消防水系统设置计算

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1、.第 4 章 建筑消防给水4-1 消火栓给水系统及布置低层建筑：扑救初期火灾高层建筑：满足自救需要一 .设置原则执行国家建筑设计防火规范 ，高层民用建筑设计防火规范 。例：第 8.4.1 条第 4 款：超过七层的单元式住宅，超过六层的塔式住宅、通廊式住宅、底层设有商业网点的单元式住宅。 ( 应设室内消防给水)二 .建筑内消火拴给水系统组成、组件及类型(一 ) 组成及组件水枪、水龙带、消火拴、消防水喉、消防通道、水箱、消防水泵接合器、增压设备和水源。1.水枪喷嘴口径：13， 16， 19mm与水龙带接口：用快速螺母连接。DN2.水龙带DN50mm， DN65mm麻质：抗折叠，质轻，水流阻力大qx

2、h 3l/s， 16,DN50橡胶：易老化，质重，水流阻力小qxh 3l/s， 16， 19，DN653.消火拴内扣式快速连接螺母+球形阀，单出口、双出口DN65 ， DN504. 消防水喉小口径拴25mm，喷嘴， 68mm， L=20， 25， 30m632工作压力： 10 Pa=10 kPa=1MPa=10kg/cm爆破压力： 3 1062Pa=3MPa=30kg/cm5屋顶检验用拴5. 消火拴箱玻璃门内置：消火拴、水枪、水龙带、水喉、消防报警及启泵装置设置：承重墙，明、暗、半暗6. 消防水泵接合器作用：一端接室内消防管网，另一端可供消防车加压供水组成：闸门、安全阀、止回阀形式：地面、地下

3、、墙壁式设置点：便于消防车接管供水地点；周围有1540m范围内 * 水池。7. 消防给水管网环状，立管不变径。低层可生活+消防，高层独立8. 消防贮水设备及加压设备、水源初期火灾用水 (10 分钟 ) 水箱，气压给水装置火灾连续用水 水池可与生活贮水合用，但存不动用措施消防水泵水源(二)类型1. 不设消防水箱及水泵的消火拴给水系统精选.室外管网的压力及水量在任何时候均可满足室内消防要求2. 仅设水箱只保证火灾初期10 分钟供水 ( 室外水量及压力不足)3. 设消防贮水箱、消火拴泵的消火拴系统火灾延续时间内由室内保证消防用水量及水压4. 分区供水的室内消火拴系统 ( 高层 )分区原因：从便于灭火

4、和系统安全考虑分区依据：最低处消火拴最大静水压力超过80mH2O时分区方式：串联分区，并联分区三、 设置要求1. 设有消火拴的建筑内，其各层均应设置( 无可燃物的设备层除外 ) ；2. 设在明显、易于取用的地点 ( 走廊、楼梯间、大厅入口处 ) ；33.保证有二只水枪的充实水柱同时达到室内任何部位 (H 24， V5000m，库房除外，一只水枪 ) ；图 4-1 消火拴布置方式单排一只枪：S12R2b 2单排二只枪：S2R2 b24.保护半径 R 间距 S 通过计算确定精选.RL dH m cos45 0折减系数，0.8Ld 水龙带长度H m 充实水柱 ( 为保证喷枪射出的水流具有一定强度而需

5、要的密集射流)5. 消火拴拴口静水压力 80mH2O减压孔板 ( 便于使用，控制出水量，维持10 分钟 ) ；6. 拴口距地面 1.10m；7. 同一建筑采用同一规格的消火拴、水枪及水龙带；8. 消防电梯前应设消火拴；9. 每个消火栓处应设直接启动消火拴泵按钮。四、 室内消火给水管道的布置1. 室内消火拴个数大于 10 个，且室外消防水量大于 15l/s ，市内给水管道应为环状，进水管应为二条。一条事故时，另一条供应全部水量；2. 阀门设置便于检修又不过多影响供水；3. 室内消火拴管网与喷淋管网宜分开设，如有困难在报警阀前分开五、 水泵接合器设置a) 便于消防车接管供水地点， 同时考虑周围有

