给水系统的设计施工监理，中国建材工业出版社，2003
[28]王致新、新源雪等：轻和严重危险级自动喷水灭火系统最佳管径组合，给水排水No．1，1995
[29]王致新：中危险级自动喷水灭火系统最佳管径组合及简化水力计算方法，给水排水，No．12．1993
[30]张吉林、石礼文：金贸大厦决策、设计、施工，中国建筑工业出版社，2001
[31]西南交通大学水力学教研室：水力学，高等教育出版社，1993，
[32]赵洪宾：给水管网系统理论与分析，中国建筑工业出版社2001
[33]杨泮池、崔荣泉、曲小钢：计算方法，陕西科学技术出版社，1996
[34]高羽飞：建筑内部管道局部水头损失计算新方法，西安建筑科技大学学报，1996．3
[35]王汉新：Visual Basic程序设计，科学出版社，2002
[36]周民光、王复康：Visual Basic for Windows语言参考详解，1995
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