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1、浅谈建筑消防给水系统的计算来源：荷泽郛城消防大队时间：2008-11-7作者：丁俊成苔统是建筑的主要灭火设施，消防给水系统设计合理与否，对扑救火灾成败起着决定性作用，消防给水设计中不论点 K力计算的基本原理和计算方法是至关重要的。以下就结合规范对消防给水的计算原理和计算方法进行归纳总结。勺基木原理&界一2物质的能量转化均服从能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为号 多到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变。物质“水”作为一种流体也遵守能量守恒定律，流体的能量 若将伴随流体经过截面1输入的能量用下标1标明（如图1）,经过截面2输出的能量用下标2注明，则图中
2、所万mUi+mgZi+mUi2/2+piVi+mqe+mwe=mU2+mgz2+mu22/2+p2V2或流动能示意图段理想状态下的水进行计算，所谓理想状态，即不可压缩和内能不变（也就是温度不变），那么对（1）式通过恒穹 旨利方程：Zi+ui2/ 2g +pi/ P g=z2+u22/ 2g+p2/ P g+Az（2）为位头（位压头）,反映水的位置高低，u/2g称为速度头（动压头），反映水的流速大小，p/pg称为压力头（青 毒的压力大小，三项之和称为总压头，Az称为机械能损失（水流动时的阻力损失）。亍程可知，水在某一位置的压力、速度、流量、位置高低等是息息相关的，其中任意一个值发生变化，其它值也
3、相月 M压给水系统，规范中对最不利点的给水压力有最低要求，对流量有最低要求，对流速有最高流速要求，最不利点白 首阻力可以计算得出（下面具体介绍），这样就可以通过柏努利方程推算出给水压力多大才能达到常高压给水要求 堂计算克量，首先要弄清流量与管径、压力、流速之间的关系。压差影响流速的大小，而流速的大小关系到流量的大小。1 况正比，压力越大流量越大。如充实水柱是7米 时栓口出水压力是0. 09MPa,用65-19的消火栓流量是3. 8L 出水压力是0. 135MPa,流量是4. 6L /S；充实水柱是13米 时栓口出水压力是0. 135MPa,流量是5. 4L /S1压力，理论上等于10米 水柱，
4、但流动的水存在一定的压力损失，即水枪要打7米 的充实水柱需要0.09 表1 消火栓口出水压力和流量、充实水柱关系矣水柱（m）流量(L/s)栓口出水压力（Mpa）73. 80. 09104. 60. 135135.40. 1866系：出口压力越大，水的流速也就越大，相同管径流量也就越大。且力较大，速度越大阻力越大，也就是能量损耗越大，为了节能，建筑设计防火规范规定，消火栓给水管道内白 自动喷水灭火系统设计规范规定，管道内的水流速宜采用经济流速，不应大于10m /so 一般工程计算时，咨1,水在管道中流速在13m/s,常取1.5m /s。k系统流量有两种计算方法：系统设计秒流量Qs=l. 15-1
5、. 3QC（3）作用面积（4）科乍用面积可以由自动喷水灭火系统设计规范根据不同设置场所直接查得。喷头流量q=k:作压力，经计算得；k一喷头流量系数，由所选喷头类型确定。克量应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定：I Qs=X（6）可点处作用面积内各喷头节点的流量，是由（5）式计算所得;n一最不利点处作用面积内的喷头数，根据设置场所火灾 殳计秒流量由规范直接查得。勺或同一部位设有消火栓、自动喷水灭火设备、雨淋灭火设备、水喷雾灭火设备、泡沫喷洒灭火设备和水幕设备时, 寸开启的各种消防设备用水量之和计算。当高级舞台上设有闭式自动喷水灭火设备和雨淋灭火设备时，考虑到两种Z 日两者中用水量较大
