消防给排水相关知识：自动喷水灭火系统水力计算的系统设计流量 .doc

1前言自动喷水灭火系统，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。

其自动化程度高、能够及时扑灭初期火灾，在国内外都被普遍采用。

应用实践证明：该系统具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点。

国外应用自动喷水灭火系统已有一百多年的历史。

在长达一个多世纪的时间内，一些经济发达的国家，从研究到应用，从局部应用到普遍推广使用，有过许许多多成功和失败的教训。

自动喷水灭火系统不仅已经在高层建筑、公共建工业厂房和仓库中推广应用，而且发达国家已在住宅建筑中开始安装使用[1]。

因此对自动喷淋系统进行研究分析显得尤为重要。

《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001( 2005年版)中9.1系统的设计流量中规定了设计流量的计算方法,但设计人员在计算喷淋系统的流量时,通常先确定设置喷淋系统的场所的火灾危险等级,然后将该等级对应的喷水强度与作用面积相乘,即得到喷淋系统的设计流量,该设计流量是假定作用面积内所有喷头的工作压力和流量都等于最不利点喷头的工作压力和流量，忽略了管道阻力损失对喷头工作压力的影响,使设计流量有时就偏离于实际系统流量，有时会对系统的灭火效果产生一定的影响。

因此,设计流量应按自动喷水灭火系统设计规范中9.1规定的计算方法进行详细的计算，与估算值进行比对，选择合理的喷淋泵，才能满足火灾情况下喷淋系统的实际需水量，达到灭火效果。

2研究对象笔者对四个不同功能、不同危险等级的自动喷淋系统进行流量计算，并将计算结果与平时估算值相比较，进行分析与探讨。

其中，进行水力计算时，选定的最不利点处作用面积均为矩形，其长边应平行于配水支管，其长度不宜小于作用面积平方根的1.2倍。

选取计算分析的四个自动喷淋系统概况如下：(1)建筑名称：齐鲁软件大厦B座敞开式办公楼；危险等级：中危险I级；喷水强度：6L/min.m2；末端最不利作用面积：160平方米；末端压力：0.05、0.10MPa；选取喷头数量：18个k80喷头。

自动喷水灭火系统管网的水力计算及程序实现目前水力计算方法有二类:一.面积计算法:首先确定最不利位置作用面积,然后按各喷头出水量(按最不利点喷头出水量计)均相等计算作用面积内的喷水量,作用面积后的管段流量不再增加,仅计算管道的水头损失.二.特性系数法:作用面积内每个喷头喷水量按喷头处的水压计算确定.具体计算步骤参见有关技术书籍,本文不作详细讨论.当采用特性系数法,不同方向计算至同一点出现不同压力时,低压力方向管段的流量应根据该点的高压值进行修正.实际工程中,面积计算法适用于初步设计或一些不需要精确数据的场合;而特性系数法适用于绝大多数场合,且能得到较为精确的数据.从现有的资料看,特性系数法的误差主要来自于其修正过程.手册中提供的修正式是:H1/H2=Q12/Q22 Q2=Q1√(H2/H1)(1)式中Q2---- 所求低压方向管段的修正后的流量(l/s).H1---- 低压方向管段计算至此点的压力(mH2O).Q1---- 低压方向管段计算至此点的流量(l/s).H2---- 高压方向管段计算至此点的压力(mH2O).也有的把这种修正式变化为“管道特性系数法”(具体见有关参考书).这种方法把流量的平方和压力看成是简单的线性关系,显然有一定的误差.倘若各管段采用了不同口径不同类型的喷头时,误差更大.因此,有人提出了另一种修正方法,即“倒推法”:Q12=B1H1Q22=B2H2...Qn2=BnHn(2)式中Q---- 低压方向管段上某喷头流量(l/s)B---- 低压方向管段上某喷头特性系数H---- 低压方向管段上某喷头处压力(mH2O)设该修正点高压为Hm,低压方向管段最后一段管长为ln,管道比阻为An,则可得Hm=Hn+AnlnQn2(3)将(3)式,(2)式结合公式Hn=Hn-1+An-1ln-1Qn-12倒推至H1,即可得在修正点高压为Hm时,低压方向管段最不利点的确切水压H1.最终可得到修正后的精确流量.该方法用手工计算极为繁琐,一般通过计算机编程,选用有效的算法加以解决.针对倒推法的复杂,笔者认为:若手算,要得到精确的结果,采用手册提供的特性系数修正式(1)便可满足要求;若是计算机编程实现精确计算,不妨采用以下思路:1.确定精度;2.将修正点的高压值与低压值比较;3.若比较后达到精度要求,则完成计算,可得出精确的流量,否则进行下一步;4.在高压值与低压方向最不利点压力值之间取一个值赋予低压方向管段的最不利点;。

