建筑消防给水减压孔板的设计

广东科技2013.3.第6期高层建筑消防给水系统超压与减压研究张禄孙（云南赛诺消防检测有限公司）摘要：高层建筑物的火灾危害特点，决定了此类建筑物内必须设置稳定的消防给水系统。

然而高层建筑面临着消防给水系统超压问题，不仅造成水资源的浪费，而且严重的威胁到消防给水系统的安全可靠性。

应如何采取有效措施进行防治呢？针对高层建筑消防给水系统的超压问题，分析了给水系统超压产生的原因，并提出了预防消防给水系统超压的有效措施。

关键词：高层建筑；消防；给水系统；超压；减压1前言现代高层建筑对建筑消防设施的要求越来越严格，消火栓作为灭火设施，主要保证给水系统投入使用时的可靠与合理，它将直接影响到灭火效果。

经过测试不同的高层建筑中的消防设施，结果发现，消火栓给水系统的超压和减压是比较突出的问题，本文针对给水系统的超压和减压问题进行分析。

2超压、减压的产生2.1超压的产生消火栓的给水系统是在水泵额定工作的情况下，确保消防时需水量与最不利点栓口的出水压力满足栓口处有充实水柱以确定水泵扬程。

当建筑物超过一定高度时，给水系统底层的消火栓就会超压，底层的消火栓在启泵压力时，只需要按照消防时水量表中所规定的用水量进行复核，而没有考虑火灾初期时可能只用一支水枪，或者在确保同一层次任意部位都有两支水枪具备充实水柱可同时到达的前提下，消火栓的出水压力；只启动一支水枪时，由于水泵流量比额定工作情况时的流量小，扬程势一定比额定工作情况时的高，当建筑物超过一定高度时，就会造成下面几层的消火栓超压，如果设计施工时过多地考虑底层水泵扬程的富余量，那么顶层消火栓也会产生超压的可能。

2.2减压的产生当水泵流量按照《高层民用建筑设计防火规范》水量表规定的流量，扬程按照消火栓的栓口充慢水柱及建筑的高度确定；当建筑较高时，底层消火栓会出现超压现象；复核消火栓的栓口出水压力时，如果按照启动一支消火栓或两支消火栓出水量来设置减压阀或减压孔板，如果减压后超压楼层消火栓的动压刚好能满足其充实水柱要求，一旦出现多支水枪出水灭火时，就会出现某些楼层动压偏低的现象［1］。

室内消火栓的减压及选用摘要：在民用及工业建筑消防系统设计中，室内消火栓给水系统为其重要灭火系统之一，而消火栓的出口压力控制及造型对消火栓给水灭火系统安全、可靠性变得尤为重要。

本文就当前室内消火栓产品的情况、对消火栓给水系统的减压方式、造型及说明做以简要说明。

关键词: 消火栓给水系统、减压、减压方式、减压稳压消火栓、减压孔板、充实水柱、《建规》、《高规》一、规范对减压的规定消火栓给水系统的减压在现行《建规》第8.4.3.9条和《高规》第7.4.6.5条中均明确规定。

消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统。

消火栓栓口的出水压力（动压）大于0.50MPa时，应采取减压措施。

二、减压的目的主要便于火灾时水枪的操作使用和保证消防用水的合理使用。

1、便于水枪的操作使用：大量的水枪试验说明和火场实践证明，栓口压力超大，水枪射水时的反作用（后座力）就超大，致使一人难以握紧水枪操作使用。

经过专业训练的消防队员能承受的水枪最大反作用力不超过20kg，一般不宜超过15kg。

根据水枪的反作用力计算公式F=2γωP （1）式中F—水枪反作用力（kg）；γ—水的容重（1000kg/m3）；ω—喷口断面面积ω（m2）；P—水枪喷口处水压（m）。

取不同的喷嘴压力进行计算，列表1由表1可见当喷嘴压力为0.50MPa时19mm喷嘴的反作用力为28kg，大大超出消防人员的正常承受反作用力15kg范围，故要进行栓口减压。

一般控制喷嘴压力≤0.27MPa。

2、保证消防水量的合理使用：消火栓栓口压力越大，水枪的水压就越大，即而水枪的出流量也越大。

根据消火栓栓口处所需水压和消火栓栓口射流出水量关系公式:(2)推知式中:Hxh—消火栓口的水压,KPaHq—水枪喷嘴处的压力KPahd—水带的水头损失,KPaHsk—消火栓口的水头损失,按20KPa计.当Hxh =0.50MPa,水带口径为65mm，麻织水带的比阻Ad值为0.00430，水枪水流特性系数B为1.577（喷嘴直径19mm）时qxh=8.19L/S（8.19L/S等于5.00L/S的1.638倍，8.19×8=65.52L/S）如果按一类高层公建室内消火栓8支水枪同时工作计算，水量从40L/S 增加到65.52 L/S。

1 总则1.0.2 本规范适用于新建、扩建、改建的工业、民用、市政等建设工程的消防给水及消火栓系统的设计、施工、验收和维护管理。

1.0.3 消防给水及消火栓系统的设计、施工、验收和维护管理应遵循国家的有关方针政策，结合工程特点，采取有效的技术措施，做到安全可靠、技术先进、经济适用、保护环境。

1.0.4 工程中采用的消防给水及消火栓系统的组件和设备等应为符合国家现行有关标准和准入制度要求的产品。

1.0.5 消防给水及消火栓系统的设计、施工、验收和维护管理，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

