给水排水之消火栓给水系统的水力计算.ppt

第2章建筑消防系统,2.2 消火栓给水系统的水力计算,2.2消火栓给水系统消火栓消防水量,消火栓给水系统室外消防用水由消防车取用。主要用于：水带、水枪消防设备直接扑灭或控制多层、高层建筑低层部分的火灾，保护多层、高层建筑低层部分或邻近建筑物；消防云梯车、消防曲臂车的带架水枪：控制或扑灭多层、高层建筑火灾；通过水泵接合器向室内消防给水管网供水。,城镇、居住区室外消防水量包括：居住区、工厂、仓库、堆场、储罐或罐区、民用建筑的室外消防水量，其用水量见城镇、居住区室外消防水量表。其中：工厂、仓库、堆场、储罐或罐区、民用建筑的室外消防水量，可按工厂、仓库、堆场、储罐或罐区、民用建筑同一时间内的火灾次数表和厂、仓库、堆场、储罐或罐区、民用建筑室外消火栓一次灭火用水量表详细计算，如果与城镇、居住区室外消防水量表计算结果不一致，则取大值。,2.2消火栓给水系统消火栓消防水量,点击查看,点击查看,点击查看,点击查看,2.2消火栓给水系统消火栓消防水量,室外消火栓用水量 按消防用水量最大的一座建筑物或一个防火分区考虑，成组布置时按消防用水量最大的相邻两座建筑物考虑。除消火栓灭火系统外，如果还有泡沫灭火设备、带架水枪、自动喷水灭火火设备，或其他消防用水设备时，则总消防用水量为这些灭火设备的用水量与计算所得的室外消火栓用水量50%之和，且不得小于表2.6中的要求。,2.2消火栓给水系统消火栓消防水量,国家级文物保护单位的重点砖木、木结构的建筑物室外消防用水量,火车站、码头、机场的中转库房等的室外消火栓用水量,堆场、储罐区室外消火栓给水系统用水量,按照三级耐火等级民用建筑物消防用水量确定,应按相应耐火等级的丙类物品库房确定,见堆场、储罐区消火栓给水系统用水量表,点击查看,2.2消火栓给水系统消火栓消防水量,多层民用建筑和工业建筑物室内消火栓给水系统用水量见多层民用建筑和工业建筑物 室内消火栓给水系统用水量表。丁、戊类高层工业建筑 室内消火栓的用水量可按上表 减少10L/s。同时使用水枪数量可按上表 减少2支。增设的消防软管卷盘的用水量可不计入消防用水量。高层民用建筑室内、外消火栓给水系统用水量 见高层民用建筑室内、外消火栓给水系统消防用水量表。,点击查看,2.2消火栓给水系统消火栓消防水量,汽车库室内、外消火栓给水系统用水量按消防用水量最大的一座汽车库、修车库、停车停车场计算，见汽车库室内、外消火栓给水系统用水量表。人防工程室内消火栓给水系统用水量 见人防工程室内消火栓给水系统用水量表。增设的消防软管卷盘的用水量可不计入消防用水量。火灾延续时间火灾延续时间的确定见火灾延续时间表。,充实水柱的定义从消防水枪射出的水流必须具有一定的强度和密实程度才能有效的扑灭火焰。故规定：由水枪喷嘴开始到射流90%的水柱水量穿过直径38mm圆圈的这段射流长度为充实水柱(也称有效射程)。设计时采用满足以上要求的一段水流作为消防射流。,Hm,2.2消火栓给水系统消火栓的充实水柱及消火栓口所需的压力,充实水柱的计算()消火栓给水系统的设计充实水柱Hm如水枪充实水柱长度图，设计要求的充实水柱Hm 按下式计算：式中Hm消防水枪充实水柱长度，m；H1室内最高着火点离地面的高度，m；H2消防水枪喷嘴离地面的高度m。一般取1m；消防水枪的上倾角，一般采用45，最大不应超 过60。,消防水枪充实水柱长度 点击播放 flash,2.2消火栓给水系统消火栓的充实水柱及消火栓口所需的压力,()消防水枪充实水柱高度Hm 与垂直射流高度Hf 的关系式中Hf消防水枪垂直射流高度，m；Hm消防水枪充实水柱高度，m；f实验系数。