6、者作为计算流量。舞台消防给水设计流量应为消火栓和闭式自动喷水灭火设备（或雨淋灭火设W=流量X火灾延续时间（7）寸间可以由规范直接查得。量计算：消防水箱的储水量应不少于10分钟室内消防用水量。当消防流量不超过25L /s,经计算水箱的消防6 12m3 ；当消防流量超过25L /s时，经计算水箱的消防储水量超过18m3时，仍可采用18m3 。量计算：消防水池的容量应满足在火灾延续时间内室内外消防用水总量的要求，在火灾情况下能保证连续补水时, 卖时间内补充的水量。径计算：消防给水系统对压力和流量有要求，对流量的要求也就是对管径的要求，流量可以通过上面方法计算得。X流速=0. 002827 X管内径的
7、平方X流速（8 ）n3/h,管内径单位为mm ,流速单位为m/s。算得管径：|3的消防水池，补水时间不超过在48小时，流速取1.5m /s,补水管径不应小于50mm 。F必须注意：一般建筑从市政给水管网的接口管径达不到消防设计流量要求，因为大多城市从市政管网引水都要缴- 全大小收取的，大多建筑物消防给水管与市政给水管网接口小于100mm ,达不到规范要求，应设消防水池。民力计算匕须懂得流体力学原理，机械能衡算柏努利方程Zj+ui2/2g+pi/p g=z2+u272g+p2/ P g+Az,在同一点，静压力和H吉水在静止时的压力，出水压力是水在流动时的压力，由公式：zi+ui2/2g+pi/P
8、 g=Z2+u272g+p2/P g+Az可以看出，2 女为零，柏努利方程就变为Zi+p/pg=Z2+p2/pg,只有压力和高度的关系了，所以我们在看消火栓压力表或自动呼 当不放水时压力高，当打开放水阀放水时，压力立即下降，是因为在放水时，管道内水有了流速，且产生了阻力才 坂多，水流量越大，流速就越大，阻力损失也就越大，压力变化就越大。规范上要求消火栓最低压力和自动喷水灭 水压力)，设计时要考虑这些因素。科学计算，设计压力要有一定的富余量，但压力也不能太大，规范中规定的有 方给水系统的安全运行，建筑高度超过100米 的超高层建筑，以及室内消火栓处的静水压力超过1. OMPa的高丘 目分区给水方
9、式；为防止水枪的反作用力过大和便于扑救火灾活动，消火栓出水压超过0.5MPa时，应在消火栓的主 仓有足够的充实水柱，以利有效控制火灾，通过减压后消火栓处的水压不应小于0. 3MPa；高层厂房和库房、高架金 卷筑层高很大，因此要求水枪的充实水柱长度很大，经过计算(水枪的上倾角可采用45-60度)后，若消火栓出水E 仓或固定消防水炮，且应保证相邻两支带架水枪或固定消防水炮的充实水柱同时到达室内的任何部位。的关系：通过压强公式P = F / S计算得10000mm水柱= lkgf/cm2,即10米 水柱相当于1公斤压) 奇10米 (垂直距离)，静水压力减小1公斤(0. 1 MPa) o水通过直管、弯
10、头、变径、分路、阀门等都产生阻力损失，总压头降低，那么，在设计给水压力时要考虑到阻力i! E,速度越大阻力损失越大，管径越小阻力损失越大，静止时就不产生压力损失，每米管道的水头损失应按下式计 Wdi13(9)学道的水头损失，V一管道内的平均流速，山一管道的计算内径。L损失宜采用当量长度法计算，当量长度可由自动喷水灭火系统设计规范查得。知道最不利点处高度和出水压力，计算出阻力损失、流速，通过柏努利方程，就可以计算出消防给水所需的压力。 胃高压给水系统还是零时高压给水系统。通过前面计算的消防给水流量和压力来选消防水泵的扬程和流量。消防水泵扬程和流量要略大于计算压力和流量, 寸要设电接点压力表或持压