条文说明1 总则1.0.1 本条规定了本规范的编制目的。

建国60年来我国消防给水及消火栓系统设计、施工及验收规范从无到有，至今已建立了完整的体系。

特别是改革开放30年来，快速的工业化和城市化使我国工程建设有了巨大地发展，消防给水及消火栓系统伴随着工程建设的大规模开展也快速发展，与此同时与国际交流更加频繁，使我们更加认识消防给水及消火栓系统在工程建设中的重要性，以及安全可靠性与经济性的关系，首先是安全可靠性，其次是经济合理性。

水作为火灾扑救过程中的主要灭火剂，其供应量的多少直接影响着灭火的成效。

根据统计，成功扑救火灾的案例中，有93%的火场消防给水条件较好；而扑救火灾不利的案例中，有81.5%的火场缺乏消防用水。

例如，1998年5月5日，发生在北京市丰台区玉泉营环岛家具城的火灾，就是因为家具城及其周边地区消防水源严重缺乏，市政消防给水严重不足，消防人员不得不从离火场550m、600m的地方接力供水，从距离火场1400m的地方运水灭火，延误了战机，以至于两万平方米的家具城及其展销家具均被化为一片灰烬，直接经济损失达2087余万元。

又如2000年1月11日晨，安徽省合肥市城隍庙市场庐阳宫发生特大火灾，火灾过火面积10523m2，庐阳宫及四周126间门面房内的服装、布料、五金和塑料制品等烧损殆尽，1人被烧死，619家经营户受灾，烧毁各类商品损失折款1763万元，庐阳宫主体建筑火烧损失416万元，两项合计，庐阳宫火灾直接经济损失2179万元，这场火灾的主要原因是没有设置室内消防给水设施，以致火灾发生后蔓延迅速，直至造成重大损失。

高层建筑消防给水系统超压及减压措施摘要：随着城市的快速发展，土地资源的日渐紧张，使得建筑形态逐渐从以往的平楼、矮房演变为样式多变的高层建筑，并且楼层高度仍然在不断的升高。

考虑的高层建筑本身的复杂特性，使得消防给水系统在实际使用期间极易出现各种问题，其中超压问题尤其是严重，如何才能够有效实现对超压问题的改善和防范成为关键。

本文主要结合建筑消防给水系统超压、减压问题，首先对其具体的产生进行了概述，并基于此分析了引起超压的主要原因，再从减压、泄压方面提出了超压防范措施。

关键词：高层建筑；消防给水系统；超压；减压1超压、减压的产生1.1超压的产生消火栓给水系统在进行运转的过程中，主要是指水泵所设定的额定条件下开展，为了确保消防过程中最不利部位的消防栓栓口充实水柱与其消防过程中对数量的需求量的水泵扬程均能够得到保证。

但若建筑物的高度过高时，那么就可能致使给水系统中处于底层的消火栓发生超压现象，当处于给水系统底端的消火栓在对压力进行启动期间，往往只需要根据消防过程中水量表中所设定的用水量来实施复核，而并未对其在火灾发生过程中可能只需要采用一支水枪，或者在相同层次的任意一个部位会采用两支水枪，其能够拥有较为充实的水柱，并且能够在相同到达的基础上为消火栓提供出水压力；在对一支水枪进行启动使用期间，考虑到相较于额定工作条件下，水泵流量较小，此时扬程必然也无法达到额定工作设定标准，此时若建筑本身的高度相对较高，势必会导致下面基层消火栓表现出较为严重的超压问题。

但若在进行设计处理期间，为给水系统底层的水泵扬程提供过多的富余，那么就可能致使处于顶层的消火栓出现超压现象[1]。

1.2减压的产生根据《高层民用建筑设计防火规范》中针对水量表所指定的相关要求来进行水泵流量的设计，并根据建筑的具体高度以及消火栓的栓口充慢水柱中相关要求来确定扬程。

但若建筑的高度相对较高，就非常容易致使其底层的消火栓发生超压的情况；在对消火栓口的出血压力进行复核期间，若采取对一支消火栓或者任意的两支消火栓出血量进行启动的方式来对其减压孔板或者减压阀的设置，以此来改变减压的现象，但针对该情况若在其出现减压情况后，其超压的楼层其消火栓的动压通常能够充分满足相关标准所指定的水柱的要求，但若同时对多支水枪进行使用进行灭火处理期间，那么相应楼层就非常容易导致动压出现整体偏低的情况。

通病 ， 希 望能在今 后 的设计 工作 中能避免 。
关键词 ： 高层 民用 建 筑 消 防给 水 通 病

１ ． 概 述
会使得消火栓水枪 难以操作 ， 故需进行减压 ， 可采用室 内减压稳
随 着政府土地供应量的不断紧张 ， 高层住宅作为现在以及未 压消火栓和减压孔板两种方式。 还有就是 当采用临时高压给水系
４ ． ３ ． １ 堆秀峰
所用单块 山石 ， 也可由高块拼接 ， 但要注意不能过大而压塌 山体 。 ４ ． ３ ． ２ 流 云峰
６ 。 结 语
我公司将配备对景观 工程施 工、设计非常有经验的 工程人
此式偏 重于挑 、 飘、 环、 透的作法 。 因在 中层 已大体有 了较为 员， 组 建针对本工程的项 目指挥部 ， 精心组织 ， 合理安排 ， 专 业 稳固的结果关系 ，因此在收头时 ， 只要把 环透飞舞的中层收合为 搭配 ， 统筹调度 ， 从 图纸审核 ， 到完成施工 ， 并将提 出我方的有
落的安置 山石的方式不仅会显得美感， 而且在石块之间还会达到 从而提高假 山山体的稳定性。 此外， 在 山石 的 其结构特 点在 于利用丰厚强大的压 力、 镇压全局 。 它必须保 互相咬合的效果 ， 证山体的重力线垂直 底面 中心 ， 并起均衡 山势的作用 。 峰石本身 码 放 上 一 定 要 按 照 自然 纹 理 ， 保 证 纹 理 上 的通 顺 。
一
②用于抹假石 山山体外面和外形的颜色调料应与水泥砂浆同 般在假 山施工过程 中 ， 等到中层过程中就要考虑到 山体的 时调伴 ， 才能不脱色 ， 使用时 间延长 。 至于调料的颜 色 ， 要标塑 平衡 问题 ， 例如在一些假 山悬 崖的叠进设计 中 ， 由于 山体需要 一