6、1540m内有室外消火拴或消防贮水池：b)数量按室内消防水量及每个接合器流量经计算定，每个接合器1015l/s 。六、 消防水池与水箱的布置a)独立消防水池设置条件室外管网的和进水管流量Q生产Q生活Q室内消Q室外消不允许直接抽水室外管网为支状, Q室内消Q室外消 25l/sb) 防止消防贮水被动用的措施c) 水箱安装高度：原则上满足最不利点灭火设备所需水量和水压。一类高层 ( 住宅除外 ) ，可设增压设备，气压罐、稳压泵。二类公共建筑、一类住宅，水箱高度：最高处消火拴静水压力7mH2O七、 消防泵及泵房a)消防泵吸水管应有独立的吸水管b)消防泵自灌吸水c)消防泵压水管二条与环管接d)备用泵：不

7、小于一台主泵的能力e)泵房有直通室外出口，在楼层内应靠近安全出口4-2 建筑内消火栓系统的水力计算目的：确定管径、系统所需压力、选定设备一 . 消防用水量根据：火场用水量统计资料，消防设备供水能力，建筑物的重要性和保证建筑物的基本安全及国民经济发展水平等因素综合确定。建筑设计防火规范 高层建筑设计防火规范。精选.二 . 充实水柱充实水柱从水枪喷口射出的水流， 为保证一定的强度而需要的密集射流长度。 过长，压力大，作用力大，使用不便，过短，不能射及火焰充实水柱，低层 H m 7m甲、 乙厂房，大于六层民宅H m 10m高层H m 13m计算：H nH n 建筑层高H msin三 . 水力计算1.

8、 拴口所需压力 H xh图 5-2垂直射流组成H xhH q H dH q 枪口造成某长度的充实水柱所需水压H d 水龙带水头损失精选. 求 H q1 mv2mgH q2不计空气阻力，理想状态下的射流长度，所以v2H q2g其中： v 水流离开喷嘴的流速g 重力加速度实际上，水枪喷嘴及空气都对射流产生阻力，H fH qHH f 垂直射流高度HH qH f按水力学管道的沿程损失公式：H iLHv2Ld f2g式中：水流与管壁的阻力系数，因是水流在空气中流动故用K1代替L 水流流动距离，用H f 代替 Ld f柱口喷嘴直径HK1v2H fd f2gv2H q2 gHK1H q H f令： K1d

9、fd fH qH fH qH f整理：H fH q或H qH f建立了 H q 与H f 的关系1H q1H f与喷嘴直径有关的系数，由试验得：0.25( 表 5-8 ，p79)d f (0.1d f ) 2精选.H q 与 H m 之间的关系由试验 H ff H mH f 垂直射流高度f 试验系数，f1.19 80(0.01H m ) 4( 表 5-9)则： H qH ff H m给出了 H q 与 H m 之间的关系 (f ，查表得1H f1f H m到 ) 。故确定了 H m 值后，便可求出产生H m 的枪口压力值实验证明：充实水柱长度与倾角无关水龙带损失H dAzLdq2xh式中： H

10、 d 水带水头损失，mH2OLd 水带长度，mAz 水带阻力系数qxh 消防射流量，l/s消防射流量qxhqxh 与水枪枪口压力H q 有关，规范规定 qxh 5l/s ， qxh 2.5l/s是不同性质建筑消防水枪射流的界限值，实际射流量应根据枪口压力计算并满足规范规定。q xhv其中：d 2v2 gH q4q xhd 22 gH q40.00347d 2H q喷口流量系数q xh20.0000121 2d 4 H q圆形断面，=1.0精选.令： B0.0000121 2 d 4 H q则： qxh2BH q ， qxh2BH q ，给出 qxh 与 H q 之间的关系例： DN=50mm，

11、 Ld =20m， d =16mm， H m =8m，求 H xh ？H xhH qH dH qH m1.19810.7 m，1H m1 0.01241.198H dA Ldqxh2qxhBH g0.0000121116410.7 2.9 l/s 2.5l/s，H dA Ldqxh20.0154202.922.52A (p80 ，5-12表 )H xhH qH d10.7 2.5213.2mH2O查表 p80，表 5-11根据 H mq xh2.9l / sH q10.7mH 2OH dH xh最不利点消火拴压力确定。2. 消防贮备水量计算Vxhq f 60t x1000V池3.6(Q fQ