解析建筑消防中自动喷水灭火系统与水力计算随着现代建筑技术的不断发展，消防安全机制也日益完善。

在建筑消防系统的设计中，自动喷水灭火系统是一个非常重要的组成部分，它能够在火灾发生时自动释放水源，快速灭火。

同时，为了确保自动喷水灭火系统能够有效运作，水力计算也是不可或缺的环节。

一、自动喷水灭火系统1.1 概述自动喷水灭火系统是一种建筑火灾自动灭火系统，它是由喷水控制器、自动火灾报警装置、喷头等组成。

当火灾发生时，自动喷水灭火系统可以自动启动，并释放具有足够威力的水流压力，将火灾扑灭。

它广泛应用于各类公共场所、商业建筑、工业厂房及住宅区等。

1.2 自动喷水灭火系统的优点自动喷水灭火系统具有以下几个优点：（1）自动启动：当火灾发生时，它能够自动启动，不需要人为干预。

（2）快速反应：使火灾迅速被扑灭，降低火灾造成的损失。

（3）可靠性高：自动喷水灭火系统采用高品质的材料制造，能够在长时间的使用中保证其稳定性和可靠性。

1.3 自动喷水灭火系统的分类根据其使用的水源和喷头类型，自动喷水灭火系统可以分为以下几类：（1）干式喷水灭火系统：使用气体储存罐作为压力源，释放气体驱动水流进入灭火区域。

（2）湿式喷水灭火系统：使用公共供水系统作为压力源，喷头在火灾时释放水流进行灭火。

（3）预动式喷水灭火系统：介于干式和湿式之间，是一种在火情出现之前泵入少量水的消防系统。

1.4 自动喷水灭火系统的喷头种类自动喷水灭火系统的喷头是非常重要的部分，常见的喷头种类有：（1）遮盖型喷头：适用于半开放的空间或固定物体，它可以把水流喷出很远并散开。

（2）喷洒型喷头：适用于固定的、能够承受喷头施加的压力的物体上，如大型机器等。

（3）喷雾型喷头：适用于容易燃烧的物品上，能够将水分散成雾状，增加水分的覆盖面积。

二、水力计算水力计算是自动喷水灭火系统中非常重要的环节，它是确保系统正常工作的基础。

水力计算主要包括两个方面：水流计算和压力计算。

2.1 水流计算水流计算是指计算自动喷水灭火系统中所需的水流量。

消防给水系统的水流量计算方法消防给水系统的设计是保障建筑物在发生火灾时，能够提供足够的水流量和压力来进行消防灭火。

而计算水流量是设计消防给水系统的重要步骤之一。

本文将介绍几种常用的消防给水系统水流量计算方法。

一、化简的来流公式消防给水系统的水流量主要是根据建筑物的类型、用途、面积等因素来确定的。

一般情况下，可以使用化简的来流公式来进行计算。

此公式通常为：Q = k * A其中，Q表示所需的水流量（单位为升/分钟），k是一个系数，代表不同类型建筑的火源负荷（根据规范表格查得），A表示需要保护的建筑物面积。

二、根据建筑物类型和风险等级确定来流系数在实际设计中，消防给水系统的水流量计算还需要考虑建筑物的类型和风险等级。

根据相关规范，我们可以将建筑物分为住宅、商业、工业等不同类型，并且每种类型都有相应的风险等级。

根据建筑物类型和风险等级，我们可以确定相应的来流系数。

该系数是根据历史数据和经验得出的，可以在规范中找到。

公式如下：Q = k * L * A其中，Q表示所需的水流量（单位为升/分钟），k是来流系数（根据建筑物类型和风险等级查得），L是建筑物的火灾等级（由设计者评定），A表示需要保护的建筑物面积。

