建筑内部消火栓环状给水系统设计优化的研究

摘要

建筑消防是建筑给排水工程设计中最重要的部分,目前在中国室内消火栓灭火系统又是建筑消防最基本、普遍采用的方式.长期以来,习惯环状管网管径按枝状管网计算,管径偏大,造成浪费.该论文在介绍消火栓系统的组成、特点的基础上,分析研究总结了消火栓系统的给水方式.以竖向分区和分区采用得的关键设备将给水方式分成了10种基本形式,讨论了每种形式的性能,在实际工程中可根据建筑物结构的不同进行组合和扩展.此外,对存有争议的稳高压给水系统,分析了将该系统从临时高压给水系统中单独分出的可能性和必要性,给出了稳高压给水系统的给水方式.讨论了消防过程中环状管网中的水流状态.认为某一点着火后,不仅是计算管路有水流通过,其他管路也有水流经过,消火栓环状管网的管径应通过计算确定.在此基础上,针对建筑物同时着火点只有一处而消火栓系统只有一处出水的情况下环状管网的水流特点,提出了一种新的环状管网的水力计算方法,利用有限单元法建立数学模型.该方法在计算水头损失、管段流量、消火栓节点压力等方面比传统方法要更加准确,也可被借鉴到室内或室外的给水管网计算,并优于常见的哈代-克罗斯管网平差方法.编制了计算程序,为工程设计提供了一个计算准确、使用方便的计算软件.通过对工程实例的计算结果分析表明,在按理论计算时,环状消火栓给水系统管道管径小于规范最小管径要求,建议《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》采用.

目录

文摘

英文文摘

声明及关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1火灾机理

1.1.1燃烧

1.1.2灭火

1.1.3水基灭火

1.2消火栓发展现状

1.1.1我国的消防现状

1.2.2我国消火栓系统的地位

1.2.3国外现状

1.3消火栓与自喷系统

1.4课题的内容及意义

2消火栓系统综述

2.1灭火设备：消火栓

2.1.1消火栓的布置

2.1.2消火栓口水力计算

2.1.3消火栓减动压计算

2.2主要供水设备：消防泵

2.2.1主要技术要求

2.2.2泵房管道设计

2.2.3超压

2.3临时供水设备：水泵接合器

2.4自动供水设备：消防水箱

2.5辅助供水设备

2.5.1增压泵

2.5.2稳压泵

2.5.3气压给水设备

2.6减压设备

2.6.1减压孔板

2.6.2减压阀

3消火栓系统给水方式及性能的研究

3.1现有的消火栓给水系统的分类

3.1.1按用途

3.1.2按使用时的压力

3.1.3按管网形式

3.2不分区的消火栓给水系统

3.2.1多层建筑消火栓系统的给水方式

3.2.2高层建筑消火栓系统的给水方式

3.3并联分区的给方式

3.3.1低区利用外网压力供水的并联分区

3.3.2分泵供水的并联分区

3.3.3多出口泵供水的并联分区

3.3.4变频调速泵组供水的并联分区

3.3.5减压阀供水的并联分区

3.3.6减压水箱供水的并联分区

3.4串联分区的给水方式

3.4.1串联水泵供水的串联方式

3.4.2串联水箱供水的串联方式

3.4.3重力水箱供水的串联方式

3.5稳高压给水系统

3.5.1将稳高压给水系统单独分出的必要性

3.5.2设稳压泵的稳高压给水系统

3.5.3设气压水罐的稳高压给水系统

3.5.4设重力水箱的稳高压给水系统

4环状管网水力计算的研究

4.1传统消火栓系统环状管网管网水力计算方法

4.1.1传统方法的流量分配

4.1.2传统方法的管径和压力计算

4.1.3传统方法的缺点和寻求新方法的必要性

4.1.4消火栓系统管网水力计算新方法的思路

4.1.5消火栓系统管径缩小的可能性

4.2流量分配

4.2.1流量分配的原理

4.2.2流量分配的程序

4.2局部水头损失

4.3数学模型

4.3.1基本公式与推导

4.3.2线性方程组的建立

4.2.3分析线性方程组的解

4.3.4解线性方程组

4.3.5有限单元数学模型的优点

4.4水力计算程序

4.5电算框图

4.6对本章简化环网的计算

4.6.1正常运行的计算结果

4.6.3出现故障的计算结果

5工程验证

5.1工程实例

5.2初始条件

5.3按规范规定最小管径的计算结果

5.4按理论情况的计算结果

6结论建议

7致谢

8附录

8.1参考文献

8.2部分程序源代码

文件：StdAfx.h和StdAfx.cpp

文件：HYDRANT.h和HYDRANT.cpp

文件：MainFrm.h和MainFrm.cpp

文件：HYDRANTDoc.h和HYDRANTDoc.cpp

文件：HYDRANTView.h和HYDRANTView.cpp

文件：MyComboBox.h和MyComboBox.cpp

文件：FirstDlg.h和FirstDlg.cpp