式中f实验系数；Hm消防水枪充实水柱高度，m。,2.2消火栓给水系统消火栓的充实水柱及消火栓口所需的压力,()消防水枪喷嘴水压Hq 与垂直射流高度Hf 的关系式中 Hf 消防水枪垂直射流高度，m；Hq 消防水枪喷嘴造成充实水柱所需的水压，mH2O；与消防水枪喷嘴直径d有关的系数。,式中d 消防水枪水枪喷嘴直径，mm。,其中,2.2消火栓给水系统消火栓的充实水柱及消火栓口所需的压力,()消防水枪喷嘴水压Hq 与充实水柱高度Hm的关系式中Hq消防水枪喷嘴造成充实水柱所需的水压，mH2O；f实验系数；Hm消防水枪充实水柱高度，m；与消防水枪喷嘴直径d 有关的系数。,2.2消火栓给水系统消火栓的充实水柱及消火栓口所需的压力,()水枪射流量qxh与水枪喷嘴压力Hq 之间的关系根据孔口出流公式：令 则式中qxh水枪射流量，L/s；孔口流量系数，采用=1.0；B 水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，见水枪水流特性系数表；Hq消防水枪喷嘴造成充实水柱所需的水压，mH2O。,点击查看,()消防水枪,2.2消火栓给水系统消火栓的充实水柱及消火栓口所需的压力,充实水柱高度Hm 水枪射流量qxh水枪喷嘴水压Hq,为方便将三者之间的关系制成表格，可直接查出，见Hm、qxh、Hq的关系表。,点击查看,2.2消火栓给水系统消火栓的充实水柱及消火栓口所需的压力,()消火栓口所需的压力常高压室外消防给水系统式中Hxh消火栓口的水压，mH2O；Hp消火栓地面与最高屋面(最不利点)垂直高度引起的静水压力，mH2O；Hq19mm消防水枪在流量5L/s时其喷嘴造成不小于10m的充实水柱所需的水压，mH2O；hdDN65、长120m的衬胶水带在流量5L/s时水头损失，mH2O；Hk消火栓栓口水头损失，一般为2 mH2O。,2.2消火栓给水系统消火栓的充实水柱及消火栓口所需的压力,临时高压室外消防给水系统要求启动消防水泵后，系统压力达到常高压给水系统的压力要求。低压室外消防系统管网内水压不高，火灾时充实水柱所需的压力由消防车或其他移动式消防泵提供。但为满足消防车取水时的水压要求，最不利点室外消火栓的压力要求不小于10mH2O。,2.2消火栓给水系统消火栓的充实水柱及消火栓口所需的压力,室内消防给水系统式中Hxh消火栓口的水压，mH2O；Hq消防水枪喷嘴造成所需充实水柱所需的水压，mH2O；hd水带的水头损失，mH2O；Hk消火栓栓口水头损失，一般为2 mH2O。其中 式中hd水带的水头损失，mH2O；Ld水带的长度，m；Az水带阻力系数，见水带阻力系数表；qxh水枪射流量，L/s。,2.2消火栓给水系统消火栓的保护半径和布置间距,消火栓的保护半径 式中R 室内消火栓的保护半径，m；Lp 水带的铺设长度，m。在宽阔地带按水带总长的90%计算；当转折多时按水带总长的80%85%计算；Lk 消防水枪充实水柱的水平投影，m。其中式中 消防水枪倾角，一般取45,最大不应超过60;Hm 消防水枪充实水柱高度，m。,2.2消火栓给水系统消火栓的保护半径和布置间距,室内消火栓的间距影响消火栓间距的因素：消火栓的保护半径 消火栓的保护面积 消火栓的保护方式 建筑物的净空高度其间距值应由计算确定。如计算值大于规范规定的最大间距，设计时采用间距不得大于规范规定的最大值。,2.2消火栓给水系统消火栓的保护半径和布置间距,室内消火栓的布置根据灭火点对灭火水柱数量的要求不同、楼层宽度等因素，有不同的布置方式。当被保护建筑物宽度不大时采用单排布置；当宽度很大时则需双排或多排布置；多排布置时排距Lp以不大于消火栓保护半径的1.4倍为宜，以免消火栓间距太小。