消防水系统设置计算

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。2. 水龙带 DN50mm, DN65mm麻质：抗折叠，质轻，水流阻力大q橡胶：易老化，质重，水流阻力小q3

2、. 消火拴内扣式快速连接螺母+球形阀，单出口、双出口4. 消防水喉小口径拴DNxh< 31/s ,0 16,DN50xh>3l/s , 0 16, 19, DN65DN65 , DN5025mm 喷嘴，0 68mm L=20, 25 , 30m632工作压力：10 Pa=10kPa=1MPa=10kg/cm62爆破压力：3 x 10 Pa=3MPa=30kg/cm5'屋顶检验用拴5. 消火拴箱一一玻璃门内置：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

3、阀形式：地面、地下、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 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：从便于灭火和系统

4、安全考虑分区依据：最低处消火拴最大静水压力超过80mH 0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 ）；3. 保证有二只水枪的充实水柱同时达到室内任何部位（HW 24, VW 5000m3,库房除外,一只水枪）；图4-1消火拴布置方式单排一只枪：32 - R2 b2单排二只枪：S2- R2 b24. 保护半径R间距S通过计算确定R Ld H m cos 45 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要的密集射流)5.

5、 消火拴拴口静水压力80mHO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1540m内有室外消火拴或消防贮水池

6、：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vQ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 25I/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玄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：不小于一台

7、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二. 充实水柱过长，充实水柱一一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。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Hm < 7m甲、乙厂房，大于六层民宅 Hm < 10m咼层 H m < 13m计算:HmHnH n建筑层高sin三. 水

8、力计算1.拴口所需压力Hxh图5-2垂直射流组成Hxh Hq HdH q 枪口造成某长度的充实水柱所需水压Hd 水龙带水头损失求Hq1mv2 mgHq不计空气阻力，理想状态下的射流长度，所以整理:Hq1 HqHqHf建立了 Hq与与喷嘴直径有关的系数，由试验得:0.25df (0.1dJ2H f的关系（表 5-8，p79）2Hqv2g其中v-一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，HfHqHH f垂直射流咼度HHqHf按水力学管道的沿程损失公式：H iLHdf2-L 2g式中-一水流与管壁的阻力系数，因是水流在空气中流动故用L -水流流动距离，用H f代替Ld

9、f柱口喷嘴直径Hdf2沪Hf2gv22gHqHdfHq Hf令：dfHqHfHq HfHq与H m之间的关系由试验H f f H mH f 垂直射流高度f 试验系数，1.19 80(0.01Hm)4 (表 5-9)则：HqHf1 Hff Hm1给出了 Hq与Hm之间的关系（f , 查表得故确定了 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2H dAzLd qxh式中：Hd 水带水头损失，mHOLd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 Hq有关，规范规定qxh <5l/s , qxh &l

10、t;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。qxh v其中：d2v 2gHq4、q xhd 、. 2 gH q40.00347 d2、Hq喷口流量系数224qxh0.0000121 d Hq圆形断面，=1.0令：B 0.0000121 2d4Hq则：qXh BHq, qXh, BHq，给出qxh与Hq之间的关系例：DN=50mm Ld =20m, d =16mm H m =8m 求 H xh ?HxhHq HdHqHm119 810.7m1Hm 10.0124 1.19 8HdA Ld qxhqxh.BHg.0.0000121 1 16410

11、.72.9 l/s > 2.5l/s ,Hd2 2A Ld qxh0.0154 20 2.92.52A (p80 , 5-12 表)HxhHq Hd 10.72.5213.2 mHO查表p80，表5-11根据 Hm qxh 2.91/s Hq 10.7mH2O Hd H最不利点消火拴压力确定。2.消防贮备水量计算Vxhqf 60 tx1000V池3.6(Qf Ql)Tx其中：qf 室内消防用水量tx初期火灾时间，10分钟Qf 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

12、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。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，低层玄50，高层玄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q xA / BH xA4. 余压消耗多层建筑，最不利点HxA Hq Hd ；H xB H q H d h ； qxBB(H xA h)使得qxB > qxA，故B点着火消防射流量增大，Z使水箱贮水迅速放空。（数据10层建筑，低层出水量=2.5 ,b -2 v2g10分钟

13、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Q Q qxh vd2 d2442 2、2qxh /（ d ）h4，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

14、.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%。美国国家防火协会96.2%。19221967（45年）发生火灾 81425起，自动喷淋设备火灾控制率澳大利亚和新西兰 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。、分类1闭式：湿式系统充水4 Cv室温

15、V 70 C建筑干式系统充气70 Cv室温V 4C预作用式一一探测系统+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：水幕一一冷却、阻火、防火隔断雨淋一一严重危险级别 喷雾一一喷射出水雾状，起冷却、窒息、稀释、乳化作用。1.湿式适用4Cv t V 70C2. 干式适用无采暖场所管路容积V > 2000L3. 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 A B 2Rcos45°长方形 A2 B2(2R)2R 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

16、护面积F =12.5m2, R=2.5m, D =5m正方形 A B A . F3.54。规范正方形最大间距为3.6m。长方形 F A B 12.5 A B 选 A=4.0m B =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（l/s）设计喷水强度2（L/m min）作用面积（m2）喷头作用压力（Pa）严重危险生产建筑5010.030049.8 X 10储存建筑7515.03009.8 X 104中危险级206

17、.020049.8 X 10轻危险级93.018049.8 X 10注：1)困难时，最不利点工作压力可为5 X 1042) 设计流量=1.3理论流量3) 消防用水量=设计喷水强度/60 X 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1.3倍。 按求出各管段的流量(v 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I喷头管段n 喷头每个喷头的出水量q . BH式中：q l/s B=0.184( d=12.7) H 喷头工

18、作压力，mH0(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 头管段特性系数B某点压力H ( mH20)流量Q (l/s)Q2dALm10.184H1 =5.0q 1 =0.961-2Q1 2q1=0.960.92250.43673.6h-i 2 =1.4520.184H 2 H12=6.45q2<0.184 6.45=1.092-3Q2 3q1q2=2.054.20320.0943.6h2 3=1.4230.184H 3H 2h2 3=7.87q3 Jo.184 7.87=1.203-4Q3 4q1q2 q

19、3=3.2510.56320.0943.613 4 =3.5740.184H4 H3h3 4=11.44q470.184 11.44=1.454-5Q=3.25+1.45=4.7022.10400.0451.8h4 5 =1.795-6H 5 H 4 h4 5=11.44+1.79=13.23Q =4.7022.10400.0453.6h5 6 =3.586H 6H 5h5 6=16.816-7Q6 7Q5 6Q6 d节占八、管段喷头特性系数节点压力H ( mg流量Q (l/s)Q2管径d (mm)比阻A(S2/A2)管 长L沿程损失h ALQ210.184H1 =5.0q1=jBH1=0.9

20、612Q1 2q1 =0.960.92250.43673.6h| 2=1.4520.184h 2 h 1 m 2=5+1.45=6.45q2 JBH2=1.0923Q2 3q1q2=2.054.20320.0943.6h2 3=1.4230.184H 3H 2h2 3=6.45+1.42=7.87q3 J BH 3= J0.184 7.87=1.2034Q3 4q1 q2 q3=3.2510.56320.0943.6Ih 4=3.5740.184H 4 H 3h3 4=11.44q4 JBH4=j0.184 11.44=1.4545Q4 5q1q2q3 q4=3.25+1.45=4.7022.09400.0451.8h4 5=1.7956H 5 H 4h4 5=13.23Q5 6Q4 5 =4.7022.09400.0453.6h5 6 =3.586H 6H 5h5 6=