2000,31(4)
在高层建筑分区消火栓给水系统中，采用减压阀组技术，可满足各分区不同压力的需求，取消中间水箱，较好地解决消防过程中的超压问题。
8.会议论文 陈家强 浅谈“以固为主,固移结合”原则在高层建筑火灾扑救中的运用 1998
该文提出了扑救高层建筑火灾必须坚持“以固为主，固移结合”并遵循 这一原则，对高层建筑火灾扑救中的火情侦察、登高、救人、供水、防排 烟以及战斗部署的方法和要求进行了论述。高层建筑物设计、建造的特点及其火灾的特点、规律，加之消防消防队丛的实际灭火战斗能力所限，决定了 扑救高层建筑火灾必须坚持“以固为主，固移结合”的原则。所谓“固”，即固定消防设施，如：建筑防火设施、火灾自动报警控制系统、自动灭火系 统和室内消火栓系统等；“移”，即指移动消防设施，如消防队伍的车辆、器材、装备等。
随着国民经济的不断发展，人民生活水平的提高，高层建 筑得到了迅速发展，为了保证人民生命财产的安全，消防设
施在整个建筑中的作用越来越重要。目前的经济和技术条件
仍将消火栓系统作为高层建筑中最基本的灭火设备，但由于 在高层建筑灭火过程中，无论是在火灾前十分钟由屋顶水箱
供水还是由消防主泵供水都存在低层消火栓的反作用力过
根据《高层民用建筑设计防火规范》第７．４．７．２条：“高位 消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力。当建 筑高度不超过１００ｍ时，高层建筑最不利点消火栓静水压力 不应低于０．０７ＭＰａ。”
假设水箱至ｘｌ立管上１３层消火栓的阻力损失为ｌｍ： １．１３层消火栓栓口水压及流量
表６
消火栓 所在层
ｌ
２
Ｈｑ＝ｑｘ２ｍ＝５２／１．５７７＝１５．８５ｍＨ２０ 实际充实水柱长度：
Ｈ庐Ｈｑ／“ｌ＋ｔ０Ｈｑ）＝１５．８５／１．２（１＋０．００９７×１５．８５）＝１ １．４ｍＨｚＯ １３层消火栓栓口水压： Ｈ”＝Ｈ。＋Ａｋ ｑ盎－１５．８５＋０．００４３ Ｘ ２０ Ｘ ５Ｌ－１８ｍＨ２０ ２．１２层消火栓栓口水压及流量

1 高层民用建筑消防给水系统减压要求现行《建筑设计防火规范》8.4.3条第9款规定，室内消火栓栓口处的出水压力大于0.5MPa 时,应设置减压设施；静水压力大于1.0MPa时，应采用分区给水系统。

《高层民用建筑设计防火规范》7.4.6.5条规定，消火栓栓口的静水压力不应大于1.0MPa，当大于1.0MPa时，应采取分区给水系统。

消火栓栓口的出水压力大于0.5MPa时，应采取减压措施。

上述的规定，设计人员在做工程设计中必须严格执行。

规定高层民用建筑消防给水系统的竖向静水压力超过1.0MPa时必需进行分区，主要是考虑到室内消防给水系统中的管材及符件的承压能力问题；规定消火栓栓口处的出水压力大于0.5MPa时应设置减压设施原因有两个，一是消火栓栓口处的出水压力大于0.5MPa时，水枪的反作用力大，1个人难以操作；二是水枪的出流量超过5L／s。

