消火栓系统设计计算

1、3 消火栓系统设计计算3.1 室内消火栓系统的布置学生宿舍室内消火栓给水系统采用独立的消防给水系统。根据高规规定，其室内消火栓用水量为10L/s，同时使用水枪数为2只，每支水枪最小流量为5L/s，最不利情况下，同一立管上同时出水2只水枪，立管最小流量为10L/s。消火栓的栓口直径为65mm，水带长度25m，水枪喷嘴口径19mm，消火栓的充实水柱为13mH2O。3.1.1 室内消火栓管网布置根据高层民用建筑设计防火规范(GB5004595)(2005年版)第7.4.1条规定，酒店建筑室内消防给水系统设置成与生活给水系统分开的独立给水系统。室内消火栓管道布置成环状，横向竖向均成环。环状管网的横干管

2、分别布置在1层和11层的吊顶中，低区环状管网的横干管分别布置在4层和地下1层的吊顶中。消防水箱的出水管与11层横干管相连接。消防泵的压水管设两条管路与消防环状管网连接，其管径的设计考虑到当其中一根发生故障时，另一根管路应能保证消防用水量和水压的要求。学生宿舍建筑室内消火栓给水管网设地上式消防水泵结合器。水泵结合器的设置数量按室内消防用水量确定，该建筑室内消火栓用水量为10L/s，每个水泵结合器的流量按10L/s计，故设置1个消火栓水泵结合器，型号为SQ100。3.1.2 室内消火栓的布置室内消火栓的合理布置，直接关系到扑救火灾的效果。因此，高层建筑的各层包括和主体建筑相连的附属建筑均应合理设置

3、消火栓。消火栓的间距，应保证同层相邻两个消火栓的充实水柱同时到达室内任何部位，可按式(3-1)确定，且高层建筑不应大于30m，裙房不应大于50m。 (3-1)式中 S-消火栓间距，m； R-消火栓保护半径，m，R=L1+L2； L1-水龙带敷设长度，m，可取配备水龙带长度的90%； L2-水枪充实水柱在平面上的投影长度，m，水枪射流上倾角按45o计； b-消火栓最大保护宽度，m。消火栓保护半径按下式计算： (3-2)式中 R-消火栓保护半径，m； C-水带展开时的弯曲折减系数，一般取0.80.9； h-水枪充实水柱倾斜45o时的水平投影，m；h=0.71Hm，对一般建筑(层高为33.5m0由于

4、两楼板间的限制，一般取h=3.0m； Hm-水枪充实水柱长度，m。水枪充实水柱长度应根据建筑物的层高和选定水枪的设计流量通过水力计算确定。高规第7.4.6.2条要求对建筑高度不超过100m的高层建筑，充实水柱长度不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑，其充实水柱长度不应小于13m。宿舍建筑消火栓充实水柱Hm=10m，C=0.9，Ld=25m，则消火栓的保护半径为R=0.9×25+3=25.5m。在消火栓平面布置时，结合建筑平面图，建筑防火分区，以25.5m为消火栓保护半径，将消火栓分散布置在楼层走到、楼梯、大厅出入口附近等明显、经常有人走动、易于取用的地方。设计采用单出口消火

5、栓，消火栓栓口装置距地面1.1m，栓出口方向与布置消火栓的墙壁垂直。建筑内采用同一规格的消火栓，消火栓口径DN65mm ，配备水龙带长度25m，水枪喷嘴口径19mm。3.2 消防水箱设计计算3.2.1 设计计算依据水箱消防贮水量应按建筑物的室内消防用水总量的10分钟用水量进行计算。消防水箱容积按下式计算： (3-3)式中 Vx-消防水箱容积，m3； qx-室内消防用水总量，L/s； Tx-火灾初期时间，按10min计。为避免水箱容积过大，高规第7.4.7.1规定，消防水箱的最小贮水量应符合下列要求：一类公共建筑不应小于18m3；二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12m3；二类居住建筑

6、不应小于6.00m3。3.2.2 设计计算宿舍建筑室内消火栓用水量为10L/s，按式(3-3)计算消防水箱贮水量为：根据计算和规范要求，宿舍建筑消防水箱容积按6m3设计。设在屋顶水箱间内，尺寸为2.0m(长)×2.0m(宽)×1.8m(高)，有效容积为2.0×2.0×1.5=6m3。消防水池有效容积为：设置的消防水池，尺寸为6.0m(长)×6.0m(宽)×1.8m(高)，有效容积为6.0×6.0×1.5=72m3。3.3 最不利点消火栓所需压力和实际射流量酒店建筑选用65mm口径的消火栓，水枪喷嘴口径为19mm，直