,Flash格式演示动画 在这里单击鼠标左键播放,单排一股水柱到达室内任何部位,Flash格式演示动画 在这里单击鼠标左键播放,多排一股水柱到达室内任何部位,Flash格式演示动画 在这里单击鼠标左键播放,单排两股水柱到达室内任何部位,Flash格式演示动画 在这里单击鼠标左键播放,多排两股水柱到达室内任何部位,室内灭火点要求一股水柱到达，消火栓间距S 按下式计算：室内灭火点要求两股水柱到达，消火栓间距S 按下式计算：式中S 消火栓间距，m；R 消火栓保护半径，m；b 消火栓最大保护宽度的一半，m。,2.2消火栓给水系统管网,引入管其管径应保证一条引入管发生故障时，其余引入管能保证消防流量和水压，管径按下式确定：式中Dyr引入管管径，mm；Qn室内消防用水量，L/s；Vyr引入管水流速度，一般不宜大于2.5m/s。独立的自动喷水灭火系统的引入管水流速度 不宜大于5.0m/s；n2引入管的数量。,2.2消火栓给水系统管网,管网的水头损失沿程水头损失式中hxy计算管段的沿程水头损失，mH2O；i计算管段的水力坡降，mH2O/m；l计算管段的长度，m。一般情况下，管网中的流速大于1.2m/s，故水力坡降i 可按下式计算：式中i计算管段的水力坡降，mH2O/m；vx计算管段的平均流速，m/s；dx计算管段的管径，m。,2.2消火栓给水系统管网,局部水头损失 式中hxy计算管段内的局部水头损失，mH2O；vx通过各计算管件的平均流速，m/s；各管件的局部阻力系数；g重力加速度，9.8m/s2。为方便起见，管道的局部水头损失可采用管道沿程水头损失的 10%。也可将各种管件折算成当量长度，按沿程水头损失的公式计算。,2.2消火栓给水系统管网,水泵接合器水泵接合器的设置数量按下式计算：式中 nj水泵接合器的设置数量；Qn室内消防用水量，L/s；qj每个水泵接合器的流量，L/s。,2.2消火栓给水系统管网,减压设施()室内消火栓剩余水头的计算当消防水泵自下而上向消防管网供水时式中Hxsh最不利点消火栓栓口剩余压力，MPa；Hb水泵在设计流量时的扬程，MPa；Hxh消火栓栓口所需最小灭火压力，MPa；hz计算消火栓与水泵最低吸水面之间的高差造成的静水压力，MPa；h消防水泵吸水口从最低吸水面吸水到最不利消火栓之间管道内总的水头损失，MPa。,2.2消火栓给水系统管网,当由消防水箱自上而下向消防管网供水时式中 Hxsh最不利点消火栓栓口剩余压力，MPa；hz消防水箱最低水位与最不利点消火栓栓口之间高差造成的静水压力，MPa；Hxh消火栓栓口所需最小灭火压力，MPa；h消防水箱到最不利消火栓之间管道内总的水头损 失，MPa。,2.2消火栓给水系统管网,()减压孔板的计算与选择当可以查到减压孔板的比阻时，其局部水头损失按下式计算：式中Hk减压孔板的局部水头损失，mH2O；qk通过孔板的流量，L/s；S减压孔板的比阻值，mH2Os/L。,2.2消火栓给水系统管网,当没有减压孔板的比阻时，其局部水头损失按下式计算：式中Hk水流通过减压孔板时的水头损失，MPa；Vk水流通过减压孔板后的流速，m/s；减压孔板的局部阻力系数，按下式计算：式中D消防给水管管径，mm；d 减压孔板的孔径，mm。,2.2消火栓给水系统管网,减压孔板的水头损失应等于消火栓剩余水压Hxsh，即Hk=Hxsh。则减压孔板的孔径按下式计算：式中Dk减压孔板的孔径，mm；q通过孔板的流量，L/s；Hxsh消火栓剩余水压，mH2O；g重力加速度，m/s2；孔口流量系数，一般采用0.62。()其它减压阀减压稳压消火栓及其它减压阀的选用可根据产品样本，参考其技术参数直接选用。