高位消防水箱内的贮水可能在较短的时间内被用完，对扑救初期火灾极为不利。

高层建筑消防给水分区供水方式通常有以下几种：串联给水方式（图1）、减压阀并联给水方式（图2）、减压阀串联给水方式（图3）等。

上述几种分区给水方式各有优缺点，应根据建筑物功能、初期投资、能耗、平时维护管理等技术经济效益综合考虑，确定合理的供水方案。

减压阀给水方式的原理与中间水箱给水方式相同，应用减压阀可以节省分区水泵，减少电机装机容量，不占楼层面积。

采用稳压减压阀不仅能解决高低区交错层发生火灾时开泵的矛盾，而且还可以解决消防给水系统试验时管网超压等问题。

所以高层建筑消防给水常常应用减压阀来调压、稳压。

3 正确选择和采用减压阀减压阀是通过启闭件的节流将进口压力稳至某一个需要的出口压力，并能在进口压力及流量变动时利用本身介质能量保持出口压力基本不变的阀门。

减压阀按其结构形式和功能特点可分为比例式减压阀和可调式减压阀。

比例式减压阀的主要特点是阀后压力与阀前压力有一定的比例，减压效果好，不需人工调节，构造简单，结构紧凑，阀体体积小，安装维护简便，使用寿命长，保出口压力不能调节。

高层建筑喷淋系统减压孔板的计算王瑛;张瀚月;孟爱;王少峰;李长健【摘要】超压问题在高层建筑喷淋给水中客观存在,处理不当会使消防水泵寿命变短,设备安全运行性下降.增加减压孔板是解决超压问题比较经济实用的方法.通过实例论述了高层自动喷水超压工作状态,分析了水泵供水工况,计算了减压孔板的孔径和设置层数,从而确定减压孔板的型号,保证减压效果.设置减压孔板后使得配水管入口处的压力＜0.40 MPa,延长了消防水泵寿命,设备安全性也明显提高.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2013(025)004【总页数】3页(P127-129)【关键词】高层建筑;喷淋系统;减压孔板【作者】王瑛;张瀚月;孟爱;王少峰;李长健【作者单位】兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;盘锦市市政工程管理处,辽宁盘锦124000【正文语种】中文【中图分类】TU991《自动喷水灭火系统设计规范》规定［1］“轻危险级，中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜＞0.40 MPa”.目前的减压方式有减压阀减压、减压孔板等.减压孔板可消除喷淋系统的剩余水头，以保证给水系统均衡供水，达到节水、节能的目的.减压孔板相对于减压阀来说，系统比较简单、投资较少、管理方便.1 工程实例1.1 工程概况以甘肃省庆阳市煤田地质局生产基地综合楼为计算简化模型.综合楼包含地下1层和地上15层，主体高度49.35m，地下1层层高为3.6m，1层、2层各为4.8m，3～15层各为3m.喷淋管材为内外热镀锌钢管，干管管径为DN150.设计喷淋给水泵流量Q＝0～30L／s，系统水压0.80 MPa，屋顶水箱底高48.6m.自动喷水稳压设备流量Q＝4.53L／s，扬程H＝18.5m，N＝1.5kW.1.2 喷淋给水的工况喷淋给水主要有两种工况：一种是水箱供水，它是自上而下用于火灾初期的灭火；另一种由水泵供水，由于是按最不利的喷淋的要求来选择水泵，系统下部的喷淋出水压力也将过高，所以需采用减压措施保证喷淋系统的正常运行.从给水工况分析，两种给水工况所形成的剩余水头也不同，因此，选择减压孔板作为喷淋给水系统的减压装置时，其孔口应从上而下逐渐减小，即由孔板所消耗的水头损失，从上至下逐渐递增［2］.另外，由于该类建筑的高位水箱设置位置通常比顶层的最不利喷头高，因而水箱供水时所形成的压力比水泵供水时小，所以喷淋给水系统减压计算原则应以水泵供水工况计算需要减去的压力和孔板型号，再以水箱供水工况进行校核［3］.1.3 水泵供水工况下喷淋泵扬程的计算（1）管道水头损失计算每米管道的水头损失计算式为其中：i为每米管道水头损失（MPa／m）；v 为管道内的平均流速（m／s）；di为管道计算内径（mm），取值按管道内径减1mm 确定.沿程水头损失为其中：h为沿程水头损失（MPa）；l为管道长度（m）.系统所需供水压力计算式为其中：H 为系统所需的水压（MPa）；∑h 为管道的沿程和局部水头损失的累计值（MPa）；湿式报警阀、水流指示器取值0.02 MPa；局部损失采用估算法，为沿程损失的20%计算；Z 为最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口处水平中心线之间的高差（MPa）.（2）流量计算按作用面积法［4］进行系统设计，选用吊顶型喷头，其特性系数为80，喷头处压力为0.1MPa，设计喷水强度为6L／（min·m2），作用面积为160 m2，选定为长方形［5］，长边，短边长为11m.根据建筑顶棚布置要求，房屋的大小，喷头间距的不等，短边变为9.8m.根据实际工程，实际作用面积147 m2，共布置喷头18 只，其布置计算简图如图1所示.图1 庆阳市某煤田基地自动喷水管道水力计算简图（单位：mm）按图1流量计算结果如下：每个喷头的流量为作用面积内的设计秒流量为理论秒流量为设计秒流量是理论秒流量的1.63倍.作用面积内的计算平均喷水强度为此值大于规定要求6L／（min·m2）［1］.在作用面积内，选2个喷头所保护的面积，分别为5.76m2 和7.42m2，其喷水强度为管段的沿程损失为系统所需的水压为1.4 减压孔板的计算减压孔板一般设置于安全信号阀之后，主要是对流体动力减压，当流动水经过减压孔板时由于局部压力损失，在减压孔板处产生水头压力降［6］.减压孔板应符合下列规定［1］：①应设在直径不小于50mm的水平直管段上，前后的长度均不宜小于该管段直径的5倍；②孔口直径不应小于设置管段直径的30%，且不应小于20mm；③应采用不锈钢板材制作.设计按照最高两层（14层，15层）不需要设置减压孔板，首先算出每层需要的喷淋压力，故第n层的喷淋干管需要的压力为［7，8］其中：Hn为n 层的喷淋干管需要的压力（m）；H 为最不利点喷头所需的压力（m）；Hp为第n层到15层喷淋干管的高度差（m）；∑h 为水流从最不利喷头至第n 层的水头损失（包括沿程水头损失和局部损失，局部损失为沿程损失的20%计算）.10～15层由一套湿式报警阀控制，以其减压孔板为计算简例：已知每层的喷淋干管直径DN＝150mm，流量为23.94L／s，根据Q＝（d2／4）×v，得管道中的流速v＝1.36m／s.喷淋干管所需压力为其中：0.08mH2O 为每一层喷淋立管的水头损失，以下类同.需要减去的水压为按照DN＝150mm，直径d＝150mm，△H1＝31.85mH2O，查得孔板直径为43mm.以下几层的计算省略，读者可自行计算.1.5 水箱供水工况下的校核上述计算是按照喷淋水泵由下自上的供水工况进行计算.但是，在火灾初期，喷淋用水是由屋顶水箱自上而下供水，喷淋屋顶稳压系统是按照最不利点能够满足压力要求进行设计.但是，由于减压孔板的存在，压力损失比较多，所以要校核在这种情况下的压力是否满足配水干管的压力.校核计算：已知DN＝150mm，假设5个喷头动作，则流量Q ＝6.65 L／s，查表得，流速v＝0.377m／s，1 000i＝1.85.水箱的底高为48.6 m，13层的喷淋干管的高为42.00m，12层的喷淋干管的高为39.00m，11层的喷淋干管的高为36.00m，10层的喷淋干管的高为33.00m.其中：Hn－d为第n 层的喷淋干管与屋顶水箱高差（m）；Hkk为水流通过第n 层减压孔板的水头损失（m）；Hf为管道沿程水头损失和局部水头损失（m）.减压孔板局部阻力系数为355.49［2］.从上面的数据可以看出，减压孔板所带来的水头损失2.54m 小于高差引起的压力6.60m.2 结论（1）减压孔板的选型应以水泵工况为主，再以水箱工况进行校核，最终确定减压孔板的型号.（2）通过增设减压孔板，使得配水管入口处的压力＜0.40 MPa，延长了消防水泵的寿命，提高了设备的安全运行性.（3）在火灾初期，喷淋系统由屋顶水箱供水时，由于开启的喷头较少，低于与水箱压差，因此，减压孔板的设置并不会使得喷淋干管入口处的压力达不到需要的压力值.【相关文献】［1］GB50084－2001，自动喷水灭火系统设计规范［S］.［2］李杰，赵国才.喷淋系统减压孔板的计算讨论［J］.公用工程设计，2008，（增刊）：38－39. ［3］孔德庆.关于高层建筑消火栓系统减压孔板的计算［J］.中国高新技术企业，2009，16（5）：38－39.［4］王增长，高羽飞，曾雪华.建筑给水排水工程［M］.第5版.北京：中国建筑工业出版社，2005.［5］中国建筑设计研究院给水排水设计手册［M］.第2册.北京：中国建筑工业出版社，2008. ［6］郝秦峰.建筑消防给水减压孔板的设计［J］.消防技术与产品信息，2008，11（5）：17－19. ［7］孔祥瑞，姚兰芳.建筑消防供水系统减压问题的探讨［J］.山东建筑工程学院学报，1998，13（1）：105－107.［8］吴晓瑜.关于减压阀在高层建筑消防给水系统中应用之浅析［J］.广东土木与建筑，1999，27（2）：61－62.。

