自动喷水灭火系统水力计算及配水管径分析

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。

自动喷水灭火系统喷淋管径所带喷头数目探讨 自动喷水灭火系统喷淋管径所带喷头数目探讨甄俊梁摘要：：本文主要从设计的角度，给合《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001) (以下简称《喷 摘要规》)对《喷规》8.0.7条提出自己分析、探讨，供专家、同行批评、指正。

关键字：自动喷水 流量 水力计算 管径在工程施工与设计交流中,笔者发现许多同行对《喷规》8.0.7的理解各一,许多同行包括消防建审或审图中心的同行都简单的认为对于轻中危险级来说喷头数超过64个管径就要大于DN100,要用DN125或DN150,与他们探讨都说规范是这样规定的,不能违背规范规定；对此笔者提出自己的看法与分析,供各位专家、同行批评、指正。

《喷规》8.0.7 条规定轻危险级、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数，不应超过表8.0.7的规定。

表8.0.7 轻危险级、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数公称直径（mm）控制的标准喷头数（只）轻危险级 中危险级25 1 132 3 340 5 450 10 865 18 1280 48 32100 - 64 同时《喷规》8.0.5规定:管道的直径应经水力计算确定。

只有经过水力计算确定的管径,才能做到既合理、又经济。

对于轻、中危险喷淋设计参数《喷规》5.0.1 规定 民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数不应低于表5.0.1的规定。

净空高度 喷水强度 作用面积 火灾危险等级(m)(L/min.㎡)(㎡)轻危险级 4I 级 6 中危险级Ⅱ级 8 160I 级 12 严重危险级 Ⅱ级≤ 816260由上表可得, 按中危险级II 级计算流量为不低于Q=8×160÷60=21.33L/S 《喷规》9.1.3 系统的设计流量，应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定：（9.1.3）式中 Qs——系统设计流量(L/s）；q i ——最不利点处作用面积内各喷头节点的流量(L/min)；n——最不利点处作用面积内的喷头数。

厂房高大空间场所自动喷水灭火系统设计分析摘要：为切实提升当前厂房高大空间的安全性，满足当前企业厂房建设需求，最大限度的提升厂房使用期间的消防安全水平，帮助企业规避消防安全风险，促进企业的健康平稳发展。

本文将对厂房高大空间场所自动喷水灭火系统设计进行分析，以供参考与借鉴。

关键词：高大空间；自动喷水灭火系统；系统设计；喷头引言：随着经济的发展与社会的进步，各企业的经济发展水平也随之得到了全面的提升，其厂房建筑规模也在不断的扩大，但是随之而来的消防安全问题，却严重的影响着当前企业的发展质量。

因此，为切实保证企业发展安全，在对企业厂房进行建设过程中，需对其自动喷水灭火系统进行全面的设计，使其可以有效的对厂房中的火源以及异常温度等危险情况进行处理，最大限度的保障当前企业的生产经营安全，促及企业的健康安全发展。

一、喷头甄选笔者曾于2020年9月至2021年11月参与华测导航新建厂房建设项目，笔者在该项目中担任消防及通风工程安装项目负责人，本次工程规模：占地面积31219平方米，总建筑面积为80068.21平方米。

其中<<华测导航厂房建设项目消防及通风工程>>安装项目主要涵盖自动火灾报警系统、自动喷水灭火系统、消防栓系统、防排烟系统以及防火卷帘门系统等诸多项目。

同年7月至次年11月任优刻得数据中心新建厂房项目的消防承包工程负责人，工程规模：占地面积27997平方米，总建筑面积为54380.2平方米。

对工程中的一系列消防系统以及设备的安装与调试工作进行负责。

后于2022年2月至2022年3月担任华测导航新建厂房项目消防改造工程项目负责人，对其自动火灾报警系统、自动喷水灭火系统、消火栓系统、防排烟系统、气体灭火系统等消防设施进行改造。

为切实提升做好厂房高大空间场所自动喷水灭火系统设计工作，笔者将以自身的工作经历为例，对实际的系统设计进行详实的分析，以期对有关人员提供参考与建议[1]。

根据行业标准及国家规定，在选择厂房高大空间场所的自动喷水灭火系统喷头时，应根据设计参数要求，确保喷头的流量系数k≥115，或者k = 161，以确保覆盖面积足够大，流量系数K≥115，流量系数K=161，以及其他特殊应用喷头，以确保喷头的有效性和可靠性，从而达到最佳的灭火效果。

