高层建筑室内消火栓给水系统水力计算

1、高层建筑室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 H m 要求不小于 10m，选 H m =10m，水枪实验系数 f 值为 1.20。水枪喷嘴处所需水压Hqf ?Hm/(1- f ?Hm)1.2 10/(1 0.0097 1.2 10)13.6mH2O136kPa（3）水枪喷嘴的出流喷口直径 19mm

2、的水枪水流特性系数B 为 1.577。q xhBH q1 .577 13 .64.63 ( L / s)5( L / s)取 qxh=5L/sqxh1252则： H q115.85(m)B1.577（4）水带阻力19mm 的水枪配 65mm 水带，衬胶水带阻力较小，室消火栓水带多为衬胶水带。查表知 65mm 水带阻力系数 AZ值为水带阻力损失：0.00172.hdAz ? Ld ?qxh20.00172 20520.86m（ 5）消防栓口所需的水压：最不利点 1消火栓口的水压H xh 1H qhdH k15 . 850. 86218 .71 mH 2 O(6) 水力计算 本设计按不考虑自喷系统

3、进行， 则规规定，室消防流量不得小于 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围的任何部位。 因此需要计算两根竖管的消防流量。按规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（一般为规规

4、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围之。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假设流 Hi11号单管出水实际控制点1-11管长 l 1-11 计算的控制点xh11(m)xh11 （m）(mH O/mxh1量 q2压力 H（m）压力)（ L/s）Hxh1（ m）15152.420.06630124.5818.71518.710.00930-11.0018.71844.780.0213015.4618.71956.150

5、.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qxh11H xh11 i 10-11l 10-11qxh10H xh10qxh11+ qxh10 i 10-11l 0-10Hxh1（ L/s（ m）2( m)（L/s） （ m）（ L/s）2(m)（m）(mH O/(mH O/m)）m)15152.420.0663.314.8149.329.850.2342

6、7129.3844.780.0213.37.6941.5615.690.0712716.688.348.050.0223.38.0044.8316.300.0772720.118.246.950.0213.37.9043.7316.100.0752718.958.145.860.0213.37.8042.6415.900.0732717.81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 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

7、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 H O 为：HO H1'Zhf18.712 1.1 (0.075 17)15.31mH2O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

8、 1，利用 Excel，其立管 x2 的计算结果见表 3qHi10-11l10-1qH q +i10-11L0-10Hxh1xh11xh10xh10xh11xh11（ m）21（L/s）（ m）xh102(m)（ m）(mH O/q(mH O/m)（ L/m)(m)（ L/s ）s）844.780.0213.37.6941.5615.690.0713410.23956.150.0253.38.7352.9417.730.0893422.298.550.300.0233.38.2147.0816.710.0803416.088.449.170.0223.38.1145.9516.510.0783

9、414.888.348.050.0223.38.0044.8316.300.0773413.70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 8.40 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 H A 为：H AH OH f15.311.10.078215

10、.48mH 2O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 4qxh11Hxh11“-11”“ ”qxh10” Hxh10”qxh11”+i10”-11”l0”-1H xh1”（ L/si 10l 10 -11（ m）q(mH O/（ m）（ m）2（L/s）(mH O/( m)xh10”20”（L/s）m)(m)）m)844.780.0213.37.6941.5615.690.071368.38956.1

11、50.0253.38.7352.9417.730.0893620.488.853.770.0243.38.5250.5617.320.0863617.958.550.300.0233.38.2147.0816.710.0803614.268.651.440.0233.38.3248.2316.920.0823615.478.752.600.0243.38.4249.3917.120.0843616.70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 8.60 L/s和 8.32L/s，二者之和 8.6L/s+8.32L/

12、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：Q0.6( q11 q10 q11'' q10

13、'' ) 0.6( qx 2 qx5 ) =0.6 ×（ 16.51+15.47 ）=19.19 m3式中： Q消防水箱的储水量， m3；qx2x2 消防立管的设计流量， L/s；qx5x5 消防立管的设计流量， L/s。根据高层民用建筑设计防火规，当室消防用水量超过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 18 m3。（ 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

14、格（ 6-2-1 ）推算过程管段号管长节点号管段 I节点流节点水管段流量头量1518.7131 2320.0055.85321.7275.0002 3330.0196.25224.78410.8533 4340.0236.62827.85412.1054 5350.0266.98430.93212.8795 6360.0297.32434.01913.6126 7370.0327.65037.11414.3097 8380.0357.96440.21814.9758 9390.0378.26643.33015.6149 103100.0408.55946.45016.23010 A2A0.04

15、30.00048.53616.825A111.3110.0258.86048.7908.860AB10B0.0180.00048.70517.419BC10C0.0170.00048.87317.400C-D10D0.0170.00049.04017.360表（ 6-2-2 ）试算过程 - 分别对 10,11 点进行试算试算流接点水计算的目标控管段号管长节点号管段 I控制点制点水量头水头头1.3110.0238.5045.8144.5448.541.3110.03110.0063.4162.15A111.3110.0259.0051.3650.101.3110.0279.2053.6752.4

16、1A 点1.3110.0279.1953.5552.291.3110.0258.8649.7848.512100.0218.0040.5842.622100.0238.5045.8147.86各色区10B'2100.0238.5145.9247.97分不同2100.0238.5846.6848.73的取2100.0238.5746.5748.62值，而2100.0238.5646.4648.51同色表11B'1.3110.0259.0051.3650.10示同时1.3110.0238.5045.8144.54对两个1.3110.0238.5846.6845.41管段取1.311

17、0.0248.7848.8847.61值，最1.3110.0258.8149.2247.95终得到1.3110.0258.8449.5548.29的值就1.3110.0269.1653.2151.94是最终1.3110.0269.1553.0951.82值符合1.3110.0269.1452.9751.71B 控制点1.3110.0269.1352.9051.641.3110.0000.00-1.3048.705水头B-B'5B0.08717.510.0050.535B0.08317.000.0044.965B0.08417.090.0045.835B0.08617.360.0048.

18、045B0.08617.380.0048.385B0.08617.4000.0048.72试算过程 -分别对 10",11"点进行试算试算流接点水计算的管段号管长节点号管段 I控制点量头水头210"0.0218.0040.5842.62210"0.0238.5045.8147.8610" D210"0.0238.5145.9247.97"210"0.0238.5846.6848.73210"0.0238.5746.5748.62210"0.0238.5646.4648.511.311"0.0259.0051.3650.101.311"0.0238.5045.8144.541.311"0.0238.5846.6845.411.311"0.0248.7848.8847.6111" D1.311"0.0258.8149.2247.951.311"0.0248.8049.1147.84"1.311"0.0269.1653.2151.941.311"0.0269.1553.0951.821.311"0.0269.1452.9751.711.31