[实用新型]基于钢结构防火性能优化的冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑防火技术与设备领域，具体涉及一种基于钢结构防火性能优化的冷却系统。

背景技术

目前,高层钢结构建筑日趋增多,尤其是一些超高层建筑,采用钢结构材料更为广泛。高层建筑一旦发生火灾事故,火在短时间内是不能扑灭的,这就要求在建筑设计时,加大对建筑材料的防火保护,以增强其耐火极限,并在建筑内部制订必要的应急方案,以减少人员伤亡和财产损失。

从材料力学角度分析，钢材是一种不会燃烧的建筑材料,它只有在40℃~800℃温度中才会逐渐失去承载能力,当温度在600℃时，钢材的强度约降到室温下强度的1/2以下；当温度达到800℃，约降到室温下强度的1/10，在这期间结构发生大的形变,导致钢柱、钢梁弯曲,当火势得不到有效控制，钢柱、钢梁会进入热软化屈曲阶段，局部结构可能发生坍塌，进而引发整体结构的连续性倒塌。

一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，同时这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。而在结构遭受偶然火荷载作用时，结构设计的首要目标是保护人的生命安全，其次建筑内设备的经济价值往往比结构本身还要昂贵，如何减少人员伤亡和财产损失，成为结构防火的主要突破点。

要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足,必须进行防火处理,其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生屈曲变形甚至塌落,其措施是多种多样的,关键是要根据不同情况采取不同方法,如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构,降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。无论采取何种方法,其目的是一致的。

在房屋结构设计，由于发生火灾的位置、规模等因素尚不能充分估计量化，传统钢结构防火措施只能进行在火灾区域的局部抵抗，并不能有效发挥结构的全部防火性能。同时，火灾后受损的结构构件只能拆除换新，其重新维修设计、施工的费用也相当可观。

实用新型内容

本实用新型的目的是利用钢结构和水的特性，提供一种基于钢结构防火性能优化的冷却水防火系统。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种基于钢结构防火性能优化的冷却系统，包括相互连接的钢管框架系统、循环水系统、散热系统和智能控制系统，其中：所述钢管框架系统由相互连接的水冷却空心钢管柱、水冷却柱间斜撑、水平钢桁架组成；所述循环水系统包括依次连接的水管、水箱、止回阀、循环水泵、截流阀、给排水控制台和消防水源，所述循环水系统内设有冷却介质；所述散热系统包括与所述水箱连接的三通阀、冷却风机和散热器；所述智能控制系统包括与微处理系统联接的温度监测器和消防喷淋器，所述温度监测器和消防喷淋器设置在所述钢管框架系统上。

进一步地，所述冷却介质包括冷却水、冷却液、防腐剂和防冻剂。

本实用新型的工作原理：本实用新型把钢管框架系统、循环水系统中、散热系统、蒸汽动力系统和智能控制系统结合起来。在钢管框架系统起整个建筑的支撑作用，钢管中注入水，在发生火灾的时候，利用水吸收高温钢结构材料和空气的热量，一部分水受热后温度升高，经冷却后可以在循环水系统中循环使用；另一部分水汽化，带走大量的潜热，使钢结构得到冷却并保持较低的温度，并经管道进入散热系统冷凝回流循环利用；同时，这部分水蒸气可通过蒸汽动力系统发电，为建筑在火灾断电时提供临时应急电能。智能控制系统根据温度监测器的信息反馈，可以确定火灾发生的区域，实施有效喷淋，可以防止火势的蔓延，为人员的撤离争取宝贵时间。在无火灾发生的情况下，钢结构内的水可以起到调节室内温度的作用。

由于采用了上述技术方案，本实用新型冷却系统的优点在于：

1.钢管框架系统与循环冷水却系统可组成独立的结构防火冷却系统，使结构在火灾中依然发挥优越的承载性能；

2.散热系统中冷却风机与散热器，作第二冷却、回凝手段；

3.由于智能控制系统在钢管壁、桁架、钢管斜撑上布设了温度监测器，所以当某一区域着火时，温度监测器可迅速将信息传递给微处理系统，当温度超过预定值时,微处理系统对喷淋装置发出指令，着火区域的电磁阀启动,管网充水,喷头喷水灭火。当环境温度下降到预定值时,系统关闭,停止喷水。当可燃物复燃时,温度再次升高,系统再次启动,喷头喷水灭火。这样既可以及时控制火灾，又可以减少水量浪费，能有效控制二次火灾。

4.蒸汽汽轮发电机与电梯手动迫降装置，当钢管内全部水量均达到100℃，火势仍不可控制，正常电力丧失的情况下，水蒸气持续进入汽轮发电机发电，为电梯提供应急电力。电梯中设置应急手动迫降按钮，每按一次可提供一次循环上下的电力。