三、计算支路的水流量除了计算主管道的水流量外，我们还需要计算支路的水流量。

在消防给水系统的设计中，一般会设置多个喷头或喷洒头来达到全面灭火的目的。

计算支路的水流量可以使用下面的公式：Q = n * q其中，Q表示所需的水流量（单位为升/分钟），n表示支路的数量，q表示喷头（或喷洒头）的流量（单位为升/分钟）。

四、考虑水流压力损失在计算消防给水系统的水流量时，还需要考虑水流经过管道、阀门、弯头等部件时的水流压力损失。

这些水流压力损失会导致实际到达喷头的水流量减少。

为了确保灭火效果，我们需要计算出实际到达喷头的水流量。

这可以通过使用公式来计算：Q_actual = Q * (1 - P_loss)其中，Q_actual表示实际到达喷头的水流量（单位为升/分钟），Q表示前面计算出的水流量，P_loss表示水流压力损失。

消防给排水相关知识：自动喷水灭火系统水力计算的系统设
计流量
1.喷头的流量应按下式计算：
系统最不利点处喷头的工作压力应计算确定。

2.水力计算选定的最不利点处作用面积宜为矩形，其长边应平行于配水支管，其长度不宜小于作用面积平方根的1.2倍。

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：
4.系统设计流量的计算，应保证任意作用面积内的平均喷水强度不低于规定值。

最不利点处作用面积内任意4只喷头围合范围内的平均喷水强度，轻危险、中危险级不应低于规定值的85%；严重危险级和仓库危险级不应低于规定值。

5.设置货架内置喷头的仓库，顶板下喷头与货架内喷头应分别计算设计流量，并应按其设计流量之和确定系统的设计流量。

6.建筑内设有不同类型的系统或有不同危险等级的场所时，系统的设计流量，应按其设计流量的最大值确定。

7.当建筑物内同时设有自动喷水灭火系统和水幕系统时，系统的设计流量，应按同时启用的自动喷水灭火系统和水幕系统的用水量计算，并取二者之和中的最大值确定。

8.雨淋系统和水幕系统的设计流量，应按雨淋阀控制的喷头的流量之和确定。

多个雨淋阀并联的雨淋系统，其系统设计流量，应按同时启用雨淋阀的流量之和的最大值确定。

9.当原有系统延伸管道、扩展保护范围时，应对增设喷头后的系统重新进行水力计算。

自动喷水系统设计计算书业主：XX精密工业（苏州）有限公司专案名称：AUO-VIP Project设计计算书：自动喷水系统一、计算过程中所用公式喷头的流量计算：q=K√10P式中q——喷头流量（L/min）；P——喷头工作压力（MPa）；K——喷头流量系数。

