消火栓管网的水力计算

【消火栓系统设计步骤】

1. 1 设计步骤

①消火栓管网的水力计算分单独消防系统与消防－生活共用两种系统。根据建筑防火规范，确定系统是设单独消防系统，还是生活-消防共用系统；

②选择消防设备：查建筑消防系统用水量标准，得出每支水枪的最小出流量作为水枪标准流量q标，当q标＞5L/s时，消火栓口径DN65，水枪口径选16mm和19mm两种，当q标≤5L/s时，消火栓口径DN50，水枪口径选16mm和13mm两种；

③根据建筑物性质正确确定充实水柱Hm的长度；另验证选定Hm下消防射流量qxh是否满足qxh≥q标要求。采用qxh作为设计消防射流量qxh'；如果不满足要求，加大Hm重新选定qxh'；

④确定消火栓的位置，进行管线布置。画平面图和轴侧图，首先依据建筑平面图，根据水龙带的长度与最大保护宽度计算保护半径，确定两个消火栓间距Lf，布置消火栓；

⑤绘制消防系统图，绘制方法与给水系统相同；

⑥进行水力计算；

⑦选择升压出水设备，依据计算流量与扬程选择消防泵，必须设置备用泵。

【消防给水系统水力计算】

1. 1 独立的消防给水系统水力计算

(1)选定计算管路

首先选择最不利点，确定计算管路，图5-14某高层建筑消防系统计算图，选定最不利计算管路，进行节点编号1-2-3．．．到消防水泵，确定管段。

(2) 确定水枪的设计消防射流量

查规范或表5-7确定水枪的实际射流量qxh，依据每支水枪最小流量q标及水枪的实际射流量qxh，验证qxh与q标数值大小，如果满足要求qxh≥q标，把qxh作为水枪的设计消防射流量qxh'，进行后续的管段流量计算；否则放大Hm，重新计算。

(3) 立管中各管段流量确定依据

立管中各管段的设计秒流量计算可依据每支水枪的最小流量q标与每根立管最小流量确定每根立管有几支水枪可同时参与灭火，依据水枪的设计消防流量qxh'即可求得立管流量，每根立管流量相同。

(4)横干管流量确定依据

横干管流量确定依据下面两个条件确定：

1.建筑物着火时，室内同时使用的水枪支数（为室内消防用水量/每支水枪的最小流量）；

2.水枪设计射流量qxh'及消防立管分配规则中最不利立管、次不利立管以及第三不利立管各自的分配原则，确定与立管相连接的各横管管段流量，如果消防系统整体是环状设置。

(5)管径

求流量目的是为了确定管径，与给水水力计算完全一样，消防管道的控制流速＜2.5m/s；依据流量查可得，确定管径及相应的水力损失i；

(6)计算水头损失：确定消防系统的压力，局部水头

沿程损失              h沿=∑il

独立消防系统局部损失占沿程损失10%，局部损失h局=10%h沿

总水头损失            H2 = H沿+H局

整个系统压力          H = H1+H2+Hxh                                

式中：H—整个系统压力，mH2O；

H1—消防水泵吸入口到最不利点的垂直高度差，mH2O；

H2—水泵从吸水管、出水管、计算管路的总水头损失，mH2O；

Hxh—消火栓口压力，mH2O；

(7) 设升压设备

整个系统压力H与市政管网压力H0的比较：当H≤H0时，采用市政直接供水消防；当H微小于H0时，局部放大管径，使H≤H0；当H≥H0时，设升压设备消防水泵。

①当设水池－水泵时，消防水泵流量与扬

Qf = Q消

Hf=H=H1+H2+Hxh                                  

②当设气压给水设备加压时，消防水泵流量与扬程

Qf = Q消

Hf = (P1+P2)/2                             

公式中Hf—消防水泵扬程，mH2O；

H1—最不利点消火栓与消防水泵垂直高差，mH2O；

H2—表示吸、压水管水头损失总和，mH2O；

Hxh—消火栓口所需压力，计算见式；

P1—气压罐最小工作压力(绝对压力)，即最不利点消火栓所需压力，kPa；

P1=Pmin+100=H1+H2+Hxh+100；                              

P2—气压罐最大工作压力(绝对压力)，计算见气压罐。

P2=Pmax+100                                                                  

气压罐作为局部增压设备时，贮备水容积不应小于30s的室内消防用水量（常高压设备）；气压罐作为水箱功能，贮备水容积不应小于60s的室内消防用水量。

(8) 减压孔板的计算

消防泵的压力是按照最不利点消火栓所需压力要求设置的，底部消火栓口压力最大，必须将其多余的压力消除掉，即在消火栓口前装设减压孔板，减压孔板孔径依据各层消火栓剩余水压值确定。每层消火栓栓口所需压力是相同的(Hxh=Hq+hd+Hk)；

计算层与最不利层压力上的差别是         H剩=Z+∑h                  

式中：H剩—减压孔板需要减去的剩余压力，m；

Z—计算层至最不利层的垂直高差，m；

h—计算层至最不利层的总头损失，包括沿程水头损失和局部水头损失。

由于减压孔板安装在横支管上，立管与横管的流速不同，依据计算求得的H剩计算横支管上H剩′，

H剩′=H剩/V                                

式中V—消火栓横支管流速，m/s；依据支管上的设计消防水量，与支管管径查水力计算表可得横支管流速；故依据计算的H剩′查表可得，即可选定相应的减压孔板孔径。

1. 2 生活与消防共用系统水力计算

生活与消防共用系统与单独的消防系统计算既有相同又有不同之处。相同点是消防立管流量计算与单独消防系统中立管计算完全相同；生活系统立管计算与给水系统单独设置立管水力计算一样。

不同点是：

①干管流量应是生活用水量与消防用水量之和，而且如果这个系统中有浴室，在生活、消防系统中管段流量只计算其中15%的浴室流量，其原因是浴室用水与消防用水量均较大，平时不发生火灾时，水量供给浴室是足够的，这样不致使管径过大。

②流量确定管径，该建筑共享系统流速v按生活系统控制流速v＜2m/s确定管径。

③生活与消防共用系统局部水头损失为沿程损失的20%，即h局=20%h沿；H2=h沿+h局。