高层建筑室内消火栓给水系统水力计算.docx
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高层建筑室内消火栓给水系统水力计算
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3.3m,其余层高均为3.0m,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mH要求不小于10m,选mH=10m,水枪实验系数f∂值为1.20。
水枪喷嘴处所需水压
kPaOmHHfHfHmmq1366.13102.10097.01/（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/（63.46.13577.1sLsLBHqqxh<=⨯==
取qxh=5L/s
则:
2211515.85（1.577
xhqqHmB'
'
===（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ZA值为0.00172.水带阻力损失:
mqLAhxhdzd86.052000172.022
=⨯⨯=∙∙=
（5消防栓口所需的水压:
最不利点1ˊ消火栓口的水压
OmHHhHHkdqxh271.18286.085.151=++=++=（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10L/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。
（6---1消防水箱
有消防水箱时,应以水箱的最低水位作为起点选择计算管路,计算管径和水头损失,确定水箱的设置高度和容积。
管网的水力计算采用枝状管网进行。
计算采用试算法,先假设离压力控制点最远点的消火栓的流量（一般为规范规定的立管的最小流量,计算控制点的压力。
通过采用逼近法调整最远点消火栓的假设流量,直至计算得的压力和控制点的压力相同或者在误差的要求范围之内。
按图1,利用Excel,其立管x1的计算结果见表1和表2。
表1立管x1中1支水枪出流的流量计算表
11号单管出水
假设流量q′xh11′（L/sH′xh11′
（m
i1′-11′
（mH2O/m
管长l1′-11′
（m
计算的控制点
压力H′xh1（m
实际控制点
压力
Hxh1（m
15152.420.06630124.5818.71518.710.00930-11.0018.71
844.780.0213015.4618.71
956.150.0253026.9918.718.449.170.0223019.9118.718.348.050.0223018.7818.718.2947.940.0223018.6718.71
备注:
8.29<15所以双管出水计算如下表2立管x1中2支水枪同时出流的流量计算表
q′xh11′（L/sH′xh11′
（m
i10′-11′
（mH2O/
m
l10′-11′
（m
q′xh10′
（L/s
H′xh10′
（m
q′xh11′+q′xh10′
（L/s
i10′-11′
（mH2O/m
l0′-10′
（m
H′xh1′
（m
15152.420.0663.314.8149.329.850.23427129.3844.780.0213.37.6941.5615.690.0712716.688.348.050.0223.38.0044.8316.300.0772720.118.246.950.0213.37.9043.7316.100.0752718.958.145.860.0213.37.8042.6415.900.0732717.81
备注:
合流量16.10>15合且经校核流速符合要求
通过表1的计算可知,当采用1个消火栓出水时,其流量为8.29L/s;该流量不能满足消防流量为10L/s的要求,因此,消防立管需要2个消火栓同时出水。
通过表2的计算可知,消火栓11′和消火栓10′的流量分别为8.20L/s和7.90L/s,二者之和8.20L/s+7.90L/s=16.10L/s满足消防立管最小流量的要求。
因此,该立管同时出流的水枪个数为2个,其设计
流量为16.10L/s,管径取DN100。
以消防立管x1的设计流量和最不利点的控制压力,计算图1中0点处的压力OH为:
OmHhfZHHO2'
131.1517075.0（1.1271.18=⨯⨯+-=+∆-=
则以0点处的压力作为控制压力,采用试算法获得立管x2的同时出流水枪数和及其各自的设计消防流量,把同时出流水枪的流量按最不利组合相加,即得到该立管的设计消防流量。
按图1,利用Excel,其立管x2的计算结果见表3
q’xh1
1
（L/s
H′xh11（m
i10-11（mH2O/ml10-11（mq′xh10（L/sH′xh10
（mq′xh11+q′xh10（L/s
i10-11（mH2O/mL0-10
（m
H′xh1
（m
844.780.0213.37.6941.5615.690.0713410.23956.150.0253.38.7352.9417.730.0893422.298.550.300.0233.38.2147.0816.710.0803416.088.449.170.0223.38.1145.9516.510.0783414.888.348.050.0223.38.0044.8316.300.0773413.70
备注:
16.51>15合格,经校核流速符合要求
通过表3的计算可知,消火栓11和消火栓10的流量分别为8.40L/s和8.11L/s,二者之和8.4L/s+8.11L/s=16.51L/s满足消防立管最小流量的要求。
因此,该立管同时出流的水枪个数为2个,其设计流量为16.51L/s,管径为DN100。
以消防立管x2的设计流量和0点的控制压力,计算图1中水箱底的竖管与横管的交A点处的压力AH为:
OmHHHHfOA248.152078.01.131.15=⨯⨯+=+=
同理以A点处的压力作为控制压力,采用试算法获得立管x5的同时出流水枪数和及其各自的设计消防流量,把同时出流水枪的流量按最不利组合相加,即得到该立管的设计消防流量。
按图1,利用Excel,其立管x5的计算结果见表4
表4
q′xh11′‘（L/s
H′xh11“（m
i10’-11”（mH2O/m
l10“′-11”（mq′xh10”（L/sH′xh10”（m
q′xh11′”+
q′xh10′”
（L/s
i10”-11”（mH2O/m
l0”-10”（m
H′xh1”
（m844.780.0213.37.6941.5615.690.071368.38956.150.0253.38.7352.9417.730.0893620.488.853.770.0243.38.5250.5617.320.0863617.958.550.300.0233.38.2147.0816.710.0803614.268.651.440.0233.38.3248.2316.920.0823615.478.752.600.0243.38.4249.3917.120.0843616.70