建筑消火栓给水自动喷水灭火系统水力计算及布置消防给水系统是建筑物的重要组成部分之一，它提供了火灾时的紧急灭火和人员疏散所需的灭火水源。

消火栓给水系统和自动喷水灭火系统是常用的两种方式。

在对消火栓给水及自动喷水灭火系统进行水力计算和布置时，需要注意以下几个方面：1.消火栓给水系统的水力计算：消火栓给水系统是通过消防给水泵将水源输送至消火栓，供消防人员使用消防水枪进行灭火。

水力计算的主要目的是确定泵的容量和增压高度。

消火栓给水系统的最小出口压力应满足消防水枪的需求，并根据建筑物的高度、水源的供水压力、管道的水泵、消防水带的长度和水流速度等参数进行计算。

水力计算的公式如下：p = p0 + ρgh + Δp其中，p为所需出口压力，p0为环境压力，ρ为水的密度，g为重力加速度，h为高度差，Δp为水流阻力造成的压力损失。

2.自动喷水灭火系统的水力计算：自动喷水灭火系统主要是通过水源和喷头进行灭火。

水力计算的目的是确定泵的容量和管道的尺寸。

自动喷水灭火系统的水泵应能提供足够的压力和流量，以确保火灾发生后能够及时提供足够的灭火水量。

水力计算的参数包括建筑物的高度、水源的供水压力、管道的长度和管径、总管的压力损失、水流速度、喷头的数量和喷头间距等。

3.消火栓给水、自动喷水灭火系统的布置：消火栓给水系统的布置应根据建筑物的类型、使用性质、火灾危险程度和建筑结构等因素进行合理的选择和布置。

消火栓应设置在易于人员疏散的位置，水源与泵房的位置应尽可能靠近，且供水管道应有足够的容量和增压能力。

自动喷水灭火系统的布置应根据建筑物的功能区域和火灾危险性进行合理的选择和布置。

关键区域如电气设备间、油库、仓库等应设置自动喷水灭火系统，并且喷头的数量和间距应满足灭火水量的要求。

总之，消火栓给水、自动喷水灭火系统的水力计算和布置需要综合考虑建筑物的特点和需求，以确保系统能够有效地提供灭火水源，保障人员的生命安全和建筑物的财产安全。

给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s，不宜大于2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。

2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。

3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。

自动喷水灭火系统（Automatic Sprinkler System，简称ASS）是一种常见的火灾防护自动喷水灭火系统（Automatic Sprinkler System，简称ASS）是一种常见的火灾防护设备，其工作原理是通过管道系统将水均匀地喷洒到火源上，以达到灭火的目的。