12、L )Tx其中： q f 室内消防用水量tx 初期火灾时间，10 分钟Q f 室内外消防用水量，l/sQL 水池连续补水量Tx 火灾延续时间3. 管路水力计算目的：确定 DN和 h环状网：假设不通水管段，选不利管段进行计算，方法同给水1) 水箱供水：从水箱出水口到最不利点算h ，已确定水箱安装高度，选补压设备。精选.2) 水泵供水：从水池液面到最不利点求h，选泵的扬程。注意：建筑内同时发生火灾的次数为1 次，着火点1 处消防管，低层50，高层 100，且立管不变径( 流向水箱供水、水泵供水，双向)各立管流量确定应符合规范要求，p82，表 5-13各管段流量应符合实际情况4. 余压消耗多层建筑，

13、最不利点 AH xAH qH d； qxABH xAAH xBH qH dh ； qxBB(H xAh)h使得 q xB qxA ，故 B 点着火消防射流量增大，使水箱贮水迅速放空。 ( 数据 10层建筑，低层出水量=2.5 ，B10 分钟水在5 分钟用完 ) ，为保证柱出水均匀，需将余压消耗掉。采用减压孔板hv 2QQqxh2gvd 2d 244qxh2/( d 2 ) 2h4，求出 d 即为孔口口径。2g各层 h 不同，求出孔径不同，由小到大，由下到上。4. 增压设备选型水泵， H、 Q气罐局部增压V水 =30s，室内消防用水量代替水箱V水 =60s，室内消防用水量Pmin 应满足最不利点

14、消火拴口需要的水压。4-3 自动喷水灭火系统及布置一 . 组成及动作过程自喷系统是一种固定式的自动喷水灭火系统设置， 在国外有百年的历史， 国内有五十余年的历史，是控制火灾的有效手段之一。与消火拴系统相比有如下优点：1. 自动报警，自动洒水。 2. 随时处于准备工作状态。 3. 从火场中心喷水， 并不受烟雾的影响，造成水渍的损失小。 4. 灭火及时， 25min 使火灾不易扩散，灭火成功率高：美国纽约 6978 年十年间， 254 起装有自动喷淋灭火系统的建筑发生的火灾中有仅开放3 个喷头而扑灭的火灾239 起，成功率94.1%。精选.美国国家防火协会19221967(45年 ) 发生火灾 8

15、1425起，自动喷淋设备火灾控制率96.2%。澳大利亚和新西兰18861967(81年 ) 扑救了 5734 次，成功率 99.8%。成功的灭火， 保证建筑的安全， 国外应用于各类建筑及住宅( 保险金下降， 10 年内回收 )投资：占建筑总投资的 13%我国自动喷淋设置要求见规范。二、分类1. 闭式：湿式系统充水4室温 70建筑干式系统充气70室温 4预作用式探测系统+喷水系统。 快速排气充水， 变干式为湿式， 减少误报、水渍。2. 开式：水幕冷却、阻火、防火隔断雨淋严重危险级别喷雾喷射出水雾状，起冷却、窒息、稀释、乳化作用。1. 湿式 适用 4 t 702.干式 适用无采暖场所管路容积V 2

16、000L3. 预作用 适用建筑装饰要求高，灭火要求及时4. 水幕5. 雨淋喷水系统6. 水喷雾灭火系统三、布置7. 喷头布置：喷头布置在吊顶下正方形AB2R cos450B长方形A2B 2(2R)2AR 喷头的最大保护半径( 见 P270 表 4-3)表中给出的喷头的最大保护面积F =12.5m 2， R =2.5m， D =5m正方形长方形ABAF3.54 。规范正方形最大间距为3.6m。FA B12.5A B选 A =4.0mB =3.1m2. 管网布置1) 中央布置2) 侧边布置支管喷头个数 8 个报警阀个数 500 个4-4自动喷淋灭火系统的水力计算目的： 选定管径， 计算管路的总水头

17、损失，确定实际消防用水量和所需总压力，选择加压设备。1. 基础设备建筑物危险等级消防用水量设计喷水强度作用面积喷头作用压力(l/s)(L/m 2 min)(m2)(Pa)精选.生产建筑5010.03009.8 104严重危险7515.03009.8 104储存建筑中危险级206.02009.8 104轻危险级93.01809.8 104注： 1) 困难时，最不利点工作压力可为5 1042) 设计流量 =1.3 理论流量3) 消防用水量 =设计喷水强度 /60 F2. 计算方法1) 步骤选择系统内最不利计算管路，从末端起编号。逐一计算各喷头节点的出流量和各管段的流量，使计算管段的流量为规定流量的

