消火栓水泵扬程、流量工况校核设计计算书

消火栓水泵扬程、流量工况校核设计计算书编制依据：本计算书依据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014进行编制，所有计算公式和设计取值均符合该规范的强制性要求，确保计算结果科学、合规、可落地。一、工程概况与设计参数1.1建筑基本信息（引自前文采暖计算书）建筑名称：某多层住宅楼建筑层数：地上6层建筑总高度：18.0m（层高3.0m×6层，±0.000为首层地面标高）建筑体积：9000m³建筑功能：住宅，属于多层民用建筑（建筑高度≤27m）1.2消防系统设计参数根据GB50974-2014第3.5.2条，建筑物室内消火栓设计流量应根据建筑物的用途功能、体积、高度等因素综合确定，结合本工程建筑参数，确定各设计参数如下：参数名称符号数值单位依据/说明建筑类别—多层住宅—建筑高度≤27m，符合多层住宅定义室内消火栓设计流量Q15L/sGB50974-2014表3.5.2，多层住宅、建筑体积≤10000m³，取15L/s室外消火栓设计流量Q_w15L/sGB50974-2014表3.3.2，多层住宅、建筑体积≤10000m³，取15L/s火灾延续时间T2hGB50974-2014表3.6.2，住宅建筑火灾延续时间为2小时同时使用水枪数量N3支GB50974-2014表3.5.2，对应室内消火栓设计流量15L/s每支水枪最小流量q_min5L/sGB50974-2014第3.5.2条注1，每支水枪最小流量不应小于5L/s水枪充实水柱长度S_k10mGB50974-2014第7.4.12.2条，多层住宅消火栓水枪充实水柱不应小于10m消火栓支管管径—DN65mm标准配置，适配DN19水枪，满足流量要求注：本工程为多层住宅，建筑高度18.0m＜27m，建筑体积9000m³≤10000m³，室内消火栓设计流量取值15L/s，室外消火栓设计流量取值15L/s，均满足GB50974-2014相关条款要求。1.3消防水泵房及供水条件基于前文锅炉房的供水条件，本工程采用“消防水池+消防水泵”的临时高压供水方式，消防水池储存室内外消防用水，消防水泵负责将水池内的水输送至各消火栓点位，具体供水参数如下：参数名称符号数值单位说明消防水池最低水位标高Z_min-5.0m相对±0.000标高，为水池有效最低水位最不利消火栓标高Z_max19.5m屋顶消火栓，建筑总高度18.0m+消火栓安装高度1.5m几何高差H24.5m最不利消火栓与消防水池最低水位的垂直高差市政给水管网最低压力—0.25MPa市政供水最低保障压力，不作为消防主供水源室内外消防总流量Q_total30L/s室内Q+室外Q_w，合用供水系统，总流量叠加几何高差计算：H二、消火栓栓口压力计算消火栓栓口压力是保障水枪充实水柱达到设计要求的关键参数，需计算水枪喷嘴所需压力、水带水头损失，结合规范要求确定栓口最低设计压力，确保满足灭火需求。2.1水枪喷嘴所需压力及栓口总压力计算本公式适用于水枪喷嘴形成设计长度充实水柱所需压力的计算，完全符合GB50974-2014第7.4.12条及附录A的要求。计算公式（消火栓栓口处所需水压）：H符号说明：Hxh——消火栓栓口处所需水压，单位：hd——消防水带的水头损失，单位：Hq——水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压，单位：Az——水带比阻（DN65麻织水带），取0.00430（单位：s2/Ld——水带长度，单位：m，取25mqxh——水枪喷嘴流量，单位：L/s，取5L/sB——水枪流量特性系数，查表取1.577（对应DN19毫米水枪喷嘴，适配DN65消火栓）2.1.1水带水头损失计算h分步计算：q0.00430×25=0.10750.1075×25=2.6875取小数点后两位，得：h2.1.2水枪喷嘴所需压力计算H2.1.3消火栓栓口所需压力H2.2规范对栓口压力的要求及修正根据GB50974-2014第7.4.12.2条规定：高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过8m的民用建筑等场所，消火栓栓口动压不应小于0.35MPa；其他场所不应小于0.25MPa（即25mH₂O）。