系统的设计流量：Q s=∑qi式中Q s——系统设计流量（L/s）；qi——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喷头数.管道的水头损失：h=iL=0.0000107×V2L/d j1.3式中h——配管摩擦水头损失（MPa）；i——每米管道的水头损失（Mpa/m）；V——管道内水的平均流速（m/s）；d j——管道的计算内径（m）取值按管道的内径减1mm确定；L——配管直管长与各接头，阀类换算而得的当量直管长之和（m）二、作用面积的确定作用面积：200m2喷水强度：18L/min. m2喷头流量系数：K=115最不利点处喷头的工作压力：P0=0.16Mpa每个喷头的保护面积：3.0×2.65=7.95 m2保护面积内的喷头数：n=200/7.95=25.15=26只正方形面积的长边尺寸：L=√200=14.14m每根喷水支管的动作喷头数：n=6只三、消防管道的局部水头损失见附件一四、自动喷水系统立体图见附件二五、逐点计算1、q a= K√10P0=115×√10×0.16=2.424L/s32A的计算内径是：d j=0.031m异径接头50A/32A的当量长度：0.45mV A-B=4×2.424/1000×3.14×0.0312=3.214m/sH A-B=i A-B L A-B=0.0000107×V A-B2×L A-B/ d j1.3=0.0000107×3.214×3.214×3.45/0.0311.3=0.035Mpa P B=0.16+0.035=0.195Mpa2、q B= K√10P B=115×√10×0.195=2.676L/s50A的计算内径是：d j=0.052mq B=2.424+2.676=5.1L/sV B-C=4×5.1/1000×3.14×0.0522=2.403m/sH B-C=i B-C L B-C=0.0000107×V B-C2×L B-C/ d j1.3=0.0000107×2.403×2.403×3/0.0521.3=0.009Mpa P C=0.195+0.009=0.204Mpa3、q C’=K√10P c=115×√10×0.204=2.738 L/s50A的计算内径是：d j=0.052m异径接头80A/50A的当量长度：0.75mq C=5.1+2.738=7.838L/sV C-D=4×7.838/1000×3.14×0.0522=3.693m/sH C-D=i C-D L C-D=0.0000107×V C-D2×L C-D/ d j1.3=0.0000107×3.693×3.693×3.75/0.0521.3=0.026Mpa P D=0.204+0.026=0.23Mpa4、q D’=K√10P D=115×√10×0.23=2.907 L/s80A的计算内径是：d j=0.081mq D=7.838+2.907=10.745L/sV D-E=4×10.745/1000×3.14×0.0812=2.086m/sH D-E=i D-E L D-E=0.0000107×V D-E2×L D-E/ d j1.3=0.0000107×2.086×2.086×3/0.0811.3=0.004Mpa P E=0.23+0.004=0.234Mpa5、q E’=K√10P E=115×√10×0.234=2.932 L/s80A的计算内径是：d j=0.081mq E=10.745+2.932=13.677L/sV E-F=4×13.677/1000×3.14×0.0812=2.656m/sH E-F=i E-F L E-F=0.0000107×V E-F2×L E-F/ d j1.3=0.0000107×2.656×2.656×3/0.0811.3=0.006Mpa P F=0.234+0.006=0.24Mpa6、q F’=K√10P F=115×√10×0.24=2.969 L/s80A的计算内径是：d j=0.081m异径接头200A/80A的当量长度：1.6mq F=13.677+2.969=16.646L/sV F-G=4×16.646/1000×3.14×0.0812=3.232m/sH F-G=i F-G L F-G=0.0000107×V F-G2×L F-G/ d j1.3=0.0000107×3.232×3.232×3.1/0.0811.3=0.009Mpa P G=0.24+0.009=0.249Mpa7、对于节点G，其流量和所需的工作压力为：q G=16.646L/sP G=0.249Mpa用管道特性系数B K1表示配水支管1的输水性能：令B K1= q G2/ P G=16.646×16.646/0.249=1112.81200A的计算内径是d j=0.207m三通200A/80A的当量长度为：12.3mV G-H=4×16.646/1000×3.14×0.2072=0.495m/sH G-H=i G-H L G-H=0.0000107×V G-H2×L G-H/ d j1.3=0.0000107×0.495×0.495×14.95/0.2071.3= 0.0004Mpa P H=0.249+0.0004=0.2494Mpa配水支管2的流量：q H’=√B K1P H=√1112.81×0.2494=16.66L/s8、q H= q G+ q H’ =16.646+16.66=33.306L/s200A的计算内径是d j=0.207m三通200A/80A的当量长度为：12.3mV