18、倍。按求出各管段的流量 (v 5m/s) 初选管径，求出水头损失。流量达到设计流量后的管段，其流量按设计流量求水头损失。确定水泵扬程举例 1. 特性系数法管段喷头 1.2.3.4管段喷头 a.b.c.d每个喷头的出水量qBH式中： q l/sB =0.184( d =12.7)H 喷头工作压力，mH20( H kPa 时， B =0.0184)B 喷头特性系数，喷头一定，该值为常数，故喷头出水量与作用于每个喷头上的工作水头有关。喷特性某点压力管流量 Q (l/s)Q 2dALm系数H ( mH20)头段B10.18H 1 =5.0q1 =0.9641-2Qq=0.960.92250.43673

19、.61 2120.18H 2H 1h12q20.1846.454=6.45=1.092-3Q 23q1q24.20320.0943.6=2.0530.18H 3H 2h23q30.1847.874=7.87=1.201.3h1 2 =1.45h2 3 =1.42精选.3-4Q3 4q1q2 q3=3.250.18H 4H 3h34q 40.18411.4444=11.44=1.454-5Q =3.25+1.45=4.70H 5H 4h455-6=11.44+1.79Q =4.70=13.236H 6H 5h56=16.816-7Q6 7Q5 6Q6 d节喷头节点压力管特性流量 Q (l/s)点

20、段H ( mH20)系数0.18q1 = BH 11H 1 =5.04=0.9610.50.094h3 4 =3.5323.66722.10.045h45 =1.7401.80922.10.045h56 =3.5403.608比阻沿程损失管径管Q2A (S2/长h ALQ 2d (mm)A2)L1-Q1 2q1 =0.960.92250.4367h12 =1.423.65H 2H 1h1 2q2BH 20.182=5+1.454=1.09=6.452-Q2 3q1q24.20320.094h23 =1.433.6=2.052H 3H 2h2 3q3BH 30.18=6.45+1.430.184

21、7.8742=7.87=1.20精选.3-Q3 4q1 q2 q310.50.094h3 4 =3.54323.6=3.25670.18H 4H 3h3q4BH 4444=0.18411.44=11.44=1.454-Q 4 5q1q2 q3q4 22.0400.045h45 =1.75=3.25+1.4591.89=4.705-H 5H 4h45Q5Q4 5 =4.7022.0400.045h56 =3.56693.6=13.238H 6H 5h566=13.23+3.58=16.816-Q67Q56Q6d7Q6d=?，采用与管段相同计算法，得H H513.23 2，为保证最不利点，节6mH

22、 0点 6 压力值只能是16.81 mH 20， Q6 d Q5 6 。由于管段与管段的水力条件相同( 管径、管材、喷头口径)管路特性系数相同SHQ 2S4H 54H 5H 4令 H 55Q52 4Q52=4H52 4S6H 6dH 6H d 令 H6dQ62 dQ62=dQ62 dS4 5 S6 dQ6H 6H 6H 6Q4 516.81dS6S4H 54.7 5.30 l/sd513.23精选.Q6 7Q5 6Q6 dQ4 5 Q4 5H 6Q45 (1H 6 ) 10.0 l/sH 5H 5式中：H 6流量调整系数，H6H6，故管段的流量为管段流量的倍数。H 5按此方法进行流量计算直至满

23、足规定流量后，管段的流量不再增加， 管径并不变化， 求h。2. 平均喷水强度法。例，按中危险级选择最不利位置划作用面积b1.2F，b =17ma=12m204m20个喷头。，实际作用面积为，共布 每个喷头流量qBH0.184 101.36 l/s作用面积内喷头洒水量：Q201.3627.2 l/s理论流量Q理204620.4 l/s60Q设1.33Q理1.3320.427 l/s作用面积内平均喷洒水强度Q1.36 60208 l/m2 min规定 6 l/m2 min204校核作用面积内任意四个喷头的实际保护面积内的平均喷水强度不大于也不小于规定值的 20%1.36607.08 61.27.2，符合不大于20%的规定值11.521.36607.28 61.27.2，不符合，基本符合。11.20精选