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浅析消防给水计算摘要 消防给水设计包括：消火栓给水和自动喷水灭火系统等，根据建筑物性质、高度、面积的差异，消防给水的压力和流量也不同，消防给水所选用的消防水泵也不同。关键词 消火栓 自动喷水 最低水位 消防给水的流量如何确定，消防给水的压力如何确定，消防泵的有效吸水高度是多少，消防水池的有效水深又该如何计算，设计与实际工程应用当中有何差距，而工程实例中是否都具有真正的自灌式吸水，下面进行探讨。一、 举例举例说明：8#楼为地上二十七层，地下两层，12层为商业网点， 327层为普通住宅,地下1层为非机动车库，地下2层为消防泵房和戊类储藏室。标准层每层建筑面积约1364m2,建筑高度79.0m。按一类高层居住建筑进行消防给水设计。1、消火栓给水系统设计：室内消火栓每支水枪最小流量为5 L/S，消火栓口距地1.1m。（1）充实水柱长度计算：Sk=1.41(H1- H2)式中: Sk -水枪充实水柱的长度；(m) H1 -室内最高着火点离地高度 (m) ；5.5m H2-水枪喷嘴离地面高度(m)，一般取1m；所以：Sk=1.41(5.5-1)=6.4m根据消防给水及消火栓系统技术规范(GB50974-2014第7.4.12条，Sk=13m（2）消火栓的保护半径计算：R=Ld+Ls式中: R -消火栓保护半径；(m) Ld -水带敷设长度L=25m，考虑到水带的转角曲折，应乘以折减系数0.8； Ls -水枪充实水柱在平面上的投影长度(m)；水枪的上倾角一般按45度计算，则：Ls=0.71 Sk所以：R=250.8+0.7113=20+9=29m（3）室内布置多排消火栓，且要求室内有两股水柱同时达到室内任何部位时，消火栓间距为：a、消火栓排间距：S1=1.6R=1.629=46m；b、排内消火栓间距：S2=0.8R=0.829=23m（4）消火栓栓口处所需水压计算：Hxh= hd+ Hq +HSK =d Ldqxh+ qxh/B+HSK式中: Hxh -消火栓栓口处所需水压；(m H2O) hd -消防水带的水头损失；(m H2O) Hq -水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压(m H2O)，查表：Sk=13m时， 19水枪为20.5 m H2Oqxh -消火栓射流出水量(L/s)，查表：Sk=13m时， 19水枪为5.7L/Sd -水带的比阻，查表：衬胶水带DN65, d=0.00172 Ld-水带长度；(m)B -水流特性系数，查表： 19时，为1.577HSK-消火栓栓口水头损失，取2m.Hxh=0.00172255.7+5.7/1.577+2=22+2=24mH2O根据消防给水及消火栓系统技术规范(GB50974-2014第7.4.12条，Hxh =35mH2O。（5）消火栓流量和水压计算：室内消防用水量为20L/s，每根竖管最小流量10 L/S。同时使用水枪数量2支，横干管流量为20L/S。室外消防水量为15L/s，火灾延续时间2小时。本系统共分两个区:-2-1层为低区,由消防泵房消火栓泵经减压阀减压后供给;127层为高区,由消防泵房消火栓泵供给。水平干管与竖向立管构成环状,该系统为临时高压系统，其室内消防用水量由地下二层消防水池(有效容积250m)经泵加压后供给。室外消防用水量及水压由市政管网保证。平时管网压力由屋顶消防水箱维持，其消防水箱有效容积18m，保证消防初期消防用水量。消火栓系统高低区分别设置消防水泵接合器，室外设DN100地上式、地下式消火栓，间距不大于120m，沿主楼环状敷设，室内选用单栓室内消火栓，环状布置，消火栓间距保证有二支水枪的充实水柱同时到达室内任何部位，消火栓按钮可作为发出报警信号的开关，不宜作为直接启动消防泵的开关。室内消防用水量为20L/s，同时使用水枪数量4支，横干管流量为20L/S。立管流量为10L/S。查表得：横干管DN125, V=1.51m/s, i=0.0345；立管DN100，V=1.15m/s, i=0.0269。（6）消火栓扬程计算：H=h+Z+P0=9.45X0.0719X1.2+77.15X0.0269X1.2+86.6+35=125mH2O选用卧式消火栓泵两套（一用一备）Q=030L/S H=130m N=75kw （7）消火栓增压稳压设备计算：本设备运行具有下述两项功能：1、使消防给水管道最不利点始终保持消防所需压力2.使气压罐内始终储有30秒消防水量。利用气压罐所设定的P1、P2、Ps1、Ps2运行压力，控制水泵运行工况，达到增压稳压的功能。P1: 最不利点消防所需压力(MPa)。P2：报警压力(MPa)。