專利名稱：基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑防火技術(shù)與設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑日趨增多，尤其是一些超高層建筑，采用鋼結(jié)構(gòu)材料更為廣泛。高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)事故，火在短時(shí)間內(nèi)是不能撲滅的，這就要求在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，加大對(duì)建筑材料的防火保護(hù)，以增強(qiáng)其耐火極限，并在建筑內(nèi)部制訂必要的應(yīng)急方案，以減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。從材料力學(xué)角度分析，鋼材是一種不會(huì)燃燒的建筑材料，它只有在40°C 800°C溫度中才會(huì)逐漸失去承載能力，當(dāng)溫度在600°C時(shí)，鋼材的強(qiáng)度約降到室溫下強(qiáng)度的1/2以下；當(dāng)溫度達(dá)到800°C，約降到室溫下強(qiáng)度的1/10，在這期間結(jié)構(gòu)發(fā)生大的形變，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，當(dāng)火勢(shì)得不到有效控制，鋼柱、鋼梁會(huì)進(jìn)入熱軟化屈曲階段，局部結(jié)構(gòu)可能發(fā)生坍塌，進(jìn)而引發(fā)整體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌。一般不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為15分鐘左右，同時(shí)這一時(shí)間的長(zhǎng)短還與構(gòu)件吸熱的速度有關(guān)。而在結(jié)構(gòu)遭受偶然火荷載作用時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)是保護(hù)人的生命安全，其次建筑內(nèi)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)價(jià)值往往比結(jié)構(gòu)本身還要昂貴，如何減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，成為結(jié)構(gòu)防火的主要突破點(diǎn)。要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際應(yīng)用中克服防火方面的不足，必須進(jìn)行防火處理，其目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限范圍。防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生屈曲變形甚至塌落，其措施是多種多樣的，關(guān)鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu)，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結(jié)構(gòu)溫升、強(qiáng)度變?nèi)醯臅r(shí)間等。無(wú)論采取何種方法，其目的是一致的。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于發(fā)生火災(zāi)的位置、規(guī)模等因素尚不能充分估計(jì)量化，傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)防火措施只能進(jìn)行在火災(zāi)區(qū)域的局部抵抗，并不能有效發(fā)揮結(jié)構(gòu)的全部防火性能。同時(shí)，火災(zāi)后受損的結(jié)構(gòu)構(gòu)件只能拆除換新，其重新維修設(shè)計(jì)、施工的費(fèi)用也相當(dāng)可觀。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是利用鋼結(jié)構(gòu)和水的特性，提供一種基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻水防火系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)，包括相互連接的鋼管框架系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)，其中所述鋼管框架系統(tǒng)由相互連接的水冷卻空心鋼管柱、水冷卻柱間斜撐、水平鋼桁架組成；所述循環(huán)水系統(tǒng)包括依次連接的水管、水箱、止回閥、循環(huán)水泵、截流閥、給排水控制臺(tái)和消防水源，所述循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)；所述散熱系統(tǒng)包括與所述水箱連接的三通閥、冷卻風(fēng)機(jī)和散熱器；所述智能控制系統(tǒng)包括與微處理系統(tǒng)聯(lián)接的溫度監(jiān)測(cè)器和消防噴淋器，所述溫度監(jiān)測(cè)器和消防噴淋器設(shè)置在所述鋼管框架系統(tǒng)上。進(jìn)一步地，所述冷卻介質(zhì)包括冷卻水、冷卻液、防腐劑和防凍劑。本實(shí)用新型的工作原理本實(shí)用新型把鋼管框架系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)中、散熱系統(tǒng)、蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)。