H-I=4×33.306/1000×3.14×0.2072=0.990m/sH H-I=i H-I L H-I=0.0000107×V H-I2×L H-I/ d j1.3=0.0000107×0.990×0.990×14.95/0.2071.3= 0.0012Mpa P I=0.2494+0.0012=0.2506Mpa配水支管3的流量：q I’=√B K1P I=√1112.81×0.2506=16.699L/s9、q I= q H+ q I’ =33.306+16.699=50.005L/s200A的计算内径是d j=0.207m三通200A/80A的当量长度为：12.3mV I-J=4×50.005/1000×3.14×0.2072=1.487m/sH I-J=i I-J L I-J=0.0000107×V I-J2×L I-J/ d j1.3=0.0000107×1.487×1.487×14.95/0.2071.3= 0.0028Mpa P J=0.2506+0.0028=0.2534Mpa配水支管4的流量：q J’=√B K1P J=√1112.81×0.2534=16.792L/s10、q J= q I+ q J’ =50.005+16.792=66.797L/s200A的计算内径是d j=0.207m三通200A/80A的当量长度为：12.3mV J-K=4×66.797/1000×3.14×0.2072=1.986m/sH J-K=i J-K L J-K=0.0000107×V J-K2×L J-K/ d j1.3=0.0000107×1.986×1.986×14.95/0.2071.3= 0.0049Mpa P K=0.2534+0.0049=0.2583Mpa11、设Ka处的工作压力为P Ka，则q Ka=K√10P Ka则80A的计算内径是d j=0.081mV Ka-Kb=4×115×√10P la/1000×3.14×0.0812×60=0.372×√10P KaH Ka-Kb=i Ka-Kb L Ka-Kb=0.0000107×V Ka-Kb2×L Ka-Kb/ d j1.3=0.0000107×0.372√10P la×0.372×√10P Ka×3/0.0811.3= 0.0011 P KaP Kb= P Ka+H Ka-Kb=1.0011 P Ka12、q Kb’=K√10P Kb=115×√10×1.0011 P Ka =6.064√P Kaq Kb= q Ka+ q Kb’ =6.061√P Ka+6.064√P Ka=12.125√P Ka80A的计算内径是d j=0.081m异径接头200A/80A的当量长度：1.6mV Kb-K=4×12.125√P la/1000×3.14×0.0812×=2.354√P laH Kb-K=i Kb-K L Kb-K=0.0000107×V Kb-K2×L Kb-K/ d j1.3=0.0000107×2.354√P Ka×2.354√P Ka×3.1/0.0811.3= 0.0048 P KaP K= P Kb+H Kb-K=1.0059 P KaP K=0.2583Mpa故P Ka=0.2568Mpa所以q Ka=K√10P Ka=115×√10×0.2568=3.071L/sq Kb=12.125√P Ka=6.144L/s13、系统的设计流量：Q S=∑qi=66.797+6.144=72.941L/s200A的计算内径为d j=0.207m200A的90度弯头的当量长度是6.2m200A的蝶阀的当量长度是5.2m200A的闸阀的当量长度是1.3m200A的止回阀的当量长度是17.0mV K-L=4×72.941/1000×3.14×0.207×0.207=2.169m/sH K-L=i K-L L K-L=0.0000107×V K-L2×L K-L/ d j1.3=0.0000107×2.169×2.169×188.9/0.2071.3=0.0737Mpa250A的计算内径为d j=0.250m250A的90度弯头的当量长度是7.6m250A的蝶阀的当量长度是6.3m250A的闸阀的当量长度是1.6m250A的止回阀的当量长度是21.1mV L-M=4×72.941/1000×3.14×0.250×0.250=1.487m/sH L-M=i L-M L L-M=0.0000107×V L-M2×L L-M/ d j1.3=0.0000107×1.487×1.487×270/0.2501.3=0.0387Mpa六、自动配水泵配管摩擦损失水头计算H A-B+ H B-C+ H C-D+ H D-E+ H E-F+ H F-G+ H G-H+ H H-I+ H I-J+ H J-K+ H K-L+ H L-M=3.5+0.9+2.6+0.4+0.6+0.9+0.04+0.12+0.28+0.49+0.15+7.37+3.87 =21.22m七、水泵扬程的计算水泵每秒钟出水量为:72.941L/s水泵扬程H=∑h+P0+Z式中H---水泵扬程或系统入口的供水压力(Mpa)∑h---管道沿程和局部水头损失的累计值(MPa)湿式报警阀和水流指示器取值0.02MpaP0---最不利点处喷头的工作压力(MPa),取值0.16MpaZ---最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高程差.(MPa)H=∑h+P0+Z=0.2122+0.04+0.16+0.1135=0.5257MPa。