本工程为多层住宅，属于“其他场所”，因此栓口动压最低要求为：H计算所得Hxh=18.54kPa远小于规范要求的250kPaP结论：按规范要求确定消火栓栓口动压不小于0.25MPa，满足GB50974-2014第7.4.12条规定，为后续水泵扬程计算提供依据。三、设计流量计算消防系统设计流量包括室内消火栓设计流量、室外消火栓设计流量，结合火灾延续时间计算消防用水总量，确定消防水池有效容积，确保火灾期间供水充足。3.1室内消火栓系统设计流量计算公式：Q符号说明：Q——室内消火栓系统设计流量，单位：L/sN——同时使用水枪数量，单位：支，取3支（依据GB50974-2014表3.5.2）qxh——每支水枪设计流量，单位：L/s，取5L/s计算过程：Q结论：室内消火栓系统设计流量Q=15L/s，与GB50974-2014表3.2室外消防流量（与室内合用系统）本工程室内外消火栓系统合用供水管网，室外消火栓设计流量按GB50974-2014表3.3.2取值Qw系统总设计流量：Q3.3火灾延续时间与消防用水总量根据GB50974-2014表3.6.2，住宅建筑火灾延续时间为2小时，消防用水总量按以下公式计算（GB50974-2014第3.6.1条）。消防用水总量计算公式：V符号说明：V——消防用水总量，单位：m³3.6——单位换算系数（1L/s×1h=3.6m³）Qtotal——系统总设计流量，单位：L/s，取T——火灾延续时间，单位：h，取2h计算过程：V结论：消防水池有效容积应不小于216m³，符合GB50974-2014第4.3.2条“消防水池有效容积应满足火灾延续时间内消防用水量”的规定。四、水泵扬程计算消防水泵设计扬程需满足最不利点消火栓的供水要求，结合几何高差、管路水头损失、栓口所需压力，并考虑安全系数进行计算，依据GB50974-2014第10.1.7条执行。4.1水泵设计扬程计算公式依据GB50974-2014第10.1.7条，消防水泵设计扬程（压力）按下式计算，本计算书采用米水柱（mH₂O）作为计算单位，便于直观核算。设计扬程计算公式（水柱高度）：H符号说明：H扬程——消防水泵设计扬程，单位：k2——安全系数，可取1.20～1.40；本工程管道布置较简单，取h几何——消防水池最低有效水位至最不利点消火栓的几何高差，单位：h管路总——管路沿程水头损失和局部水头损失之和，单位：h栓口——最不利点消火栓栓口所需压力（水柱高度），单位：4.2各分项参数计算4.2.1几何高差由1.3节计算可知，几何高差为：h4.2.2最不利点消火栓栓口所需压力（水柱高度）由2.2节可知，栓口设计压力P0=0.25MPa，换算为水柱高度（1MPa=102mH₂O，近似取100mH₂Oh栓口=4.2.3管路水力损失计算依据GB50974-2014第10.1.2条，管道沿程水头损失采用海澄-威廉（Hazen-Williams）公式计算；局部水头损失按沿程水头损失的15%估算（符合规范第10.1.6条要求）。4.2.3.1计算依据与公式沿程水头损失计算公式（海澄-威廉公式）：i沿程水头损失（水柱高度）：h沿程=i⋅L局部水头损失：h局部=15%⋅h管路总水头损失：h符号说明：i——单位长度管道沿程水头损失，单位：kPa/mq——管段设计流量，单位：L/sC——海澄-威廉系数，镀锌钢管取C=120（规范推荐值）dj——管道计算内径，单位：L——管段长度，单位：m4.2.3.2最不利环路管路参数本工程最不利环路为：消防水池→水泵吸水管→消防水泵→消防供水干管→最远端消防立管→顶层消火栓支管→消火栓栓口，各管段参数估算如下：管段名称管径DN（mm）流量q（L/s）长度L（m）单位沿程损失i（kPa/m）沿程损失h_沿程（m）水泵吸水管1503050.300.15水泵出水管1503050.300.15消防供水干管15030500.301.53消防立管（最远端）10015240.751.84顶层消火栓支管655100.650.66小计——94—4.33说明：消防立管流量按室内设计流量15L/s取值（最远端立管需满足3支水枪同时出水，流量不低于15L/s），避免流量分配不足导致栓口压力不达标。