消防给水系统的水力计算

浅谈建筑消防给水系统的计算建筑消防给水系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是设计人员还是审核人员，掌握水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。

一、水力计算的基本原理众所周知，自然界一切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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，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，流体的能量包括内能、位能、动能、压力能，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，则图中所示水系统的总能量衡算式便为：mU1+mgz1+mu12/2+p1v1+mq e+mw e=mU2+mgz2+mu22/2+ p2v2（1）112P1P2图1 压力能或流动能示意图这里，我们按照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）式通过恒等式变化即得机械能衡算――柏努利方程：z1+u12/2g+p1/ρg=z2+u22/2g +p2/ρg+△z（2）（2）式中z称为位头（位压头），反映水的位置高低，u2/2g称为速度头（动压头），反映水的流速大小，p/ρg称为压力头（静压头），反映水对容器或管道壁的压力大小，三项之和称为总压头，△z 称为机械能损失（水流动时的阻力损失）。

由上面柏努利方程可知，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，其它值也相应变化。

例如：消防给水中的常高压给水系统，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，最不利点的高度由建筑物的高低确定，管道阻力可以计算得出（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。

计算原理参照《全国民用建筑工程设计技术措施2009》，《建筑给水排水工程》（中国建筑工业出版社） 基本计算公式1、最不利点消火栓流量： q xh BH q =式中：q xh -- 水枪喷嘴射出流量(L/s) （依据规范需要与水枪的额定流量进行比较，取较大值）B -- 水枪水流特性系数H q -- 水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压（mH 2 O ） 2、最不利点消火栓压力：222++=++=Bq q L A H H h H xhxhd d skq d xh式中：H xh -- 消火栓栓口的最低水压(0.010MPa) h d --消防水带的水头损失(0.01MPa)h q -- 水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压(0.01MPa) A d -- 水带的比阻 L d -- 水带的长度(m)q xh -- 水枪喷嘴射出流量(L/s) B-水枪水流特性系数H sk -- 消火栓栓口水头损失，宜取0.02Mpa 3、次不利点消火栓压力：j f xh xh h h H H +++=层高最次 式中：H 层高 -- 消火栓间隔的楼层高(m)H f+j -- 两个消火栓之间的沿程、局部水头损失(m) 4、次不利点消火栓流量： BL A H q d d xh xh 12+-=次次 （依据规范需要与水枪的额定流量进行比较，取较大值） 5、流速V ：24jxhD q v π=式中：q xh -- 管段流量L/sD j -- 管道的计算内径（m ） 6、水力坡降：3.1200107.0jd v i =式中：i -- 每米管道的水头损失（mH 20/m ）V -- 管道内水的平均流速（m/s）D j -- 管道的计算内径（m）7、沿程水头损失：=h⨯Li沿程式中：L -- 管段长度m8、局部损失（采用当量长度法）：=h⨯iL(当量)局部式中：L(当量) -- 管段当量长度，单位m(《自动喷水灭火系统设计规范》附录C) 计算参数：水龙带材料：麻织水龙带长度：20m水龙带直径：65mm水枪喷嘴口径：19mm充实水柱长度：10 m计算结果:入口压力:69.83 米水柱。

