消火栓计算题.docx
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消火栓计算题
消火栓计算题
某高级酒店，地下一层，地上16层，层高3.1米，建筑总高度为50.7米，总建筑面积为31500平方米。
市政外网管径为DN300，有两根引入管，管径为DN100，市政水压力为，假定室外管网可满足室外消防用水量。
试计算
室内消火栓给水系统。
室内消火栓系统图见图1，平面布置见图2。
图1消火栓系统图
1
图2消火栓平面布置图
解：
1.消火栓间距确实定
（1〕消火栓充实水柱长度确定
消火栓充实水柱按下面三种方法计算：
1〕根据公式计算
Sk
H层高-1
〔1〕
sina
式中Sk——水枪的充实水柱长度，m；
H层高——为保护建筑物的层高，m；
——水枪倾角，取450。
该酒店层高为3m，代入〔1〕式计算得，k1
3.11
≈3m。
S
sin45
0
2〕按标准确定
根据?
建筑设计防火标准?
GB50016—2006〔下文简称?
低规?
〕第
条规定，水枪的充实水柱应经计算确定，甲、乙类厂房、层数超过6层的公共建
筑和层数超过4层的厂房〔仓库〕，不应小于10m；故本建筑的充实水柱长度不
应小于10m，即Sk0≥10m。
3〕根据水枪出水量确定
2
①根据标准规定的充实水柱确定
采用同种规格的消火栓，充实水柱长度Sk0=10m,水枪喷口直径df=19mm,
水带长度Ld=25m，采用直径d=65mm衬胶水带。
水枪喷嘴处出水压力按下式计算：
Hq
10
fSk
〔2〕
1
fSk
式中
f——实验系数，与充实水柱长度有关，f
K）4；
——实验系数，与水枪喷嘴口径有关；
Sk——水枪充实水柱长度，m；
Hq——水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需的压力，
kPa；
查表得
f，
，代入〔2〕式中得：
Hq
10
fSK
10
mH2O
1
fSK
1.210
水枪出水量按下式计算：
qxhBHq
（3）
式中qxh——水枪射流量，L/s；
B——水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，df=19mm时，
取；
Hq——同〔2〕式，mH2O。
将Hq=13.58mH2O，代入〔3〕式得：
qxhBHq4.6L/s
标准规定每支水枪最小流量为qx=5L/s，所以当Sk0=10m时，水枪出水量不
满足标准要求。
②根据水枪最小出流量反算消火栓充实水柱长度
根据下式计算：
3
qxh2
Hq〔4〕
B
式中Hq——同〔2〕式；
qxh——每支水枪最小出流量，L/s；
B——同〔3〕式。
取qx=5L/s，代入〔4〕式中得：
qxh
2
52
2O158.5kPa
Hq
B
根据水枪喷口处压力计算SK2
：
将〔2〕式变形得：
SK2
Hq
〔5〕
（10
Hq）
f
式中
f、、Hq、Sk2
同〔2〕式。
将上述数据代入〔5〕式中可得：
SK2
Hq
=114.5kPa=11.45mH2O
（10
f
Hq）
所以，Sk设
maxSk0，Sk1，Sk2
max10，
=11.45mH2O，取12mH2O
根据Sk设=12mH2O可再计算水枪的实际出流量：
fk设）
4
1.1980〔
4
12〕
此时的水枪喷嘴处压力：
Hq
1
〔6〕
1
Sk设
f
式中Hq、
f、
、Sk设同〔2〕式，Sk设=12mH2O，代入〔6〕可得：
Hq
1
1
1
2O
1
Sk设
f
4
水枪口实际出水流量为：
qxhBHq
本设计选用65mm衬胶水带，水带长度25m，查表得水带阻力系数
Ad，计算水带水头损失；
HdAdLdq2xh〔7〕
式中Hd——水带水头损失，kPa；
Ad——水带阻力系数；
Ld——水带长度，m；
qxh——同〔3〕式。
将Ad，Ld=25m，qxh代入〔7〕得：
HdAdLdq2xh0.00172252=1.16mH2O
消火栓局部水头损失为Hk=2mH2O；
根据下式计算最不利消火栓口压力：
HxhHqhdHk
〔8〕
式中Hxh——消火栓口水压，kPa；
Hq——水枪喷嘴处的压力，kPa；
hd——水带的水头损失，kPa；
Hk——消火栓栓口水头损失，kPa。
H
xh
H
q
h
d
H
2
k=169+11.6+20=200.6kPa=20.06mHO。
（2〕消火栓保护半径确实定
消火栓保护半径按下式计算：
RLdLs
〔9〕
式中R——消火栓保护半径，m；
Ld——水带有效长度，考虑水带的转弯，取折减系数为；
5
Ls——水枪充实长度在平面上的投影长度，倾角取45°。
代入数据得，RLdLs×25+12×cos45o，即保护半径为
。
（3〕消火栓间距及立管根数确实定
室内按一排消火栓布置，且应保证两支水枪充实水柱同时到达室内任何部
位，消火栓间距按下式计算：
SR2
b2
（10）
式中S——两股水柱时的消火栓间距，m；
R——消火栓保护半径，m；
b——消火栓最大保护高度，取。
代入数据得：
SR2
b22
2=26.9m
即消火栓的间距为27m。
立管数量计算：
n
L1
〔11〕
S
式中n——立管数量；
L——建筑长度，m；
S——两股水柱时的消火栓间距，m。
立管数量为：
nL14
S
2.消火栓管网水力计算
该建筑属于公共建筑一类，火灾危险级别为中危险Ⅰ级，据?