在鋼管框架系統(tǒng)起整個(gè)建筑的支撐作用，鋼管中注入水，在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，利用水吸收高溫鋼結(jié)構(gòu)材料和空氣的熱量，一部分水受熱后溫度升高，經(jīng)冷卻后可以在循環(huán)水系統(tǒng)中循環(huán)使用；另一部分水汽化，帶走大量的潛熱，使鋼結(jié)構(gòu)得到冷卻并保持較低的溫度，并經(jīng)管道進(jìn)入散熱系統(tǒng)冷凝回流循環(huán)利用；同時(shí)，這部分水蒸氣可通過(guò)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)電，為建筑在火災(zāi)斷電時(shí)提供臨時(shí)應(yīng)急電能。智能控制系統(tǒng)根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)器的信息反饋，可以確定火災(zāi)發(fā)生的區(qū)域，實(shí)施有效噴淋，可以防止火勢(shì)的蔓延，為人員的撤離爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。在無(wú)火災(zāi)發(fā)生的情況下，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)的水可以起到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于1.鋼管框架系統(tǒng)與循環(huán)冷水卻系統(tǒng)可組成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)防火冷卻系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中依然發(fā)揮優(yōu)越的承載性能；2.散熱系統(tǒng)中冷卻風(fēng)機(jī)與散熱器，作第二冷卻、回凝手段；3.由于智能控制系統(tǒng)在鋼管壁、桁架、鋼管斜撐上布設(shè)了溫度監(jiān)測(cè)器，所以當(dāng)某一區(qū)域著火時(shí)，溫度監(jiān)測(cè)器可迅速將信息傳遞給微處理系統(tǒng)，當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)定值時(shí)，微處理系統(tǒng)對(duì)噴淋裝置發(fā)出指令，著火區(qū)域的電磁閥啟動(dòng)，管網(wǎng)充水，噴頭噴水滅火。當(dāng)環(huán)境溫度下降到預(yù)定值時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉，停止噴水。當(dāng)可燃物復(fù)燃時(shí)，溫度再次升高，系統(tǒng)再次啟動(dòng)，噴頭噴水滅火。這樣既可以及時(shí)控制火災(zāi)，又可以減少水量浪費(fèi)，能有效控制二次火災(zāi)。4.蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)與電梯手動(dòng)迫降裝置，當(dāng)鋼管內(nèi)全部水量均達(dá)到100°C，火勢(shì)仍不可控制，正常電力喪失的情況下，水蒸氣持續(xù)進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，為電梯提供應(yīng)急電力。電梯中設(shè)置應(yīng)急手動(dòng)迫降按鈕，每按一次可提供一次循環(huán)上下的電力。5.建筑中的水在正常狀態(tài)下，還可以起到調(diào)節(jié)建筑內(nèi)微氣候的作用。

圖1為本實(shí)用新型基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖1所示，一種基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)，由相互連接并形成鋼管框架系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)組成。其中鋼管框架系統(tǒng)包括起房屋支撐作用的水冷卻空心鋼管柱1、水冷卻柱間斜撐2、水平鋼桁架3。房屋結(jié)構(gòu)按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2011設(shè)計(jì)，連接施工標(biāo)準(zhǔn)可參考《石油化工金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50517-2010。上述的基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)，其中循環(huán)水冷卻系統(tǒng)包括用管道依次連接的水管4、水箱5、止回閥6、循環(huán)水泵7、截流閥8、給排水控制臺(tái)9和消防水源10。鋼管柱中水管施工標(biāo)準(zhǔn)可參考《石油化工金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50517-2010。建筑在非火災(zāi)、正常使用狀態(tài)下，由給排水控制臺(tái)9操作，打開(kāi)截流閥8，啟動(dòng)循環(huán)水泵7，從消防水源10引水向空心鋼管柱1、柱間斜撐2和水箱5內(nèi)充水，使之保持蓄水狀態(tài)。當(dāng)水箱5內(nèi)液面到達(dá)一定高度，給排水控制臺(tái)9關(guān)閉截流閥8和循環(huán)水泵7，停止充水?；馂?zāi)時(shí)，水分持續(xù)蒸發(fā)，水箱5內(nèi)液面下降到臨界值，給排水控制臺(tái)9開(kāi)始運(yùn)作，繼續(xù)充水。結(jié)構(gòu)蓄水狀態(tài)下，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的主要介質(zhì)為水，以及計(jì)算配量的冷卻液、防腐劑和防凍劑。