Ps1: 增压稳压泵启泵压力(MPa)。Ps2：增压稳压泵停泵压力(MPa)。b：气压罐压力比；气压罐高置时，取0.450.65；气压罐低置时，取0.650.85。P1=0.35 Mpa，P2=0.16+0.9=1.06 Mpa，Ps1= P2+0.07=1.13 Mpa，Ps2=（ Ps1+0.098）/b-0.098=1.35 Mpa.立式隔膜式气压罐贮水容积：300L, 消火栓系统稳压泵设计流量为 4m /h,稳压泵设计压力为 1.13MPa。2、自动喷淋系统设计：地下1层非机动车库和12层业网点设自动喷淋灭火系统,属中危险I级,设计喷水强度6L/min.m2作用面积160m2。火灾延续时间1小时，该系统为临时高压系统，其室内消防用水量由地下二层消防水池(有效容积250m3)经泵加压后供给。室外消防用水量及水压由市政管网保证。平时管网压力由屋顶消防水箱维持，其消防水箱有效容积18m，保证消防初期消防用水量。该泵运行情况应显示于消防中心和水泵房的控制盘上。火灾时,喷头动作,水流指示器动作向消防中心显示着火区域位置,此时湿式报警阀处的压力开关动作自动启动喷水泵,并向消防中心报警。室外设二套地上式消防水泵接合器与自动喷水泵出水管相连。（1）系统水量：1、喷头流量： 式中：q - 喷头处节点流量，L/min P - 喷头处水压（喷头工作压力）MPa K - 喷头流量系数2、流速V： 式中：Q - 管段流量L/s Dj -管道的计算内径（m）3、水力坡降： 式中：i - 每米管道的水头损失（mH20/m） V - 管道内水的平均流速（m/s） dj - 管道的计算内径（m），取值应按管道的内径减mm确定4、沿程水头损失： 式中：L - 管段长度m5、局部损失（采用当量长度法）： (当量) 式中：L(当量) - 管段当量长度，单位m6、总损失： 7、终点压力： 管段名称起点压力mH2O管道流量L/s管长m当量长度管径mmK水力坡降mH2O/m流速m/s损失mH2O终点压力mH2O1-28.001.191.680.8025800.6162.241.539.537-28.251.211.280.8025800.6352.271.329.572-39.532.393.502.1032800.5382.523.0112.548-310.631.371.680.6025800.8182.581.8612.499-310.941.391.280.6025800.8422.621.5812.523-412.545.152.313.7050800.2942.431.7714.3110-118.191.201.680.8025800.6312.261.569.7613-118.381.221.280.8025800.6452.291.349.7211-129.762.423.502.1032800.5482.553.0712.8214-1210.881.391.680.6025800.8372.611.9112.7815-1211.191.401.280.6025800.8612.651.6212.8112-412.825.211.193.7050800.3002.451.4714.294-514.3110.366.255.4080800.1252.091.4615.7716-178.561.231.970.8025800.6592.311.8310.3819-2010.731.381.970.6025800.8262.592.1212.8622-179.501.290.480.8025800.7312.440.9310.4317-1810.382.523.502.1032800.5972.663.3413.7323-1811.501.421.970.6025800.8852.682.2813.7824-1812.691.500.480.6025800.9772.821.0513.7418-513.735.442.313.9050800.3282.562.0415.7725-2012.441.480.881.2032800.2061.560.4312.8620-2112.862.863.502.9040800.3632.272.3215.1826-2112.691.501.970.6025800.9772.822.5115.2027-2114.631.610.881.4032800.2421.690.5515.1821-515.185.961.194.5065800.1031.690.5815.765-615.7721.761.826.10100800.1272.511.0016.77计算结果:所选作用面积:160.1平方米，总流量:21.76 L/s。