消防水力计算表
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第3章建筑消防系统3.2消火栓给水系统的水力计算3.2消火栓给水系统的水力计算消火栓给水系统水力计算的主要任务是根据规范规定的消防用水量及要求使用的水枪数量和水压确定管网的管径,系统所需的水压,水池、水箱的容积和水泵的型号等。
我国规范规定的各种建筑物消防用水量及要求同时使用的水枪数量可查表3-4、表3-5。
3.2.1消火栓口所需的水压kd q xh H h H H ++=消火栓口所需的水压按下列公式计算式中H xh ——消火栓口的水压,kPa ;H q ——水枪喷嘴处的压力,kPa ;h d ——水带的水头损失,kPa ;H k ——消火栓栓口水头损失,按20 kPa 计算。
gv H q 22=f f f q H gv d K H H H ⋅⋅=-=∆221理想的射流高度(即不考虑空气对射流的阻力)为:式中υ——水流在喷嘴口处的流速,m/s ;g ——重力加速度,m/s 2;实际射流对空气的阻力为:式中a f ——实验系数=1.19+80(0.01·H m )4,可查表3-7。
水枪喷嘴处的压力与充实水柱高度的关系为:水枪在使用时常倾斜45°~60°角,由试验得知充实水柱长度几乎与倾角无关,在计算时充实水柱长度与充实水柱高度可视为相等。
mf f H a H =m f m f q H a H a H ⋅⋅-⨯⋅=ϕ110K Pa水枪充实水柱高度H m 与垂直射流高度H f 的关系式由下列公式表示:式中q xh ——水枪的射流量,L/s ;μ——孔口流量系统,采用;B ——水枪水流特性系数,与水枪喷嘴口径有关,可查表3-8;式中q d ——水带水头损失,kPa ;L d ——水带长度,m ;A Z ——水带阻力系数,见表3-10。
qxh BH q =102⨯⋅=xhd z d q L A h 水带水头损失应按下列公式计算:水枪射出流量与喷嘴压力之间的关系可用下列公式计算:3.2.2消防水池、水箱的贮存容积1.消防贮水池的消防贮存水量应按下式确定:()xL f f T Q Q V ⋅-=6.3式中V f ——消防水池贮存消防水量,m 3;Q f ——室内消防用水量与室外给水管网不能保证的室外消防用水量之和,L/s ;Q L ——市政管网可连续补充的水量,L/s ;T x ——火灾延续时间,h ;详见附表3-1。
消防水泵复核计算书格式实例××××项目-消防设备复核计算裙房室内消火栓系统加压水泵组FSBP-PB-B1-01 & 02扬程复核一、设备信息位置B1层数量2台(1用1备)原始参数Q=sH=95m N=55Kw设备编号FSBP-PB-B1-01 & 02其他裙房室内消火栓系统加压水泵组二、计算草图三、计算表格85.187.485.1105pjhq d c i --=四、复核结果裙房室内消火栓系统加压水泵组FSBP-PB-B1-01 & 02扬程满足使用要求。
××××项目-消防设备复核计算裙房室内自动喷水灭火系统加压水泵组SPBP-PB-B1-01 & 02扬程复核一、设备信息位置B1层数量2台(1用1备)原始参数Q=30L/s H=95 N=45w设备编号SPBP-PB-B1-01 & 02其他裙房室内自动喷水灭火系统加压水泵组二、计算草图三、计算表格计算原理参照《自动喷水灭火系统设计规范GB 50084-2001》(2005年版) 基本计算公式: 1、喷头流量:P K q 10=式中:q -- 喷头处节点流量,L/minP -- 喷头处水压(喷头工作压力)MPa K -- 喷头流量系数 2、流速V :2π4jxh D q v = 式中:Q -- 管段流量L/sDj --管道的计算内径(m ) 3、水力坡降:3.1200107.0j d v i =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1mm 确定 4、沿程水头损失:Li h ×=沿程 式中:L -- 管段长度m5、局部损失(采用当量长度法):Li h ×=局部(当量)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) 6、总损失:沿程局部h h h += 7、终点压力:h h h n n +=+115-161508016-171508017-1815080计算结果:所选作用面积:平方米总流量: L/s平均喷水强度: L/min.平方米入口压力: 米水柱水流指示器之前的管道沿程阻力计算如下:喷淋系统系统水力计算(最不利管路)前节点后节点管段编号设备扬程(m)流量公称直径计算内径流速水力坡降管段长度沿程水阻95l / s mm mm m / s1000 i m m 141--4200253454--5150总计Z=最不利点与引入管的标高差(m)(喷淋离地面高度3m,水泵出水口离地高度)∑h=最不利配水点的沿程、局部水头损失之和(m)Z m∑h m根据自动喷水灭火系统设计规范GB 50084—2001(2005 年版)规范:水泵扬程或系统入口的供水压力应按下式计算:H=+(4+2)++=米>95米四、复核结果裙房室内自动喷水灭火系统加压水泵组SPBP-PB-B1-01 & 02扬程不满足使用要求。