浅析减压孔板和节流管的减压设计计算与比较【摘要】根据某项目自动喷淋系统水力计算，比较两种减压措施的优劣。

【关键词】自动喷淋灭火系统；减压孔板；节流管；【Abstract】According to the calculation of hydraulic project of automatic sprinkling system,comparison of two kinds of relief measures of quality.【Key words】Sprinkler systems;Decompression orifice plate; Throttle pipe自动喷淋灭火系统，是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施，是应用最广泛、用量最大的自动灭火系统。

根据《自动喷水灭火系统设计规范》要求，使自动喷淋灭火系统充分达到预期灭火效果既要满足最不利点的压力和流量要求，同时又要满足配水管入口的压力平衡。

由于管道局部和沿程水头损失的存在，距离水泵越近，其配水管入口压将越大。

因此，在自动喷淋灭火系统中，减压措施的设计计算和选择显得尤为重要。

在管道中设计减压孔板和节流管，是最为常见的两种减压措施。

减压孔板和节流管减压的适用范围是对流体动力减压，其原理是当流动水经过减压孔板时，由于水头阻力损失，在减压孔板处或节流管处产生水头压力降（水头损失），从而可以降低底层的自动喷淋系统配水管和消火栓的出口压力。

高层建筑由于层数较多，高低层所承受的静水压力不一样，实际出水量相差很大，作用时底层的自动喷水设备和消火栓出水量远远超过顶层的设计流量和设计压力。

若不采取减压措施，将会造成同样的消防水量无法满足火灾持续时间，从而不能有效的起到灭火效果。

减压孔板和节流管相对于减压阀来说，系统比较简单，投资较少，管理方便。

因此本文着重介绍减压孔板和节流管的减压计算方法，减压阀减压不在讨论其中。

1规范对两种减压措施的有关规定《自动喷水灭火系统设计规范》对减压孔板与节流管两种减压措施的相关规定见表1：表1对过水管管径的要求对孔口直径的要求对管长的要求减压孔板应设在直径不小于50mm的水平直管段上孔口直径不应小于设置管段直径的30%，且不应小于20mm 前后管段的长度均不宜小于该管段直径的5倍节流管直径宜按上游管段直径的1/2确定节流管内水的平均流速不应大于20m/s 长度不宜小于1m2设计计算以珠江国际商贸中心中区6~11号楼工程为例，本工程为一类高层，建筑性质公寓式办公楼，本项目采用自动喷淋灭火系统，火灾危险等级地下车库按中危险II级，其消防水泵房位于地下二层，喷淋水泵扬程1.2MPa，流量35L/s，其地下二层喷淋配水管入口压力达到1.1MPa，规范要求不宜大于0.40MPa，远远超过规定值，因此需要采取减压措施。

减压孔板在喷淋系统中的应用针对《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001第8.0.5条规定，“配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。

轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa”，这一要求本文对自动喷淋系统的减压方式做了简单归纳和对比，得出目前适合这一规范的减压方式只有减压孔板，并重点针对减压孔板减压的原理、安装要求及计算选型做了详细的阐述。