平均喷水强度:8.16 L/min，平方米入口压力:16.77 米水柱。（2）自动喷水干管管径确定：室内消防用水量为22L/S查表得：DN150, V=1.17m/s, i=0.0165（3）自喷扬程计算：H=h+Z+P0=14.3X0.0165X1.2+14.3+35=50mH2O选用卧式自动喷水泵两套（一用一备）Q=040L/S H=50m N=45kw（4）自动喷水增压稳压设备计算：本设备运行具有下述两项功能：1、使消防给水管道最不利点始终保持消防所需压力2.使气压罐内始终储有30秒消防水量。利用气压罐所设定的P1、P2、Ps1、Ps2运行压力，控制水泵运行工况，达到增压稳压的功能。P1: 最不利点消防所需压力(MPa)。P2：报警压力(MPa)。Ps1: 增压稳压泵启泵压力(MPa)。Ps2：增压稳压泵停泵压力(MPa)。b：气压罐压力比；气压罐高置时，取0.450.65；气压罐低置时，取0.650.85。P1=0.35 Mpa，P2=0.16+0.143=0.303 Mpa，Ps1= P2+0.07=0.38 Mpa，Ps2=（ Ps1+0.098）/b-0.098=0.47 Mpa.立式隔膜式气压罐贮水容积：150L, 自动喷水系统稳压泵设计流量为 4m /h,稳压泵设计压力为 0.38MPa。3、消防水池设计：消防水池有效容积V=20X2X3.6+22X3.6=224m3，地下室设钢筋砼消防水池一座，容量按火灾延续时间内用水量最大一座建筑物计，计580m3, 本工程城市自来水为两路进水，室外消防用水量及水压由市政供水保证，室内消防用水量补充水量=0。4、消防器材的选用：室内选用SN65型单栓室内消火栓，水龙带长25m，水枪口径19mm，湿式报警阀选用ZFSZ150型，喷头：ZSTX-15型，ZSTZ-15型，ZSTYX-15型，公称动作温度680C，水泵结合器选用SQX150-B型,Q=15L/S，灭火器选用MF/ABC4型4kg装磷酸铵盐手提式干粉灭火器。5、消防水泵自灌计算：消防给水系统的消防水泵和水池布置剖面图如下图： 设计给定条件为：1）、水池净长20m，净宽6m;2）、消火栓泵出水量为20L/s，喷淋泵出水量为40L/s，均为一用一备，成组设置。水池的有效水深为3.2m，消防水泵为恒压切线立式消防泵，消防技术规范如高层民用建筑设计防火规范（GB5004595(2005年版)）第7.5.4条规定，设在高层民用建筑内的消防水泵应采用自灌式吸水;建筑设计防火规范(GB500162006)第8.6.6条规定消防水泵应采用自灌式吸水，自动喷水灭火系统设计规范(GB502612005)第10.2.3规定，系统的供水泵、稳压泵应采用自灌式吸水方式。由于消防水泵有自动启动和备用泵自动互投及备用电源自动切换的要求，在任何时间都可能有启动的可能，因此必须采用自灌式吸水，也就是说消防水泵吸水管所在的水体最低水位在整个火灾延续时间内都不应低于水泵中轴线的标高。按建筑给水排水设计规范（GBJ50015-2003）第2.1.32条：自灌式吸水指卧式离心泵的泵顶、立式多级离心泵吸水端第一级（段）泵体置于最低设计启动水位标高以下，启动时水靠重力充入泵体的引水方式。也就是水泵吸水管所处的水体在水泵启动时的最低水位高过水泵中轴线的标高。消防水泵的启动指火灾时消防水泵从静态条件下启动，也指消防水泵在运行中，由于机械或供电方面的原因，发生主备泵切换，或短暂停电后重新启动;对多组消防水泵，如消火栓泵、喷淋泵等，共同在一个水池中吸水时，也指它们中的任一泵组先期启动，而另一组泵组后期启动。 因此“消防水泵启动时水池的最低水位”应包含以下三种情况。第一种是消防水泵在静态条件下启动；第二种是消防水泵在运行中，发生主备泵切换和主备电切换时的重新启动；第三种是多组消防水泵的先后启动。无论何种消防水泵启动，水体的最低水位不允许低于启动泵的中轴线。否则需要启动的水泵无法启动。在本例中，当消火栓泵启动时，工作泵运行，备用泵待命。工作泵在启动时，最高水位在溢流口处，自启动是完全可以的，而且可以一直将水体水位从A点降至B点为止。然而当工作水泵运行一段时间，将水池水位从A点降至B点以下时，可能产生以上三种情况，致使所有的消防水泵均不能启动。为此，只能认为水位B点为任何泵在任何条件下启动的最低水位，则A点至B点的水池容积即可以认为是可利用的消防水容积，即有效容积。若认定上图的消防水泵引水方式为自灌式时，按上述原则确定的最低水位在B点，则该消防水池可利用的消防水量仅为V1，按下式计算：V1=SH已知：S=6x20=120（m2），H=2.4m，故：V1=120x2.4=288（m3）按规定该建筑应储存的消防水量V2：V2= VF1 +VF2VF1=20x3600x3=216000（L/h）=216（m