7、径为65mm，长度为25m的衬胶水龙带。根据规范要求，该建筑发生火灾时，室内需8支水枪同时工作。立管上的14、13、12层消火栓离泵房最远，处于系统最不利位置，因此为最不利管段，发生火灾时立管上的三支水枪同时工作。为相邻立管，三支水枪同时工作。为次相邻管，两支水枪同时工作。3.3.1 枪口所需压力枪口所需压力按下式计算： (3-5)式中 -枪口所需压力，kPa； -与水枪喷嘴口径有关的阻力系数； -实验系数，见建筑给水排水工程(第五版)表3.2.4； -水枪充实水柱长度，m。查表得=0.0097，=1.2175，则号消防立管27层消火栓的水枪造成13m充实水柱所需的压力为：3.3.2 水枪喷嘴

8、射流量水枪喷嘴射流量按下式计算： (3-6)式中 -水枪的射流量，L/s； B-水枪水流特性系数，建建筑给水排水工程(第五版)表3.2.5； Hq-水枪喷嘴处压力，kPa。查表得，B=1.577，枪口压力Hq=18.70mH2O，则水枪射流量为：3.3.3 水带水头损失水带水头损失按下式计算： (3-7)式中 hd-水带水头损失，mH2O； Ld-水带长度，m； Az-水带阻力系数，建建筑给水排水工程(第五版)表3.2.6。查表得Az=0.00172，水带长度为25m，射流量为5.43L/s，则水带水头损失为：3.3.4 最不利消火栓口所需压力最不利点为11层消火栓处，在满足消防流量5.43L

9、/s时，该消火栓口所需的压力为：3.4 消火栓管网水力计算消火栓管网为环状管网，在进行水力计算时，加设环状管网某段断开，并确定最不利计算管路，按枝状管路进行水力计算。3.4.1 水泵供水工况由消火栓泵向管网供水，水流自下向上流动。计算出消防流量由消火栓泵至最不利消火栓处的水头损失，为选择消火栓泵提供依据。最不利消防管的消防流量为XL-1号立管上的11、10层消火栓流量之和。由前面计算知，XL-1上11层消火栓口的压力为H11=19.97mH2O，消防流量为q11=5.43L/s。10层消火栓处的压力为H11+(层高3.6m)+(1011层消防立管的水头损失)，即H10=19.97+3.6+0.

10、0037×3.6=23.58mH2O=235.8kPa。10层消火栓的消防出水量为 消防立管按2股水柱同时作用，XL-1号消防立管的流量为5.43+5.88=11.31L/s，采用DN100mm管径，v=1.44m/s，i=32.9mm/m。消火栓系统用水量为11.31L/s，横干管采用DN100mm，v=1.51m/s，i=20.1mm/m。水泵供水工况计算如下图所示：水泵供水工况计算结果如表所示，由表知，管路沿程水头损失为： h=1.32mH2O，管路总水头损失为：Hg1=1.1h=1.45 mH2O。水泵供水工况计算表管段名称管道流量L/s管长m管径mm水力坡降mH2O/m流速

11、m/s损失mH2O终点压力mH2O1-25.430.63700.0571.300.0420.042-35.433.601000.0290.580.1123.6814-35.880.63700.0691.420.0423.683-411.313.601000.0291.210.1127.564-511.313.601000.0291.210.1131.275-611.313.601000.0291.210.1134.976-711.313.601000.0291.210.1138.687-811.313.601000.0291.210.1142.388-911.313.601000.0291.2

12、10.1146.099-1011.313.601000.0291.210.1149.8010-1111.313.601000.0291.210.1153.5011-1211.313.601000.0291.210.1157.2112-1311.314.701000.0291.210.1462.05 h =1.323.4.2 水箱供水工况火灾初期由水箱供水，水流自上向下流动，计算出消防流量由消防水箱至最不利点消火栓处的水头损失，为校核水箱安装高度是否满足消防压力提供依据。由前面计算知，立管XL-1上11层消火栓口的压力为H11=19.97mH2O，消防流量为q14=5.43L/s。10层消火栓处

13、的压力为H11+(层高3.6m)-(1013层消防立管的水头损失)，即H10×3.6=23.56mH2O=235.6kPa。水箱供水工况计算结果：管路沿程水头损失h=1.32mH2O，管路总水头损失为： Hg2=1.1h=1.45mH2O。 3.5 高位水箱设置高度的校核高位水箱的设置高度应满足下式要求 (3-8)式中 Hx-高位水箱最低液位与最不利消火栓之间的垂直压力差，kPa； Hxh-最不利点消火栓所需水压，kPa； Hg-管路的总水头损失，kPa。已知Hxh=H11=19.97mH2O，Hg=Hg2=1.45mH2O，Hxh+Hg=21.42mH2O。3.6 消防泵的计算与选择消防水泵的流量，应按满足火灾发生时建筑内消火栓使用总数的每个消火栓的设计流量之和计算。消防泵的扬程按下式计算： (3-10)式中 Hb-消防水泵的压力，kPa； Hxh-最不利消火栓所需水压，kPa； Hg-管网的水头损失，kPa； Hz-消防水池最低水位与最不利消火栓的压力差，kPa。由前面计算已知，酒店建筑消火栓系统消防水量为Qx=11.31L/s，最不利点消火栓所需的压力为19.97mH2O，消防水池的最低水位为-4.80m，最不利消火栓