在设计和安装自动喷水灭火系统时，需要对管道的水力进行计算，以确保系统的有效性和安全性。

以下是一些常见的管道水力计算方法：1. 流量计算：流量是衡量水流速度的物理量，通常用立方米/小时（m³/h）表示。

在自动喷水灭火系统中，流量的计算需要考虑火灾的类型、火源的大小、管道的长度和直径等因素。

一般来说，流量的计算公式为Q=AV，其中Q是流量，A是管道的横截面积，V是水流速度。

2. 压力损失计算：在水流通过管道时，由于摩擦力和局部阻力的作用，水流的速度会减小，这就是压力损失。

在自动喷水灭火系统中，压力损失的计算需要考虑管道的长度、直径、材料和水流速度等因素。

一般来说，压力损失的计算公式为ΔP=fL/D，其中ΔP是压力损失，f 是摩擦因子，L是管道的长度，D是管道的直径。

3. 扬程计算：扬程是衡量水流能量的物理量，通常用米（m）表示。

在自动喷水灭火系统中，扬程的计算需要考虑水源的高度、管道的长度和直径、流量和压力损失等因素。

一般来说，扬程的计算公式为H=ΔP+ρgh+v²/2g，其中H是扬程，ΔP是压力损失，ρ是水的密度，g是重力加速度，h是水源的高度，v是水流速度。

4. 水泵选择：在自动喷水灭火系统中，水泵的选择需要考虑流量、扬程、效率和功率等因素。

一般来说，水泵的流量应大于系统的最大流量，扬程应大于系统的最大扬程，效率应尽可能高，功率应满足系统的需求。

5. 管道布局设计：在自动喷水灭火系统中，管道的布局设计需要考虑火源的位置、水源的位置、管道的长度和直径、流量和压力损失等因素。

一般来说，管道应尽可能短，直径应尽可能大，流量和压力损失应尽可能小。

第六章自动喷水灭火系统6－1 概述自动喷水灭火系统是一种能自动作用喷水灭火，同时发出火警信号的消防给水系统。

自动喷水灭火系统多设在火灾危险性较大，起火蔓延很快的场所，以与对消防要求较高的建筑物或个别房间，如商场、高层建筑等和大剧院舞台等部位。

一般由消防供水水源、消防供水设备、喷头、消防管网、报警阀、火灾控制器与火灾探测报警控制系统组成。

按喷头平时开阀情况分为闭式和开式两类。

属于闭式的有湿式系统、干式系统、预作用式系统、快速反响系统与自动循环启闭系统等。

属于开式的有水幕系统和雨淋系统。

6－2 闭式自动喷水灭火系统工作原理与主要组成一、闭式自动喷水灭火系统工作原理1、湿式自动喷水灭火系统通常由闭式喷头、湿式报警阀、管网供水设备与供水水源等组成，其系统在报警阀前后管道内始终充满压力水。

适用于布置在温度不低于4℃和不高于70℃的建筑物内，喷头向上向下安装均可。

2、干式自动喷水灭系统由闭式喷头、管道系统、干式报警阀、干式报警控制装置、充气装置、排气设备与供水设施等组成。

适用于布置在环境温度低于低于4℃和高于70℃的建筑物、构筑物内。

喷头宜向上设置。

如果在干式报警阀处的降压过程，使之快速启动，缩短排气时间。

干式自动喷水灭火系统为喷头常闭的灭火系统。

管网中平时不充水，充满有空气或氮气。

当建筑物发生火灾点火温度到达开启闭式喷头时，喷头开启，排气、充水、灭火。

该系统灭火时，需先排气故喷头出水灭火不如湿式系统与时。

但管网中平时不充水，对建筑物装饰无影响，对环境温度也无要求，适用于采暖期长而建筑内无采暖的场所。

3、预作用自动喷水灭火系统由闭式喷头、预作用阀门、管网、报警装置、供水设施、火灾控制器与控制系统组成。

该系统中，干式报警阀之后的管道平时充满压缩气体〔即平时为干式〕，当发生火灾时，与喷头安装在一起的火灾控制器，首先探出火灾并发出声响报警信号，控制器再将报警信号作声光显示的同时，开启报警阀，使消防水进入管网，并在不大于3min的时间内完成管网充水过程〔即变为湿式〕，同时进展火灾初期报警。

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。

增大配水管径对自动喷水灭火系统的影响分析摘要：本文分析了增大自动喷水灭火的配水管管径，自动喷水灭火系统的设计流量、供水压力、水泵及配套消防水池有效容积的变化情况，并从工程造价方面进行了详细的比较，提出了一种新的自动喷水灭火系统的设计方案，对一些先天条件受限制的改造项目（比如已有消防水泵设计流量、供水压力略微偏小，已有消防水池有效容积略微偏小等）进行自动喷水灭火系统的设计有一定的指导意义。

关键词：地下车库；自动喷水灭火系统；设计流量；管径；造价0.前言随着家用汽车的不断普及，小区内停车难问题越来越突出。

不少地下空间被改造为停车库，但在设计自动喷水灭火系统时可能会遇到一些先天不足的问题，比如已有消防水泵设计流量、供水压力略微偏小，已有消防水池有效容积略微偏小等等问题。

我们知道，增大自动喷水灭火的管径，管道的损失会减小，进而设计流量会减小以及相关配套的消防水池容积也会减小，但是增大管径会引起材料方面造价的增加。

本文就以地下室为模型，通过系统设计、计算和工程造价比较来确定哪一种方案更适合。

1.计算模型的选择在某小区内有一个地下室计划用来停车，地下室面积为3000m2，平面尺寸为L*B=60米*50米.根据规范《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2017），地下车库按中危险II级布置自动喷淋系统，单位面积喷水强度为8L/min•m2，作用面积160m2.喷头采取矩形布置，同一根配水支管上喷头的间距或相邻配水支管的最大间距不大于3.6米，最小距离不小于2.4米，喷头最大保护面积11.5m2，喷头与端墙的最大距离不大于1.7m.地下车库自动喷淋系统按下述要求布置：自动喷淋系统采用枝状管网布置，配水干管位于管网中，配水支管间距3.0米，配水支管上喷头间距为3.6米，每根配水支管上喷头数为7只。

配水干管起端距离湿式报警阀组距离为15米。

2.自动喷淋系统计算1)常规布置：自动喷淋系统中危险II级的作用面积为160m2.中危险级配水支管控制的喷头数为：1只喷头配水管径为DN25，2~4只喷头配水管径为DN32，4~5只喷头配水管径为DN40，5~8只喷头数配水管径为DN50.按照这种布置进行计算，系统的设计流量为27.50L/S，单位面积喷水强度为10.31L/min•m2，满足规范要求。