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。
进行消火栓给水系统水力计算包括了流量和压力的计算,计算前提首先是建立在满足规范要求的基础上进行,规范对建筑灭火主要规定了2条,一条是同时使用水枪支数,一条是每支水枪最小流量。
(一)流量计算:现分析流量计算步骤及程序如下:一、首先分析在满足同时使用水枪支数条件下的充实水柱计算:1、查建筑防火规范:第8.5.2条-室内消火栓用水量应根据同时使用水枪数量和充实水柱长度,由计算决定(可见不是纯粹查表得来的),但不应小于表8.5.2的规定(可见查表所得为规定的最小值,并不一定就是适合你手上建筑的正确值,如果经计算所得你的消火栓用水量大于表格内对应的消防水量,则应取较大的计算值)。
2、计算室内消火栓用水量的已知条件:同时使用水枪数量(可查表得到,一般为2支);未知条件:充实水柱长度3、如何来计算充实水柱长度?水枪充实水柱概念:水枪向上垂直射流,在26mm~38mm直径圆断面内、包含全部水量75%~90%的密实水柱长度称为充实水柱长度,以Hm表示(一般控制在7米~15米范围内)。
那么建筑所需充实水柱高度该如何来计算呢?对一定层高h的建筑来说,它所要求的消防要求是:当水柱的倾角控制在45~60度范围时可以喷到天花板上(上层楼板),如图所示:Hm=(h-1)/sina,这个公式在很多规范及教材中都出现过。
这里我们取a=45度,Hm=√2(h-1)接下来,我们做一个统计,对由于Hm在7米~15米之间,我们来计算建筑层高控制在多少。
当Hm=7时,h=5.95米,意味着当h小于5.95米时,Hm仍取7米;当Hm=15时,h=11.6米,意味着当h大于11.6米时,Hm超过15米,需选择其他灭火方式,消火栓系统不适用;二、现在在满足了建筑防火规范要求的同时使用水枪支数的前提下给出了充实水柱的计算方法,接下来我们要校核,以上得出的充实水柱是否可以满足规范要求的每支水枪最小流量的要求呢?如果在该充实水柱条件下能同时满足规范要求的(1、同时使用水枪支数;2、每支水枪最小流量;)2个要求,那么这个充实水柱高度是正确的。
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+mqe +mwe=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。
消防水■计算消防用水量的计算需要考虑以下几个因素:1 .建筑物的类型和面积:不同类型和面积的建筑物需要的消防用水量不同。
2 .火灾等级:火灾等级越高,需要的消防用水量越大。
3 .水源供应能力:消防用水量需要与水源供应能力相匹配,否则会导致消防救援失败。
4 .消防设备和管道的规格和数量:消防设备和管道的规格和数量越多,可以提供的消防用水量也越大。
5 .消防水压:消防水压越高,可以提供的消防用水量也越大。
一般来说,消防用水量的计算公式为:消防用水量=建筑物面积X火灾等级系数×用水时间÷消防水压。
其中,火灾等级系数是根据建筑物类型和火灾等级确定的系数,用水时间一般为2小时,消防水压需要根据实际情况测量得出。
一个建筑或构筑物的室外用水同时与室内用水开启使用,消防用水量为二者之和。
当一个系统防护多个建筑或构筑物时,需要以各建筑或构筑物为单位分别计算消防用水量,取其中的最大者为消防系统的用水量。
室内一个防护对象或防护区的消防用水量为消火栓用水、自动灭火用水、水幕或冷却分隔用水之和(三者同时开启卜当室内有多个防护对象或防护区时,需要以各防护对象或防护区为单位分别计算消防用水量,取其中的最大者为建筑物的室内消防用水量。
注意这不等同于室内消火栓最大用水量、自动灭火最大用水量、防火分隔或冷却最大用水量的叠加。
自动灭火系统包括自动喷水灭火、水喷雾灭火、自动消防水炮灭火等系统,一个防护对象或防护区的自动灭火系统的用水量按其中用水量最大的一个系统确定。
B 消火枪用水E1:RAe1动弟防水京灭火条蝌用水―B 将火坂珑嘉冷却泰毓用水室内消防用水量计算举例注:消防用水量取VA 、VB 中较大值。
提示:1 .各系统设汁流量应按各系统的技术规范确定。
消火栓系统设计流量可查表确定。
2 .按不同功能区分别确定同时开启的系统,并计算水量,取不同功能区用水量最大者作为消防用水量。