,2.2消火栓给水系统管网供水设施,消防水箱()屋顶消防水箱的储水量式中Vx 消防水箱内储存的消防用水量，m3；Qx 室内消防用水总量，L/s；0.6 单位换算系数。,2.2消火栓给水系统管网供水设施,()屋顶消防水箱的设置高度式中Hxs消防水箱与最不利点消火栓之间的垂直高度，m；Hxh最不利点消火栓口所需水压，mH2O。对于中间减压水箱，为消防时所在分区的最不 利点消火栓栓口所需的水压；Hxg消防给水管网的总水头损失，为消防给水管网 的沿程水头损失、局部水头损失之和，mH2O。,2.2消火栓给水系统管网供水设施,气压给水设备()气压罐容积 式中Vqy消防气压罐总容积，m3；Vxc消防水总容积，m3。消防储水容积、缓冲水容 积和稳压水容积之和；气压罐的容积系数，b气压罐的工作压力比，取b=0.50.9。,立式水罐取1.1，卧式水罐取1.25，隔膜水罐取1.05；,2.2消火栓给水系统管网供水设施,()气压罐的工作压力最低工作压力P1(消防储水容积的下限水位压力)式中P1最低工作压力，亦即消防储水容积的下限水位 压力，MPa；Hxh最不利点消火栓口所需水压；hg消防用水时气压罐出水口至最不利点消火栓的 管网水头损失，MPa；Hs消防水箱与最不利点消火栓之间的垂直高度，m。当最不利点消火栓低于消防水箱最低水位 时，取负值，高于时取正值。,2.2消火栓给水系统管网供水设施,最高工作压力P2(消防水泵的启动压力)式中P2最高工作压力，MPa；P1最低工作压力，即消防储水容积的下限水位压 力，MPa；气压罐的容积系数，Vqy消防气压罐总容积，m3；Vxc消防水总容积，m3。是消防储水容积、缓冲水容积和稳压水容积之和。,立式水罐取1.1，卧式水罐取1.25，隔膜水罐取1.05；,2.2消火栓给水系统管网供水设施,增压泵 增压泵的启动压力Ps1:Ps1=P2+0.02MPa 增压泵停止工作压力Ps2:Ps2=Ps1+0.05MPa 同时应保证:稳压水容积不小于0.05m3。,(a)隔膜式气压水罐(b)补气式气压水罐,2.2消火栓给水系统管网供水设施,消防水泵其扬程应满足各系统最不利点灭火设备所需水压，由下式确定：式中 Hxf消防水泵扬程或系统入口的供水压力，kPa；1.051.10安全系数，系统管网较小时取小值，系统管网较大时取大值；h管道沿程和局部水头损失的累计值，kPa；Z最不利点处消防用水设备与消防水池的最低水位 或系统入口管水平中心线的垂直高差，如果最不利 点的位置在下方，则取负值，m；p最不利点灭火设备的工作压力，kPa。,2.2消火栓给水系统消防水池,消防水池有效容积的计算公式：式中Vc消防水池有效容积，m3；Qx室内、外消防用水流量之和，m3。当室外管网可以满足室外消防用水量时，可以只计室内消防用水量；Qp火灾延续时间内可连续补充的水量，L/s；城市市区给水管的补水流速不宜大于2.5m/s；t 火灾延续时间，h。商业楼、图书楼、乙丙类厂房、库房等按 3h 计；丁、戊类厂房、仓库和其它民用建筑按 2h 计；自动喷水灭火设备按1h 计。,2.2消火栓给水系统室外消火栓,室外消火栓用水量按多层民用建筑和工业建筑物室内消火栓给水系统用水量表、高层民用建筑室内、外消火栓给水系统消防用水量表确定，单个消火栓的用水量为1020L/s。室外消火栓的数量通常按下式计算：式中 nyx室外消火栓数量；Qy 室外消防用水量，L/s；qy 每个室外消火栓用水量，L/s；nj 水泵接合器数量。如果消防车从消火栓取水，每辆消防车应占用一个室外消火栓，条件不许可时，可按室外消防用水量确定。,下一节2.3自动喷水灭火系统,