标签：喷淋；减压孔板；水头损失随着城市建筑高度的不断增加，建筑顶层自动喷淋系统入口压力越来越大，这就造成了建筑低层喷淋系统入口压力远远大于自身所需的入口压力，根据喷头流量计算公式[1] 可以看出，喷头的出流量受到压力的直接影响，压力过大，单个喷头流量就会随之增加，将导致消防水箱的水量不能满足火灾初期消防用水的要求。

因此，《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001第8.0.5条规定，“配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。

轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa。

这就需要在低层喷淋管道的配水管上设减压措施。

并且在规范第9.3条中，也列出了减压的措施：a、减压孔板；b、节流管；c、减压阀。

这三种减压措施中，减压阀在规范中已明确规定应设在报警阀组入口前，所以不适合配水管道的减压，而节流管由于长度要求不小于1m，对安装空间有一定的要求，并且30°的渐缩角和渐扩角市场也不易采购，因此在实际工程中也很少应用，而减压孔板由于造价低，安装方便，不占用空间，管理方便等优点被广泛应用于自动喷水灭火系统配水管需要减压的场所，本文将重点针对减压孔板进行说明。

1.减压孔板的原理：减压孔板的工作原理是对液体的动压力（不含静压力）进行减压。

高层建筑由于层数较多，高层和低层所承受的静水压力不一样。

出水时，低层的水流动压力比高层的水流动压力大很多。

当水流经过减压孔板时，流速发生突然变化，且在孔板前后产生许多涡流，引起很大的局部水头损失。

谈消防给水设计的优化和改进摘要：本人结合工作实际，就消防给水设计存在的问题进行了分析，并提出了优化和改进办法。

关键词：消防栓；消防给水随着经济发展，建筑行业发展迅速，人民对设计的要求越来越高，特别是消防给水的设计，本文分析了消防给水设计及优化和改进措施，以满足居民的生活，实现综合效益的提升，保证社会稳定。

一、消防给水设计及分析1室外消防给水管网形式a枝状官网枝状管网内，水流从水源地向用户（或消防栓）单一方向流动，可靠性差。

其优点是节约投资、适应性强。

B环状管网在管网和水压相同的条件下流量要比枝状官网约大1.5~2.0倍，优点是可靠性增加2室内消防给水常用供水方式很多：按照压力分：低压供水、高压供水，按照储水方式：稳压罐、高架水箱等，按照环路：开式供水、闭式供水，喷淋系统分为：湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统等等3自动喷水灭火系统3.1组成A水源为高位水箱、消防水池B供水设备C报警阀（检查信号）D管网（输入管、干管、支管、配水管）E喷淋头（花洒、玻璃球式闭式喷头）F报警器（一般与湿式报警阀一起安装于泵房或消控中心内）G控制箱3.2分类通常根据系统中所使用的喷头形式的不同，分为闭式自动喷水灭火系统和开式自动喷水灭火系统。

闭式自动喷水灭火系统包括湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、干湿交替式自动喷水灭火系统、重复启闭预作用自动喷水灭火系统、预作用自动喷水灭火系统。

开式自动喷水灭火系统包括雨淋灭火系统、水喷雾灭火系统、水幕灭火系统。

3.3系统特点：①安全可靠，灭火效率高②系统结构简单，使用、维护方便③适用于民用建筑、公共建筑、工厂、仓库等。

二、消防给水设计存在的问题及改进措施建筑消防给水系统是建筑消防安全最重要的消防设施,最为常见的是室内消火栓系统和自动喷水灭火系统,因灭火成功率高而得到广泛应用,但由于各种原因导致部分消防给水系统设计中存在一些易被忽视的技术问题（1）消防栓系统①消防水池消防水池的有效容量偏小。