备注:
15.47>15合格,经校核流速符合要求
通过表4的计算可知,消火栓11”和消火栓10”的流量分别为8.60L/s和8.32L/s,二者之和8.6L/s+8.32L/s=15.47L/s满足消防立管最小流量的要求,且管径选DN100。
同理,可以确定立管x3、x4、的同时出流水枪数及各自的流量,并最终确定立管的消防设计流量。
最不利区域为预设一处着火点,按规范所规定的消防流量的限定,最不利消防流量组合的多个消火栓构成的消防区域。
一般位于消防系统中压力最大的区域.即按一处着火点,其周围对应水枪的出水情况,确定最不利区域,所需消防总流量为31.98L/s,且水箱底部的立管管径选DN150。
该设计中,最不利区域通过计算比较分析如图1所示,
则消防水箱10min消火栓系统的储水量计算公式为:
111011''10''250.6（0.6（xxQqqqqqq=+++=+=0.6×（16.51+15.47=19.19m3
式中:
Q—消防水箱的储水量,m3;
qx2—x2消防立管的设计流量,L/s;qx5—x5消防立管的设计流量,L/s。
根据高层民用建筑设计防火规范,当室内消防用水量超过25L/s,经计算消防储水量超过18m3时,任可采用18m3
应次水箱体积为18m3。
（6---2水泵的选择
当设有消防水泵时,应以消防水池最低水位作为起点选择计算管道,计算水头损失,确定消防水泵的扬程。
对X1管进行计算如表格（6-2-1）和表（6-2-2）及表格（6-2-3）表格（6-2-1）推算过程管段号1’—2’2’—3’3’—4’4’—5’5’—6’6’—7’7’—8’8’—9’9’—10’10’—AA—11’A—BB—CC-D管长33333333321.3101010节点号1’2’3’4’5’6’7’8’9’10’A11’BCD管段I0.0050.0190.0230.0260.0290.0320.0350.0370.0400.0430.0250.0180.0170.017节点流量55.8536.2526.6286.9847.3247.6507.9648.2668.5590.0008.8600.0000.0000.000节点水头18.71321.72724.78427.85430.93234.01937.11440.21843.33046.45048.53648.79048.70548.87349.040管段流量5.00010.85312.10512.87913.61214.30914.97515.61416.23016.8258.86017.41917.40017.360表（6-2-2）试算过程----分别对10,11点进行试算管段号管长1.31.31.31.31.31.322222节点号11’11’11’11’11’11’1010101010管段I0.0230.0310.0250.0270.0270.0250.0210.0230.0230.0230.023试算流量8.5010.009.009.209.198.868.008.508.518.588.57接点水头45.8163.4151.3653.6753.5549.7840.5845.8145.9246.6846.57计算的控制点水头44.5462.1550.1052.4152.2948.5142.6247.8647.9748.7348.62目标控制点水头48.54A—11A点10—B'各色区分不同的取值，而
11—B'B-B'21.31.31.31.31.31.31.31.31.31.31.3555555101111111111111111111111BBBBBB0.0230.0250.0230.0230.0240.0250.0250.0260.0260.0260.0260.0000.0870.0830.0840.0860.0860.0868.569.008.508.588.788.818.849.169.159.149.1317.5117.0017.0917.3617.3817.40046.4651.3645.8146.6848.8849.2249.5553.2153.0952.9752.900.000.000.000.000.000.000.0048.5150.1044.5445.4147.6147.9548.2951.9451.8251.7151.64-1.3050.5344.9645.8348.0448.3848.72同色表示同时对两个管段取值，最终得到的值就是最终值符合B控制点48.705水头表（6-2-3）试算过程----分别对10",11"点进行试算管段号管长2222221.31.31.31.31.31.31.31.31.3节点号10"10"10"10"10"10"11"11"11"11"11"11"11"11"11"管段I0.0210.0230.0230.0230.0230.0230.0250.0230.0230.0240.0250.0240.0260.0260.026试算流量8.008.508.518.588.578.569.008.508.588.788.818.809.169.159.14接点水头40.5845.8145.9246.6846.5746.4651.3645.8146.6848.8849.2249.1153.2153.0952.97计算的控制点水头42.6247.8647.9748.7348.6248.5150.1044.5445.4147.6147.9547.8451.9451.8251.71目标控制点水头各色区分不同的取值，而同色表示同时对两个管段取值，最终得到的值就是最终值符合C控制10"—D"11"—D"
D-D"C-D1.31.355555510101010101011"11"DDDDDDCCCCCC0.0260.0000.0870.0830.0840.0860.0860.0860.0870.0830.0840.0860.0860.0869.1317.5117.0017.0917.3617.3817.36017.511717.0917.3617.3817.3652.900.000.000.000.000.000.000.0000000051.64-1.3050.5344.9645.8348.0448.3848.2751.4145.7946.6648.9049.2449.13点48.873水头计算通过上表的计算可知，管道B-C和管道C-D的流量分别为17.40L/s和17.36L/s，二者之和17.40L/s+8=17.36L/s=34.76L/s,满足消防最小流量的要求,横管管径选DN100，水池的出水管管径选DN150。
则消火栓给水系统所需水压HX=48.873m.消火栓灭火总用水量Qx=34.76l/s。
选消防水泵6sh-9A型2台，1用1备。
（6-3）消防储水池消防贮水按满足火灾延续时间内的室内消防用水量来计算，即Vf=34.76´2´3600/1000=250m3
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