4.2.3.3沿程水头损失合计h4.2.3.4局部水头损失估算h4.2.3.5管路总水头损失h管路总4.3水泵总扬程计算将各分项参数代入公式，考虑安全系数k2H4.4水泵设计扬程最终值H=66.0（注：1mH₂O≈9.8kPa，66.0mH₂O≈646.8kPa≈0.65MPa）五、消防水泵选型消防水泵选型需满足设计流量、设计扬程要求，同时符合GB50974-2014第5.1节相关规定，选用消防专用离心泵，采用“一用一备”配置，确保火灾时可靠供水。5.1水泵主要设计参数参数名称符号数值单位室内消火栓系统设计流量Q15L/s系统总设计流量Q_total30L/s消防水泵设计扬程H65.0~66.0mH₂O消防水泵设计扬程（绝对压力）P0.64MPa5.2水泵型号选定与校核结合设计参数，对比消防泵型号性能，排除扬程不足的型号，选定适配型号如下：备选型号1：XBD5.2/40-150L型消防专用离心泵额定流量：Q=40L/s（满足总流量额定扬程：H额=52mH2校核结论：额定扬程52m＜设计扬程66m，无法满足最不利点供水要求，予以排除。选定型号：XBD7.0/40-150L型消防专用离心泵（2台，1用1备）额定流量：Q=40L/s（大于系统总流量额定扬程：H额=70.0mH电机功率：N吸水管管径：DN150，出水管管径：DN150（与管路管径匹配）性能曲线：零流量时压力≤额定压力的140%（即≤98m），且≥120%（即≥84m），符合规范要求。结论：选用XBD7.0/40-150L型消防泵，设计扬程70m，完全覆盖计算所需66.0m，留有约6%裕量，满足系统设计要求，确保最不利点消火栓栓口压力达标。六、水泵运行工况校核依据GB50974-2014第5.1.6条、第5.1.8条，对选定水泵的零流量工况、150%流量工况、并联运行工况进行校核，确保水泵运行稳定、合规。6.1零流量工况校核规范要求：消防水泵零流量时的压力不应大于设计工作压力的140%，且宜大于设计工作压力的120%。设计工作压力（计算值）：P零流量时压力允许上限：P零流量时压力推荐下限：P选定水泵零流量压力（厂家参数）：P校核结果：0.78MPa<0.85MPa<0.91MPa6.2150%流量工况校核规范要求：当出流量为设计流量的150%时，其出口压力不应低于设计工作压力的65%。设计流量：Q150%设计流量：Q设计工作压力：P150%流量时压力允许下限：P校核说明：需根据所选XBD7.0/40-150L型水泵的性能曲线进行实际校核，结合厂家提供参数，该型号水泵在流量45L/s时，出口压力约为0.45MPa，大于0.4225MPa，满足规范要求。6.3并联运行工况校核本工程采用2台消防水泵（1用1备），正常火灾情况下仅单台工作泵运行，备用泵在工作泵故障时启动，无需考虑同型号泵并联运行的流量、压力叠加问题。同时，依据GB50974-2014第5.1.8条，消防水泵应采取自灌式吸水。本工程水泵从消防水池吸水，消防水池最低有效水位（-5.0m）高于水泵吸水口标高，满足自灌式吸水要求。结论：单台工作泵运行，无需进行并联流量叠加校核，水泵吸水方式符合规范要求。七、稳压设施参数确定本工程采用“高位消防水箱+稳压泵”的临时高压消防给水系统，高位消防水箱提供火灾初期10分钟消防用水，稳压泵维持系统平时静压，确保水泵启动前栓口压力达标，依据GB50974-2014第5.2节、第5.3节执行。7.1高位消防水箱有效容积计算依据GB50974-2014第5.2.1条规定：多层住宅高位消防水箱有效容积不应小于18m³。V7.2稳压泵参数确定依据GB50974-2014第5.3.2条，稳压泵设计流量不宜小于1L/s，设计压力应满足启泵压力要求，确保系统静压稳定。稳压泵扬程计算公式：P（0.07MPa为稳压泵与消防水泵的压力差值，确保稳压泵先启动，避免消防水泵频繁启动）参数计算：消防水泵零流量压力：P零流量稳压泵设计压力：P稳压泵设计参数：设计流量：Q=1L/s（符合规范“不宜小于设计扬程：H数量：2台（1用1备），确保稳压系统可靠运行八、计算汇总表本工程消火栓水泵扬程、流量及相关设施参数汇总如下，便于查阅和设计应用：项目符号数值单位规范依据室内消火栓设计流量Q15L/sGB50974-2014表3.5.2室外消火栓设计流量Q_w15L/sGB50974-2014表3.3.2系统总设计流量Q_tot