消防减压孔板安装方法消防减压孔板安装是消防系统中重要的组成部分，它能够起到减压作用，保证消防系统正常运行。

下面是一篇关于消防减压孔板安装方法的1200字以上的中文回答。

一、消防减压孔板的选择在进行消防减压孔板的安装之前，我们首先需要选择合适的消防减压孔板。

消防减压孔板的选择需要考虑以下几个因素：1. 材料：消防减压孔板的材料需要具有耐高温、耐腐蚀的特点，一般选择不锈钢、铸铁等材料。

2. 大小：消防减压孔板的大小应根据实际需要进行选择，一般根据管道的直径、流量等参数来确定。

3. 压力：消防减压孔板的工作压力一般根据消防系统的设计要求来确定，要保证消防系统的正常运行。

二、消防减压孔板的安装步骤1. 准备工作：在进行消防减压孔板的安装之前，需要对工作区域进行清理，并确保安全。

同时，根据实际需要，准备好所需的工具和材料。

2. 测量设计：根据消防设计图纸和实际需要，进行测量，确定减压孔板的安装位置和尺寸。

3. 安装固定架：根据测量结果，在减压孔板安装位置上安装固定架，固定架的安装要求牢固可靠，能够承受减压孔板的重量和压力。

4. 安装减压孔板：将减压孔板放置在固定架上，通过螺栓等方式进行固定。

在固定的过程中，要注意减压孔板的方向与管道的流向一致，以确保减压孔板的正常工作。

5. 连接管道：根据减压孔板的安装位置和实际需要，进行管道的连接。

管道的连接要求牢固可靠，避免漏水和漏气现象的发生。

6. 检查测试：在进行消防减压孔板的安装之后，需要进行检查和测试，确保减压孔板的性能符合要求。

可以通过压力测试、流量测试等方式进行检测，检查是否存在漏水、堵塞等问题。

7. 定期维护：减压孔板的安装完成之后，需要进行定期的维护和保养。

清洁减压孔板和固定架，检查螺栓等连接件是否松动，以保证减压孔板的正常工作。

通过以上的步骤，我们可以完成消防减压孔板的安装工作。

在进行安装的过程中，要注意保证工作安全，按照设计要求和操作规范进行施工。

消 火 栓 管道内径 流量 型 号 ;5/" ;5./ 2 (( 3 /6 .28 9 :3 #! #% #.
孔板孔径 2 (( 3 #!" !% !. !6"
板阻力系数 ! 在 @、A 和流量一定时，可以近似看作一个常 数， 同时给出了消火栓口最大水压的建议值。 本文得到了安徽省建筑设计研究院副总、教授级高工 胡世权同志的悉心指导， 在此表示衷心的感谢。
图! 减压孔板示意图
$ ; "4 @ #:$&（ ， ，% ） #:= = 压差 "4 等于孔板前后静水压强差 "I 乘以一个系数 ’， 即： "4 @ ’("I 则： "I @ )@
$ ! $ ; @ ): #:$&（ ， ，% ） (’ #:= = $J
设段面 6 % 6 处，流体未受到孔板的影响，流束即面 , % , 处为止， 由于受边界条件的制约， 流线收缩， 边缘的流 体向管中心加速， 致使流束断面逐渐减小， 流速随之增加， 压强 则相应降低。 至段面 , % , 处流速最大， 压强最低。 过此段面以 后， 流束断面又逐渐扩展。并在孔板前后形成漩涡， 由于水流 的粘滞作用， 漩涡经过一段距离后便会逐渐消失。 在段面 7 % 7 以后， 流束扩大至整个断面， 又与管中心线平行， 压强逐渐升到 最大值。综上所述， 水流通过孔板时流速重新分布， 在孔板前 后形成漩涡， 这些漩涡的形成、 运动和分裂， 摩擦力做功， 从而
可见消火栓正常使用时， 均在阻力平方区， 在管径和孔板孔径 一定时孔板阻力系数 ! 可以近似看成一个常数。有关的试验 测数据亦证明了这一点。 图 ! 为孔板实测局部阻力系数 ! 与雷 诺数 &’ 的关系。
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减压孔板作用品牌金龙型号DN150 外经205mm 材质不锈钢用途消防产品名称：减压孔板产品说明：一、原理和适用范围: ZSPB系列法兰专用减压孔板分直口型和倒角扩口型二种,主要工作原理是对流体动力减压,当流动水经过减压孔板时由于局部阻力损失，在减压孔板处产生水头压力降（水头损失H）。

从而可以降低底层的自动喷水灭火设备和消火栓的出口压力及出口流量。

高层建筑由于层数较多，高低层所承受的静水压力不一样，实际出水量相差很大，作用时底层的自动喷水设备和消火栓出水量，远远超过顶层的设计流量。

减压孔板相对于减压阀来说，系统比较简单，投资较少，管理方便。

但减压孔板只能减动压，不能减静压，且下游的压力随上游压力和流量而变，不够稳定。

另外，减压孔板容易堵塞,可以在水质较好和供水压力较稳定的情况下采用。

消防给水系统中所用的减压孔板均为标准孔板，这种孔板单侧倒角，即孔口在水流进口方向是圆柱形，在水流出口方向是扩散圆锥形,孔板两面设有止泻槽,增加与垫圈的磨擦力,孔板要求加工精度高，安装有方向性，为了使加工、安装简便易行，我们试验改用孔板为直通孔、不倒角，用3mm厚的不锈钢板加工而成(如图2所示)，并将在国标图中推荐使用此类孔板. 自动喷水灭火系统设计规范gb 50084—2001二.减压孔板应符合下列规定：1 应设在直径不小于5omm的水平直管段上，前后管段的长度均不宜小于该管段直径的5倍；2 孔口直径不应小于设置管段直径的3o％，且不应小于20mm；3 应采用3mm以上厚度不锈钢板材制作。

（1）为克服喷水不均匀性所设置的减压装置宜采用减压孔板，不宜采用减压阀。

由于减压阀需要在阀前加设过滤器，因此只适合用在湿式报警阀前对喷淋系统进行竖向分区的减压；（2）减压孔板主要用来克服由几何高差和喷淋立管水头损失造成的喷淋系统竖向的喷水不均匀性，其位置设在各层配水管或配水干管的起点端，一般设在安全信号阀之后；（3）配水支管上不宜设置减压孔板。