11、泄压阀，确保系统的运行安全。聿方法可以得到消防给水系统的所有有效参数。亍法对嘉峪关市酒钢大剧院工程消防给水计算如下：F嘉峪关市雄关西路，工程总建筑面积19405m2 ，观众厅座位数1175座，地上二层，局部带四层夹层，建筑主女 k栓、自动喷水灭火系统、雨淋系统、水幕系统，二路城市给水干管引入两根DN150给水管，市政给水管网供水压: 攵给水管网直接供水。1、流量、管径计算按照前面所述，水流量取20L /S,即20L /S= 20 L /SX3600 S/h, = 72m3 /h,流速取1. 5 m/s；根就 .5), Dj= 130. 3mm ,室内消火栓给水总干管直径应略大于计算值，取150
12、mm 。k系统:喷水强度取6 L /min. m2，作用面积为1601 ,劳水强度X 作用面积)=1. 3 (6X160) /60= 20. 8L /S,取 21 L /S。最不利点处喷头工作压力为0. IMPa,喷头流量系数k为80，作用面积160 m2 ,喷头数n=160/12. 5=12.8,取1 =80；|QS=X=X80X13= 17.4 L /So21 L /S,流速取 1.5m /S 根据(8)式，21X3600/1000 =0. 002827XD22X 1. 5,得 儿=133. 5mm ,自动喷2 弋于计算值。取150mm o务程：最不利点处消火栓充实水柱13m ,栓口出水压
13、力为0. 186MPa,最不利点处消火栓口距水泵高21m ,津 全为65mm ,根据公式：流量=管横截面积X流速，5. 4X3600/1000 = 0. 002827X652Xu,消火栓口流速u =根据(9)式i=0.0000107XV2/d；3 ,流速取1.5m /S,最不利点处消火栓至水泵出口的管路总长140m , 7MPa,局部水头损艮=iiXM i2XL2+-=0. 0134MPa (L 为当量),R=R1+R2=0. 0805MPa= 8. 05m 水柱。?i+ui72g+pi/ p g=z2+u272g+p2/ p g+Az中，取消火栓泵出水口处截面为1,消火栓水枪口处截面为2,泵
14、的扬程也京 ,消火栓水泵扬程 Hi=Ui72g+pi/ p g=z2+u272g+p2/ p g+Az = 21+l. 652 / (2 X 9 . 8) +18 . 6 + 8 . 05 = 47 . 8m ,水泵步k系统水泵扬程：最不利点处喷头工作压力为0.1 MPa,最不利点处喷头距水泵高26m ,喷头流量q= k喷头前管径为25mm ,根据公式：流量=管横截面积X流速，1. 33 X 36 00/1000 = 0. 00 2 8 2 7 X 252Xu,短立管内根据(9)式i=0. 0000107XVVd/3 ,流速取2.5m /S,最不利点处喷头至水泵出口的管路总长168m , &=
15、鱼 6MPa,局部水头损 R2= ijXM i2XL2+-=0. 0318MPa (L 为当量),R=R1+R2=0. 138MPa 13.8m 水柱。K泵扬程 H2=z2+u272g+p2/Pg+Az = 26+2. 652 / (2X9.8) +10 + 13.8= 50. 2m ,水泵扬程应略大于计算值，取 蕾系统算法同自动喷水灭火系统算法。可得出酒钢大剧院的消防设计参数如表2。表2 消防设计参数设计参数火灾延续时间设计用水量干管管径全系统20L/S2 h144 m3150 mm全系统20L/S2 h144 m3150 mm火系统21L/S1 h76 m3150 mm统80L/S1 h288 m3200 mm统27L/S1 h97 m3150 mm作用最量+=144+288+97= 529 m3 ,大于 500 m3 ,设成两个能独立使用的消防水池。消防水池 补水时间= 529/ (0. 002827 X管内径的平方X流 速)=5. 6ho孕量20+80+27= 127 L /S,超过 25 L /S 时，消防 水箱容量18 m3步型2 台 Q二 20L /S Hi二 56m , 一用一备。型2 台 Q二 21L /S H
