消火栓水力计算

消火栓系统的水流计算与管径选择方法消火栓系统作为一种常见的火灾灭火设备，具有快速、高效的特点，广泛应用于各类建筑物和公共场所。

为确保消火栓系统在发生火灾时能够正常供水，合理的水流计算和管径选择是至关重要的。

本文将介绍消火栓系统水流计算和管径选择的方法。

一、消火栓系统水流计算方法1. 确定火灾类型和目标首先需要根据建筑物的属性和所需保护的物品确定火灾类型和目标。

一般分为A类（可燃物固体）、B类（可燃液体）、C类（可燃气体）和D类（可燃金属）四类。

对于不同类型的火灾，所需的水流量也会有所不同。

2. 确定喷头类型消火栓系统中的喷头根据喷水方式和性能特点，分为喷洒式、射流式、喷雾式等。

根据火灾类型和目标，选择适合的喷头类型。

3. 计算最大需水量最大需水量是指在火灾最严重时，所需的最大供水量。

计算最大需水量时需要考虑火灾的热流量、火源面积、燃烧速度等因素，以确保灭火效果。

4. 计算有效喷头数有效喷头数是指在火灾时实际投入使用的喷头数量。

通过对建筑物的分区、布置和火灾风险评估，确定有效喷头数。

5. 计算每个喷头的供水量根据最大需水量和有效喷头数，计算每个喷头的供水量，以满足实际灭火需求。

二、消火栓系统管径选择方法1. 确定供水管道长度和管材根据建筑物的平面布局和消火栓系统的设置位置，确定供水管道的长度和管材类型（如钢管、铸铁管等）。

2. 计算管道压力损失管道压力损失是指水流通过管道时由于摩擦和阻力而损失的压力。

通过管道的长度、管径、流量和水质等参数，计算出管道的压力损失。

3. 确定管道的最小直径根据最大需水量和管道的压力损失计算结果，确定管道的最小直径。

通常情况下，最小直径应满足将灭火水流稳定供应到每个喷头的要求。

4. 预留余量为确保系统的可靠性和安全性，通常需要在最小直径的基础上预留一定的余量。

该余量可根据实际情况和经验确定，一般为管径的10%至15%。

综上所述，消火栓系统的水流计算和管径选择方法涉及到火灾类型、目标、喷头类型、最大需水量、有效喷头数、管道长度、管材、压力损失等多个因素。

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。

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。

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kPa O mH H f H f H m m q 1366.13)102.10097.01/(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。

消火栓系统的水流量与喷头选型指南消火栓系统是一种重要的消防设施，能够及时有效地应对火灾。

在设计和选择消火栓系统时，合理确定水流量和选择适合的喷头是至关重要的。

本文将为大家提供消火栓系统的水流量计算方法以及喷头选型指南。

一、水流量计算方法1. 确定设计水流量：设计水流量是指消火栓系统需要提供的水流量，通常以单位时间内所需要的水流量表示，单位为升/分钟（L/min）。

计算方法如下：设计水流量 = 计划灭火区域面积 ×每个区域的推荐水流量2. 计划灭火区域面积的确定：根据实际情况确定涉及的建筑面积，并结合防火分区划分灭火区域。

3. 每个区域的推荐水流量的确定：根据不同类型的场所和火灾危险性，采用不同的推荐水流量。

下表为常见场所的推荐水流量范围。

场所类型推荐水流量范围（L/min）住宅建筑 60 - 100商业建筑 100 - 200工业建筑 200 - 400仓库 200 - 500二、喷头选型指南1. 确定消火栓系统的喷头类型：消火栓系统常见的喷头类型有可调式喷头和标准喷头。

可调式喷头可以根据需要调节喷头的水流量，而标准喷头则具有固定的水流量。

2. 选择合适的喷头：根据计算得到的设计水流量和实际需求，选择合适的喷头。

一般建议根据下表选择喷头。

设计水流量范围（L/min）喷头类型60 - 200 标准喷头200 - 500 可调式喷头3. 考虑额外因素：除了根据水流量选择合适的喷头外，还需要考虑以下因素：- 水源压力：确保消火栓系统的供水压力满足喷头的要求。

- 喷头布局：合理安排喷头布局，确保消火栓系统覆盖到所有需要防火的区域。

- 喷头耐久性：选择耐久性好、防腐蚀的喷头，以确保系统长期可靠运行。

结论以上为消火栓系统的水流量与喷头选型指南。

在设计和选择消火栓系统时，合理计算水流量并选择合适的喷头是确保系统有效工作的关键。

希望本指南能够为您提供一些帮助，确保消防系统的顺利运行，保障生命和财产的安全。

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。

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下表。

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：kd q xh H h H H ++=消火栓口所需的水压按下列公式计算《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-20147.4.12室内消火栓栓口压力和消防水枪充实水柱，应符合下列规定：1消火栓栓口动压力不应大于0.50MPa ，但当大于0.70MPa 时应设置减压装置；2高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过8m 的民用建筑等场所的消火栓栓口动压，不应小于0.35MPa ，且消防防水枪充实水柱应按13m 计算；其他场所的消火栓栓口动压不应小于0.25MPa ，且消防水枪充实水柱应按10m 计算。

消火栓用水量计算公式消防栓用水量计算公式是指根据土地使用性质和建筑物的类型、高度和面积等参数，计算出消防栓供水的水流量和时间的公式。

一、消火栓用水量的计算参数1.涉及到消防栓用水量计算的参数有：所在地区的水压、建筑物的类型、所在楼层、建筑物面积、消防保护的等级等。

2.地区的水压：消防栓用水量与水压存在着密切的关系，水压越大，流量越大。

3.建筑物的类型：不同类型的建筑物，对消防栓用水量的要求有所不同。

4.所在楼层：不同楼层的建筑物，在进行消火栓用水量计算时需要考虑进去。

5.建筑物面积：建筑物的面积也是计算消火栓用水量的重要参考参数。

根据以上的参数，可以得到如下消防栓用水量的计算公式：Q=F×S×H×C其中，Q是消防栓用水量，单位是立方米/小时；F是流量系数；S是建筑物面积，单位是平方米；H是建筑物的高度，单位是米；C是消防保护的等级系数。

根据不同的建筑物类型，流量系数F可以有不同的取值。

以下是一些常见建筑物类型和对应的流量系数：1.商业建筑物：F=0.15；2.住宅区：F=0.2；3.工业建筑物：F=0.25；4.水池、油罐等容器：F=0.3消防保护的等级系数C也会根据不同的需求而有所不同。

以下是一些常见的消防保护等级系数：1.一级保护：C=0.1；2.二级保护：C=0.2；3.三级保护：C=0.3；4.四级保护：C=0.4根据以上的参数和计算公式，可以计算出消火栓用水量。

三、实际案例分析以商业建筑物为例，该建筑物的面积为1000平方米，高度为20米，消防保护等级为二级保护。

根据公式计算可得：Q=0.15×1000×20×0.2=600立方米/小时这就意味着，在该商业建筑物发生火灾的情况下，消防栓每小时需要供给600立方米的水。

四、结论消防栓用水量的计算公式可以根据地区的水压、建筑物的类型、所在楼层、建筑物面积和消防保护的等级等参数来计算。

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 ≤==16.0m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7.47.2条规定，可不设增压设施。