高规?
〕
条规定，该建筑室内消火栓用水量为40L/s，按每个消火栓最小流量为5L/s，相
邻3根立管分配流量：
最不利立管、次不利立管，同时动作3支水枪；第3根立
管同时作用2个水枪。
将水平环状管网断开，按枝状管网计算。
消火栓计算简图
见图3。
6
图3消火栓计算简图
〔1〕消火栓管网水力计算
1〕最不利点〔0点〕消火栓压力和出水量
前面已计算出最不利点消火栓压力和水枪实际出流量分别为：
Hxh020.06mH2O，qxh设5.2L/s
2〕0-1管段计算
该管段只供应一个消火栓，管径取消火栓的出口管径DN70。
管中流速根据下式计算：
7
4Q
〔12〕
V
2
D
式中：
V——管道流速，m/s；
Q——管段流量，L/s；
D——管道的计算内径，m。
消火栓给水管道流速一般～1.8m/s,不宜大于。
代入数据得：
V01
4Q
4
=1.35m/s
D2
2
根据下式计算单位水头损失：
0.00107V2
（13）
i
1.3
D
式中：
i——每米管道的水头损失，mH20/m；
V——管道流速，m/s；
D——管道的计算内径，m。
代入数据得：
02
1
2
2
i01
D01
1.3
=0.06mHO/m
根据下式计算沿程水头损失：
hil
（14）
式中：
h——沿程水头损失，mH2O
L——管段长度，m；
i——每米管道的水头损失，mH2O/m
代入数据得：
h01i01l01mH2O
1点消火栓压力为：
Hxh1Hxh0H01h0120.063.10.19mH2O
3〕管段1-2的计算：
节点1压力下消火栓1点的出流量计算：
8
Hxh（n1）
Hk
〔15〕
qxh（n1）
1/B
Ld
式中qxh（n1）——次不利点〔n-1〕处的流量，L/s；
Hxh（n1）——次不利点〔n-1〕处的压力，mH2O；
Hk——消火栓局部水头损失，取2mH2O。
Ld——水带长度，m；
——水带阻力系数，取值；
B——水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，df=19mm时，取
。
代入数据得：
Hxh1
Hk
2
qxh1
Ld
1/B
25
=5.6L/s
管段1-2的流量为消火栓
0和1的流量之和：
即q12=5.2+5.6=10.8L/s
V1
2
4Q
4
1.38m/s
D2
2
i1
2
12
2
2
=0.04mH2O/m
D12
h1
2
i1
2l1
2
3.1
mH2O
Hxh2
Hxh1
H1
2
h12
0.12=26.57mH2O
4〕管段2-3的计算：
qxh2
Hxh2
Hk
2
Ld
1/B
0.0017225
管段2-3的流量为消火栓
0、1和2的流量之和：
即
q2
3=5.2+5.6+6.0=16.8L/s
V23
4Q
4
2.14m/s
D2
2
9
i2
22
3
2
mH2O/m
3
D23
h2
3
i23
l2
3
42.2
mH2O
Hxh3
Hxh2
H23
h23
4.22=72.99mHO
2
5〕管段3-4的计算：
管道3-4只有动压损失，静压、流量均无变化，故而节点
4的压力为：
Hxh4Hxh3h3
4
28=73.06mH2O；
4点与3点压力差为：
Hxh4
Hxh3=73.06-72.99=0.07mHO
2
Hxh4
Hxh3
100%
100%
0.096%
Hxh3
因此可以忽略3-4管段之间的水损，认为3点和4点的压力近似相等，mH2
。
O
所以次不利管〔XL-2〕计算结果与最不利立管相同，同理也可知第三根立管
〔XL-3〕计算结果也与最不利管相同。
计算结果详见表1。
表1
最不利消防立管水力计算表
节点
起点
管道流量
管长
管径
流速
i水力坡降
水头损失
终点压
压力
编号
L/s
m
mm
m/s
mH2O/m
mH2O
力mH2O
mH2O
0-1
70
1-2
100
2-3
100
3-4
28
200
4-5
28
200
5-6
28
200
6-7
3
200
假设7-水泵吸水管之间的水头损失为
2m。
3.消防水箱有效体积计算
消防水箱应贮存10min的室内消防用水量，计算得：
V10
Q室内1060
〔16〕
1000
式中V10——消防水箱10min的室内消防用水量，m3；
10
Q室内——室内消防用水量，L/s。
Q室内
1060
44.41060=27m3
计算得：
V10
1000
1000
据?
