高层建筑室内消火栓给水系统水力计算.docx

1、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3.3 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k P a O mH H f H f H m m q 1366.13102.10097.01/(102.1-1/(2=-=(3水枪喷嘴

2、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1消火栓口的水压O mH H h H H k d q xh 271.18286.085.151=+=+= (6

3、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。 (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

4、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qxh11(L/sHxh11(mi1-11(mH2O/m管长l1-11(m计算的控制点压力Hxh1(m实际控制点压力H xh1(m15 152.42 0.066 30 124.58 18.71 5 18.71 0.009 30 -11.00 18.718 44.78 0.021 30 15.46 18.719 56

5、.15 0.025 30 26.99 18.71 8.4 49.17 0.022 30 19.91 18.71 8.3 48.05 0.022 30 18.78 18.71 8.29 47.94 0.022 30 18.67 18.71备注:8.2915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10 L/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8.20 L/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

6、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O H 为:O mH hf Z H H O 2131.1517075.0(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3q xh11(L/s H xh11 (m i 10-11 (mH 2O/m l 10-11 (m q xh10(L/s H xh

7、10(m q xh11+ q xh10(L/s i 10-11 (mH 2O/m L0-10(m H xh1(m 8 44.78 0.021 3.3 7.69 41.56 15.69 0.071 34 10.23 9 56.15 0.025 3.3 8.73 52.94 17.73 0.089 34 22.29 8.5 50.30 0.023 3.3 8.21 47.08 16.71 0.080 34 16.08 8.4 49.17 0.022 3.3 8.11 45.95 16.51 0.078 34 14.88 8.3 48.05 0.022 3.3 8.00 44.83 16.30 0.

8、077 34 13.70备注: 16.5115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8.40 L/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A H 为:O mH H H H f O A 248.152078.01.131.15=+=+=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

9、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4q xh11(L/s H xh11“ (m i 10-11” (mH 2O/ml 10“-11” (m q xh10”(L/s H xh10”(m q xh11”+q xh10”(L/s i 10”-11” (mH 2O/ml 0”-10” (m H xh1”(m 8 44.78 0.021 3.3 7.69 41.56 15.69 0.071 36 8.38 9 56.15 0.025 3.3 8.73 52.94 17.73 0.089 36 20.48

10、 8.8 53.77 0.024 3.3 8.52 50.56 17.32 0.086 36 17.95 8.5 50.30 0.023 3.3 8.21 47.08 16.71 0.080 36 14.26 8.6 51.44 0.023 3.3 8.32 48.23 16.92 0.082 36 15.47 8.7 52.60 0.024 3.3 8.42 49.39 17.12 0.084 36 16.70备注: 15.4715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8.60 L/s 和8.32L/s ,二者之和8.6L/s+8.32L/s=15

11、.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: 11101110250.6(0.6(x x Q q q q q q q =+=+=

12、0.6(16.51+15.47=19.19 m 3式中:Q 消防水箱的储水量,m 3;q x2x2消防立管的设计流量,L/s ; q x5x5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18m 3 时,任可采用18m 3应次水箱体积为18 m 3。 (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 12 23 34 45 56 67 78 89 9

13、10 10A A11 AB BC C-D 管长 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 1.3 10 10 10 节点号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 11 B C D 管段 I 0.005 0.019 0.023 0.026 0.029 0.032 0.035 0.037 0.040 0.043 0.025 0.018 0.017 0.017 节点流 量 5 5.853 6.252 6.628 6.984 7.324 7.650 7.964 8.266 8.559 0.000 8.860 0.000 0.000 0.000 节点水 头 18.713 21.727 24.784

14、 27.854 30.932 34.019 37.114 40.218 43.330 46.450 48.536 48.790 48.705 48.873 49.040 管段流 量 5.000 10.853 12.105 12.879 13.612 14.309 14.975 15.614 16.230 16.825 8.860 17.419 17.400 17.360 表（6-2-2） 试算过程-分别对10,11点进行试算 管段号 管长 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 2 2 2 2 2 节点号 11 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 管段 I 0.

15、023 0.031 0.025 0.027 0.027 0.025 0.021 0.023 0.023 0.023 0.023 试算流 量 8.50 10.00 9.00 9.20 9.19 8.86 8.00 8.50 8.51 8.58 8.57 接点水 头 45.81 63.41 51.36 53.67 53.55 49.78 40.58 45.81 45.92 46.68 46.57 计算的 控制点 水头 44.54 62.15 50.10 52.41 52.29 48.51 42.62 47.86 47.97 48.73 48.62 目标控 制点水 头 48.54 A11 A点 10

16、B 各色区 分不同 的取 值，而 11B B-B 2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 5 5 5 5 5 5 10 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 B B B B B B 0.023 0.025 0.023 0.023 0.024 0.025 0.025 0.026 0.026 0.026 0.026 0.000 0.087 0.083 0.084 0.086 0.086 0.086 8.56 9.00 8.50 8.58 8.78 8.81 8.84 9.16 9.15 9.14 9.13 17.51

17、17.00 17.09 17.36 17.38 17.400 46.46 51.36 45.81 46.68 48.88 49.22 49.55 53.21 53.09 52.97 52.90 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 48.51 50.10 44.54 45.41 47.61 47.95 48.29 51.94 51.82 51.71 51.64 -1.30 50.53 44.96 45.83 48.04 48.38 48.72 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

18、） 试算过程-分别对10,11点进行试算 管段号 管长 2 2 2 2 2 2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 节点号 10 10 10 10 10 10 11 11 11 11 11 11 11 11 11 管段 I 0.021 0.023 0.023 0.023 0.023 0.023 0.025 0.023 0.023 0.024 0.025 0.024 0.026 0.026 0.026 试算流 量 8.00 8.50 8.51 8.58 8.57 8.56 9.00 8.50 8.58 8.78 8.81 8.80 9.16 9.15 9.14

19、 接点水 头 40.58 45.81 45.92 46.68 46.57 46.46 51.36 45.81 46.68 48.88 49.22 49.11 53.21 53.09 52.97 计算的 控制点 水头 42.62 47.86 47.97 48.73 48.62 48.51 50.10 44.54 45.41 47.61 47.95 47.84 51.94 51.82 51.71 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 10D 11D D-D C-D 1.3 1.3 5 5 5 5 5 5

20、10 10 10 10 10 10 11 11 D D D D D D C C C C C C 0.026 0.000 0.087 0.083 0.084 0.086 0.086 0.086 0.087 0.083 0.084 0.086 0.086 0.086 9.13 17.51 17.00 17.09 17.36 17.38 17.360 17.51 17 17.09 17.36 17.38 17.36 52.90 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0 0 51.64 -1.30 50.53 44.96 45.83 48.04 48.3

21、8 48.27 51.41 45.79 46.66 48.90 49.24 49.13 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 H X =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 V f = 34.76 2 3600 / 1000 = 250 m3