消火栓的给水系统的水力计算消防设备是社会重要的基础设施之一，在城市和乡村防火、防灾工作中发挥着重要作用。

消火栓是消防设备中最重要的一个结构，搭配适当的给水系统能够有效地进行消防灭火工作。

消火栓的给水系统涉及到水力学中的许多问题，本文将针对消火栓的给水系统的水力计算进行探讨。

简介消火栓给水系统是一个复杂而庞大的系统，由水源、输水、阀门、管道、消火栓等组成。

消火栓的给水系统包括不同级别的管网，以供水的压力来补偿其损失，并保证消火栓确保火场携带水源的最小水压。

给水系统的水力特性决定了消火栓的额定出水压力和流量。

因此，消火栓给水系统的设计需要考虑消火栓的类型、数目和分布，以及供水管道的规划和设计等要素。

消火栓的类型目前的消防设施分为水管式和消火栓式两种类型。

水管式消防设施是指在消防水管内加压，将水送入楼内，再在室内管网连接消火栓，实现消防供水。

水管式消防设施具有隐蔽、美观、方便维护等优点，但效果不如消火栓式好。

消火栓式消防设施是指通过网络式的供水管路在消火栓端实施消防供水，具有直接供水、短时间内提供大量水源等优点。

因此，消火栓式的消防设施可以提高灭火速度，是大型建筑、加油站等安装的重要消防设施。

消火栓的水力特性消火栓的水力特性是指消火栓在特定压力条件下单向流动时的流量、阻力和压力的关系。

消火栓所需的压力大约在2.5kg/m²至3.5kg/m²之间。

这个压力决定了消火栓的放水量。

在实际情况中，消火栓管道的长度、管径、流量等都会对消火栓输出水压产生影响。

在计算消火栓的水力特性时，涉及到一些基本的水力学公式，其中包括以下：•海斯ch公式：用于计算流量与水压下降之间的关系。

-局部失压：当流动液体通过管道转弯、收缩减径或扩张等时，会产生阻力，称为局部失压。

•长度失压：当流动液体通过管道时，因摩擦阻力作用而产生的压力损失。

消火栓的水力计算需要确定供水道路、消火栓的类型、数量和位置，以及其他设备。

消火栓系统水力计算根据《全国民用建筑工程设计技术措施2003》和《建筑给水排水工程》（XXX），最不利点消火栓流量和压力可以通过以下公式计算：1.最不利点消火栓流量公式为：Qxh = SQRT(B * Hq)，其中Qxh为水枪喷嘴射出流量，B为水枪水流特性系数，Hq为水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压。

2.最不利点消火栓压力公式为：Hxh = Hd + Hq + Hsk + Ad * Ld * Qxh*Qxh + Qxh*Qxh/B，其中Hxh为消火栓栓口的最低水压，Hd为消防水带的水头损失，Hq为水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压，Ad为水带的比阻，Ld为水带的长度，Qxh为水枪喷嘴射出流量，B为水枪水流特性系数，Hsk为消火栓栓口水头损失。

3.次不利点消火栓压力公式为：Hxh次= Hxh最+ H层高+ Hfj，其中H层高为消火栓间隔的楼层高，Hfj为两个消火栓之间的沿程、局部水头损失。

4.次不利点消火栓流量公式为：Qxh次= sqrt((Hxh次- 2) / (Ad*Ld + 1/B))。

5.流速公式为：V = (4 * Q) / (π * Dj * Dj)，其中Q为管段流量，Dj为管道的计算内径。

6.水力坡降公式为：i = 0. * V * V / (pow(Dj。

1.3))，其中i 为每米管道的水头损失，V为管道内水的平均流速，Dj为管道的计算内径。

7.沿程水头损失公式为：h = i * L，其中L为管段长度。

8.局部损失公式为：h = i * L(当量)，其中L(当量)为管段当量长度，采用当量长度法进行计算。

根据上述公式，可以进行1、2、3#楼低区消防水泵校核计算。

1）计算充实水柱所需的压力为Hq=10aSk/(1-φaSk)，代入数据得到Hq=186kpa。

2）计算水枪喷嘴射出流量为qxh=(BHq)0.5，代入数据得到XXX。

3）计算水带水头损失为hd=AZLdqxh，代入数据得到hd=12.6kpa。

试论消火栓临时高压消防给水系统摘要：《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974—2014）将消防给水分为高压消防给水、临时高压消防给水、低压消防给水3种类型，明确了临时高压消防给水系统的定义。

消火栓给水系统作为一种重要的消防给水系统已被广泛采用，为此，本文对消火栓临时高压消防给水系统概念、形式、水力计算方法及控制方式进行探讨。

关键词：消火栓；临时高压；消防给水系统1、临时高压消防给水系统概念临时高压消防给水系统概念是指平时不能满足灭火设施所需的工作压力和流量，火灾时能自动启动消防水泵以满足灭火设施所需的工作压力和流量的供水系统。

临时高压消防给水系统概念明确了火灾时自动启动消防水泵的要求。

对于消火栓临时高压消防给水系统而言，最不利点灭火设施即是最不利点消火栓。

2、消火栓临时高压消防给水系统的组成消火栓临时高压消防给水系统是由消防水池、室外消火栓、室内消火栓、市政给水管网、高位消防水箱、稳压泵、压力开关、流量开关、消火栓泵、消火栓泵控制柜等组件根据系统要求组合而成的水灭火给水系统。