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!水・电・暖通・空调 !
孔板的减压原理及孔径计算的探讨
"吴常军
内容提要
本文分析了孔板的减压原理；并利用量纲分析理
产生较大的能量损失， 这便是孔板减压的原理。 三、 利用量纲分析理论—— — ! 定理推导孔板水头损失计算 公式 假设有一物理过程函数式中包括有 8 个物理 ! 定理： “ 量， 其中 9 个量具有基本量纲， 则此函数式可以用 8 % 9 个无 量纲所组成的函数式来表示。 ” 令水流通过孔板前后的压差为 "4， 水管中 如图 * ! / 所示： 流速为 :， 水管管径为 ;， 水流通过孔板时流速为 <， 孔板孔径 为 =， 液体密度为 #， 动力粘滞系数为 $， 孔板切角 %， 则水流通 过孔板的函数关系式可以写成： > * "4? :? $? #? ;? =? <? %? / @ " *!/ 在这 A 个变量中， 任选 # 个独立变量作为基本变量， 如选 #， :， B CE % ! D 和 B C D ， 这三者的量纲分别为 B 3C % # D ， 它们之间是互 =， 相独立的， 则根据 ! 定理可得： "4 @! #5!:5$=5# B 3C % ! E % $ D @ B 3C % # D 5! B CE % ! D 5$ B C D 5# 将上式写成量纲关系式： 解得： 5! @ !? 5$ @ $? 5# @ " 所以： !- @ F! @ "4 #:$ ; = 同理可得： !& @ F$ @ < : $ #:=
管中水流雷诺数 &’ * 7, % = #" ，其值均较临界雷诺数大得多，
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１ 前 言
消 防给水 系统是高层 建筑消 防系统 的基 本组成 ， 具有 高 水 耗和高水 压的特点 ， 它的安全可靠 性直接影 响到高层建 筑 消 防灭火安 全 。高层 建筑消 防给水系统超 压 ， 不 仅造成水 资 源 的浪 费 ， 更严重 的威胁 到消防供水的安全可靠性 ， 继而危害 人 民群众 的生命 财产安全 。虽然现行消 防规 范关 于消防给水 系统如何 防止超压做 了各种规定 ， 但 是作者发现 ， 在实际设 计 过程 中 ， 很多设计人员对 规范的理解及运用存在一定困惑 ， 且 对 于很 多理论 性条文 如何与具体项 目结合 还有一些 困难 ， 因 此本 文就规 范相关条 文中 ， 消防给水 系统竖 向分 区及消火 栓 栓 口减压 问题 与措施进 行 了分析探讨 与归 纳总结 ， 以便各 位 同行 （ 尤其是新进人员 ） 在 日后的设计 工作 中进行参考运用。
套 以保 证 消 防初 期 系 统用 水 量 及 水 压 （ 系 统 损 失 忽 略不 计） 。Ｇ Ｂ ５ ０ ９ ７ ４ －２ ０ １ ４ 根 据《 消 防给水及消火栓系统技术规 范》 ７ ． ４ ． １ ２ ． ２ 条， 高层住宅 消防水 枪充实水柱按 １ ３ ｍ计算 ， 按 国 标 图集 Ｇ Ｂ ９ ８ Ｓ ２ ０ ５ 选择增 压稳 压设备 ， 其型号为 Ｚ Ｗ（ Ｌ ） 一 Ｉ — ｘ 一 １ ３ ， 最不 利点 消 防压力 为 ０ ． ２ ２ Ｍ Ｐ ａ （ ￣ ＇ ０ ． ０ ７ Ｍ Ｐ ａ ） ， 稳 压泵停 泵压 力 ： ＝ ０ ． ３ ７ ＭＰ ａ ， 则系统最低处消火栓栓 口的静压 Ｈ ＝ （ ２ ５ ｘ ２ ． ９ ＋ （ ２ ． ９ — １ ． １ ） ＋ Ｏ ． ５ ） ｘ ０ ． ０ １ ＋ ０ ． ３ ７ ＝ １ ． １ １ ＭＰ ａ ＞１ ． ０ Ｍ Ｐ ａ 。因此 ， 该 住宅 内消火栓给水 系统必须进行竖向分 区， 且分两个区即可。 ③ 自动喷水灭火系统 中报警 阀和 喷头 的工作压力是指报 警 阀、 喷头等设施在额定工作状态下的承受压力 ， 而不是设施 的承压 能力 。即报警 阀和 喷头的工作压力 ， 在利用 水泵压力 直接供水 时 ， 宜按工作压力 （ 即水泵零流量时的扬程 ） 计算 。

消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014 2014-01-19发布2014-10-01实施目录1总则 (2)2术语和符号 (3)2.1术语 (3)2.2符号 (4)3基本参数 (6)3.1一般规定 (6)3.2市政消防给水设计流量 (7)3.3建筑物室外消火栓设计流量 (7)3.4构筑物消防给水设计流量 (8)3.5室内消火栓设计流量 (17)3.6消防用水量 (18)4消防水源 (21)4.1一般规定 (21)4.2市政给水 (22)4.3消防水池 (22)4.4天然水源 (25)5供水设施 (25)5.1消防水泵 (25)5.2高位消防水箱 (30)5.3稳压泵 (31)5.4消防水泵接合器 (32)5.5消防水泵房 (33)6给水形式 (36)6.1一般规定 (36)6.2分区供水 (40)7消火栓系统 (41)7.1系统选择 (41)7.2市政消火栓 (42)7.3室外消火栓 (43)7.4室内消火栓 (45)8管网 (49)8.1一般规定 (49)8.2管道设计 (50)8.3阀门及其他 (53)9消防排水 (54)9.1一般规定 (54)9.2消防排水 (54)9.3测试排水 (55)10水力计算 (55)10.1水力计算 (55)10.2消火栓 (59)10.3减压计算 (59)11控制与操作 (61)12施工 (64)12.1一般规定 (64)12.2进场检验 (65)12.3施工 (69)12.4试压和冲洗 (82)13系统调试与验收 (85)13.1系统调试 (85)13.2系统验收 (90)14维护管理 (95)附录A消防给水及消火栓系统分部、分项工程划分 (97)附录B施工现场质量管理检查记录 (98)附录C消防给水及消火栓系统施工过程质量检查记录 (99)附录D消防给水及消火栓系统工程质量控制资料检查记录 (104)附录E消防给水及消火栓系统工程验收记录 (105)附录F消防给水及消火栓系统验收缺陷项目划分 (106)附录G消防给水及消火栓系统维护管理工作检查项目 (107)1总则1.0.1为了合理设计消防给水及消火栓系统，保障施工质量，规范验收和维护管理，减少火灾危害，保护人身和财产安全，制定本规范。