3 .1.5市政消火栓或消防车从消防水池吸水向建筑供应室外消防给水时,应符合下列规定:供消防车吸水的室外消防水池的每个取水口宜按一个室外消火栓计算,且其茜衣对象或防于区Ii1111I11111I111I IIII11iIIIII-卜1防产区A -11U-UA 浦涛用水★3III ▲清火检用水∙V N JJ1A 自动/洒系统用水量丫.;_一1一一保护半径不应大于15Om;距建筑外缘5m~150m的市政消火栓可计入建筑室外消火栓的数量,但当为消防水泵接合器供水时,距建筑外缘5m~40m的市政消火栓可计入建筑室外消火栓的数量;当市政给水管网为环状时,符合本条上述内容的室外消火栓出流量宜计入建筑室外消火栓设计流量;但当市政给水管网为枝状时,计入建筑的室外消火栓设计流量不宜超过一个市政消火栓的出流量。
自动喷淋系统计算1、设计数据设计喷水强度qp=6L/min·m 2,计算作用面积160m 2,最不利点喷头出口压力p=50kpa.。
室内最高温度40℃,采用68℃温级玻璃球吊顶型(或边墙型)d=15闭式喷头。
一个喷头的最大保护面积为12.5m 2。
布置在电梯前的走廊上。
在走廊上单排设置喷头,其实际的作用面积为22.5m 2轻危险级、中级场所中配水支管2、流量计算(1)理论设计流量:s L m L Q /1660160min /62=⨯•=(2)一个放火分区的实际作用面积的计流量:s L m L q /25.2605.22m in /62=⨯•=3、喷头布置的间距计算:(1)一个喷头最大保护半径,A=12.5m 2 R=14.35.12=1.9m (2)走廊最宽为1.5m ,所以b=0.75m 喷头的最大间距为:S=222b R -=2275.09.12-=3.4m (3)喷头的个数: n=S L =54.32.16≈个 4、水力计算最不利层自喷各支管段的计算根据图2--21最不利层喷头计算图图2—2(1)各支管段的流量计算:①a 处的喷头出水量;/94.050133.0S L H k q a a === a-b 管采用DN=25mm ,A=0.4367h a-b =210b a ALq -=294.04.34367.010⨯⨯⨯=13.1Kpa Hb=Ha+ha-b=50+13.1=63.1Kpa②b 处的喷头出水量;/06.11.63133.0S L H k q b b === q b-c =q a +q b =0.94+1.06=2.00L/S b-c 管采用DN=32mm ,A=0.09386h b-c =210c b ALq -=200.24.309386.010⨯⨯⨯=12.76Kpa H c = H b +H b-c =63.1+12.76=75.86Kpa③c 处的喷头出水量;/16.186.75133.0S L H k q c c ===④其它喷头都以上面一样算,为了计算简便以表格的形式。
消火栓水力计算该建筑物长宽高分别为39。
5m ,36。
4m,94.9m ,根据要求,消火栓间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达,采用串联分区的消防给水方式。
一.低区消火栓水力计算 (1) 低区消火栓布置水带长度取20m ,展开弯折系数C 取0。
85,则消火栓的保护半径为d R C L h =⋅+= 0.8520320⨯+=(h 取3m)消火栓采用双排布置,其间距为S ≤据此,在各层布置消火栓位置及个数如各层平面图所示. (2)水枪水嘴处所需水压计算查表得,水枪喷嘴口直径选19mm ,水枪系数ϕ值为0.0097,充实水柱长度m H 要求不小于13m ,选m H =13m ,水枪实验系数f ∂值为1.22,水枪喷嘴处所需水压为()()21 1.221310.0097 1.221318.74187.4q m m H f H f H mH o KPa ϕ=∂⋅÷-⋅∂⋅=⨯÷-⨯⨯== (3)水枪喷嘴得出流量计算喷口直径19mm 的水枪水流特性系数B 为1。
5775.44xh q ===L/s (4)水带阻力计算19mm 水枪配备65mm 水带,衬胶水带阻力较小,本工程选用衬胶水带,查表知65mm 水带的阻力系数z A 为0.00172,水带阻力损失为220.0017220 5.44 1.02d z d xh h A L q m =⋅⋅=⨯⨯=(5)消火栓口所需水压计算 消火栓口所需水压为()218.74 1.02221.76217.62xh q d k k H H h H mH o KPa H m =++=++===(6)校核设置的消防贮水高位水箱最低水位高程28。
00m ,最不利点消火栓栓口高程20。
60m ,则最不利点消火栓栓口的静水压力为28.00-20.60=7。
42mH o =74Kpa 〉50Kpa,按《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95第7。