本文重点阐述高位消防水箱、稳压泵、流量开关和压力开关及系统控制的相关规定。

3、消火栓临时高压消防给水系统的类型消火栓临时高压消防给水系统根据不同的分类依据，可分为不同的系统形式，详见图1。

图1 消火栓临时高压消防给水系统分类以建筑为界，消火栓给水系统，可分为室外独立临高压、室内独立临高压及室内、外合用临高压给水系统。

室外独立临时高压给水系统由单独的消火栓泵供水，并由稳压泵维系系统的充水和压力；室内独立临时高压给水系统由单独的消火栓泵供水，可以由高位消防水箱或者稳压泵维系系统的充水和压力。

室内、外合用临时高压给水系统由室内、外合用消火栓泵供水，系统可以由高位消防水箱或者稳压泵维系系统的充水和压力。

按消火栓给水系统的稳压方式，消火栓给水系统又可以分为高位消防水箱稳压、稳压泵稳压、市政供水稳压。

高位消防水箱稳压消火栓给水系统的充水和压力由高位消防水箱维系。

消火栓的给水系统的水力计算1.确定水流量要求：水流量的要求取决于建筑物的类型和规模，以及消防主管部门的规定。

一般来说，重要的建筑物和大型建筑物需要更大的水流量。

根据建筑物的类型和规模，确定所需的最小水流量。

2.选择消火栓的类型和数量：根据消火栓的类型和数量，可以确定每个消火栓所需的水流量。

根据建筑物的布局和消防要求，确定最佳的消火栓布置方案。

3.确定供水管道的直径和长度：根据消火栓的数量和类型，以及建筑物的布局，可以确定供水管道的直径和长度。

供水管道的直径应足够大，以保证水流的流量和压力。

4.确定水泵的性能：水泵的性能包括排水量和扬程。

根据建筑物的高度和水流量要求，确定所需的水泵性能。

5.进行水力计算：根据以上的参数，进行水力计算，计算出需要的总水流量和压力。

水力计算可以通过使用公式和计算软件来进行。

在进行水力计算时1.水力计算应考虑建筑物内部的压力损失，包括管道摩擦损失和管件、弯头等附件的损失。

2.消防水源的选择也是水力计算的重要部分。

一般来说，可以使用自来水供水或设置专用消防水箱供水。

3.水力计算应考虑系统的可靠性和安全性。

在计算水流量时，应留出一定的余量，以应对突发情况和降低压力损失。

4.在进行水力计算时，应注意尽可能减少系统的阻力和压力损失，例如减少管道的弯头和附件，提高管道的光滑度。

消火栓的给水系统水力计算是一个复杂的过程，需要根据具体的建筑物和消防要求进行详细的分析和计算。

准确的水力计算可以确保消火栓系统在火灾发生时提供足够的水流和压力，保证有效的灭火工作，保护人们的生命和财产安全。

高层建筑室内消火栓给水系统计算例子:某宾馆建筑有地上10层和地下室一层,该建筑地上第一层层高为3.3 m,其余层高均为3.0 m,其设计系统图如图1,计算消防水箱的储水量。

解:(1最不利点的确定通过系统图断最远点、最高点的消火栓1′为最不利点。

(2水枪喷嘴处所需水压查表,水枪喷嘴直径选择19mm ,水枪系数φ值为0.0097;充实水柱m H 要求不小于10m ,选m H =10m ,水枪实验系数f ∂值为1.20。

水枪喷嘴处所需水压k P a O mH H f H f H m m q 1366.13102.10097.01/(102.1-1/(2==⨯⨯-⨯=∙∂∙∂=(3水枪喷嘴的出流喷口直径19mm 的水枪水流特性系数B 为1.577。

/(5/(63.46.13577.1s L s L BH q q xh <=⨯==取q xh =5L/s则:2211515.85(1.577xh q q H m B ''=== (4水带阻力19mm 的水枪配65mm 水带,衬胶水带阻力较小,室内消火栓水带多为衬胶水带。

查表知65mm 水带阻力系数Z A 值为0.00172.水带阻力损失:m q L A h xh d z d 86.052000172.022=⨯⨯=∙∙=(5消防栓口所需的水压: 最不利点1ˊ消火栓口的水压O mH H h H H k d q xh 271.18286.085.151=++=++= (6水力计算本设计按不考虑自喷系统进行,则规范规定,室内消防流量不得小于20L/s ,消防竖管的最小流量为10 L/s 。

同时,消防竖管的布置,应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位。

因此需要计算两根竖管的消防流量。

按规范规定每根消防竖管的直径应按通过的流量经计算确定,但不应小于100mm 。

初步设计选择DN100。

管道局部水头损失,消火栓系统按管道沿程水头损失的10%采用。