上述的基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)，其中散熱系統(tǒng)包括與水箱連接的三通閥11、冷卻風(fēng)機(jī)12、散熱器(空冷肋片)13。上述的基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述的蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)包括汽輪發(fā)電機(jī)14和備用電箱15。汽輪機(jī)電機(jī)和備用電箱可按微處理系統(tǒng)、消防噴淋器、電梯手動(dòng)迫降裝置以及其他應(yīng)急設(shè)備用電量設(shè)計(jì)?；馂?zāi)時(shí)，管內(nèi)水溫持續(xù)升溫至100°C，水蒸氣由水箱(5)經(jīng)三通閥11，分別通過(guò)冷卻風(fēng)機(jī)12和汽輪發(fā)電機(jī)14，進(jìn)行冷凝回流至水箱5。同時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)14與備用電箱15相連，為冷卻風(fēng)機(jī)12、微處理系統(tǒng)16、消防噴淋器18和電梯手動(dòng)迫降裝置19提供應(yīng)急電量。上述的基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)，其中智能控制系統(tǒng)包括微處理系統(tǒng)16、溫度監(jiān)測(cè)器17、消防噴淋器18和電梯手動(dòng)迫降裝置19。當(dāng)火災(zāi)區(qū)域的鋼管、斜撐或桁架表面溫度到達(dá)的火災(zāi)預(yù)設(shè)溫度，溫度監(jiān)測(cè)器17發(fā)出危險(xiǎn)信號(hào)給微處理系統(tǒng)16。此時(shí)，微處理系統(tǒng)16發(fā)出指令，啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)12并根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)器17的排列序號(hào)確定火災(zāi)區(qū)域，啟動(dòng)火災(zāi)區(qū)域的消防噴淋器18。噴水設(shè)置參數(shù)可參考《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50084— 2001 (2005年版)中相關(guān)規(guī)定，例如著火場(chǎng)所火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別為中危險(xiǎn)級(jí)II級(jí)時(shí)，噴水強(qiáng)度8L/min · m2，工作壓力O.1OMpa0
權(quán)利要求1.一種基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)，其特征在于包括相互連接的鋼管框架系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)，其中所述鋼管框架系統(tǒng)由相互連接的水冷卻空心鋼管柱、水冷卻柱間斜撐、水平鋼桁架組成；所述循環(huán)水系統(tǒng)包括依次連接的水管、水箱、止回閥、循環(huán)水泵、截流閥、給排水控制臺(tái)和消防水源，所述循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)；所述散熱系統(tǒng)包括與所述水箱連接的三通閥、冷卻風(fēng)機(jī)和散熱器；所述智能控制系統(tǒng)包括與微處理系統(tǒng)聯(lián)接的溫度監(jiān)測(cè)器和消防噴淋器，所述溫度監(jiān)測(cè)器和消防噴淋器設(shè)置在所述鋼管框架系統(tǒng)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及鋼結(jié)構(gòu)房屋防火技術(shù)與設(shè)備領(lǐng)域，目的是利用鋼結(jié)構(gòu)和水的特性，提供一種基于鋼結(jié)構(gòu)防火性能優(yōu)化的冷卻水防火系統(tǒng)。本實(shí)用新型冷卻系統(tǒng)包括相互連接的鋼管框架系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型在鋼結(jié)構(gòu)中注入水，在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，利用水吸收高溫鋼結(jié)構(gòu)材料和空氣的熱量，一部分水受熱后溫度升高，經(jīng)冷卻后可以循環(huán)使用；另一部分水汽化，帶走大量的潛熱，使鋼結(jié)構(gòu)得到冷卻并保持較低的溫度。智能控制系統(tǒng)根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)器的信息反饋，可以確定火災(zāi)發(fā)生的區(qū)域，實(shí)施有效噴淋，可以防止火勢(shì)的蔓延，為人員的撤離爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。在無(wú)火災(zāi)發(fā)生的情況下，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)的水可以起到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用。
文檔編號(hào)E04B1/94GK202850253SQ201220251858
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者韓明飛, 鄭七振, 呂靜, 張麗麗, 李一博 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)