高规?
条规定，高位水箱的消防储水量，Ⅰ类公共建筑不应小于
18m3，本建筑属于公共建筑Ⅰ类，故水箱有效体积为18m3。
?
高规?
7.4.7条规定，高位水箱的设置高度应保证最不利点消火栓的出水
压力，当建筑高度不超过
100m时，高层建筑最不利点消火栓出水压力不低于
0.07MPa=7mH2O，该屋顶水箱底层高度为，最不利点消火栓高度为
，
高差为8mH2，满足
2
O
的要求，故不设置加压设施。
O
7mH
4.消防水池有效容积计算
由前面计算知，该建筑室内消火栓用水量为，据?
高规?
规定，室
内消火栓系统按火灾延续时间3小时计算。
室外管网补水量的计算：
由于外网引入管至消防水池之间的管径为DN100，利用孔口出流公式和经
济流速分别计算，取二者较小者作为室外管网补水量：
QA2gh
（17）
式中μ——为孔口出流系数，为；
A——孔口断面面积，m2；
h——为孔口压力，mH2O，即市政给水压力。
QA2gh
2
3/s=135m3/h
查表，DN100的经济流速为
，得流量：
Q
1D2V
1
2
3/h
4
4
取二者较小者，即3
/h
，取
3。
34m/h
根据下式计算消防水池有效体积：
Vc
Qx
Tx
3600
b·b
（18）
-QT
1000
式中Vc——消防水池体积，m3；
Qx——室内、外消火栓用水总量，L/s；
11
Tx——火灾延续时间，h，取3h；
Qb——外网补水量，m3/h；
Tb——火灾延续时间。
因为室外管网可满足室外消防用水量，所以室外消防水量为0，于是得到：
Vc
QxTx3600Qb
Tb
0
44.433600343=377.5m3
1000
1000
所以消防水池的有效容积取
380m3。
由于消防水池小于500m3，故需建一个消防水池即可。
Vc
380
补水时间为：
t1
2
34
2Q
当有一根引入管检修时，此时最不利情况下，补水时间为：
Vc
380
t2
Q
34
满足标准中的小于48h的要求。
5.消防水泵扬程及流量
〔1〕消防水泵扬程Hb为：
HbH1H2H3H4
（19）
式中Hb——水泵扬程，kPa；
H1——水池最低水位至最不利消火栓位置高度所要求的静水压，
kPa；
H2——水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损
失，kPa；
H3——水流通过水表时的水头损失，为0kPa；
H4——最不利消火栓的栓口压力，kPa。
设消防水池最低水位相对标高，最不利消火栓相对标高，
H1=52.500m=525kPa
由表1计算知，沿程总水头损失为即节点0至节点7的水头损失之和为
12
mH2O，取局部水头损失为沿程水头损失的20%，即局部水头损失为2O。
假设7-水泵吸水管之间的水头损失为2m。
H2=5.46+1.09+2=7.55mH2O=75.5kPa
HbH1H2H3H4=525+75.5+0+200.6=801.1kPa=80.1mH2O
水泵扬程取81mH2O。
〔2〕水泵流量
Qb
13
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