消火栓計算題

1、消火栓計算題某高級酒店，地下一層，地上16層，層高3.1米，建筑總高度為50.7米，總建筑面積為31500平方米。市政外網(wǎng)管徑為DN300，有兩根引入管，管徑為DN100，市政水壓力為0.3MPa，假定室外管網(wǎng)可滿足室外消防用水量。試計算室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)圖見圖1，平面布置見圖2。圖1 消火栓系統(tǒng)圖圖2 消火栓平面布置圖解：1. 消火栓間距的確定（1）消火栓充實水柱長度確定消火栓充實水柱按下面三種方法計算：1）根據(jù)公式計算 （1）式中 水槍的充實水柱長度，m； 為保護(hù)建筑物的層高，m； 水槍傾角，取450。該酒店層高為3m，代入（1）式計算得，3m。2）按規(guī)范確定根據(jù)建筑設(shè)計防

2、火規(guī)范GB 500162006（下文簡稱低規(guī)）第8.4.3條規(guī)定，水槍的充實水柱應(yīng)經(jīng)計算確定，甲、乙類廠房、層數(shù)超過6層的公共建筑和層數(shù)超過4 層的廠房（倉庫），不應(yīng)小于10m；故本建筑的充實水柱長度不應(yīng)小于10m，即10m。3）根據(jù)水槍出水量確定 根據(jù)規(guī)范規(guī)定的充實水柱確定采用同種規(guī)格的消火栓，充實水柱長度 =10m,水槍噴口直徑 df=19mm,水帶長度 Ld=25m，采用直徑d=65mm襯膠水帶。水槍噴嘴處出水壓力按下式計算： （2）式中 實驗系數(shù)，與充實水柱長度有關(guān)，；實驗系數(shù)，與水槍噴嘴口徑有關(guān)；水槍充實水柱長度，m；水槍噴嘴處造成一定長度的充實水柱所需的壓力，kPa；查表得=1.3

3、0，=0.0097，代入（2）式中得： mH2O水槍出水量按下式計算： (3)式中 水槍射流量，L/s； B水槍水流特性系數(shù)，與水槍噴嘴口徑有關(guān)，df=19mm時，取1.577； 同（2）式，mH2O。將=13.58 mH2O，B=1.577代入（3）式得：規(guī)范規(guī)定每支水槍最小流量為=5L/s，所以當(dāng)=10m時，水槍出水量不滿足規(guī)范要求。 根據(jù)水槍最小出流量反算消火栓充實水柱長度根據(jù)下式計算： （4）式中 同（2）式； 每支水槍最小出流量，L/s； B同（3）式。取=5L/s，B=1.577代入（4）式中得：根據(jù)水槍噴口處壓力計算：將（2）式變形得： （5）式中 同（2）式。將上述數(shù)據(jù)代入（5

4、）式中可得：=114.5kPa=11.45 mH2O所以，=11.45 mH2O，取12 mH2O根據(jù)=12 mH2O可再計算水槍的實際出流量：此時的水槍噴嘴處壓力： （6）式中 、同（2）式，=12 mH2O，代入（6）可得：水槍口實際出水流量為：本設(shè)計選用65mm襯膠水帶，水帶長度25m，查表得水帶阻力系數(shù)=0.00172，計算水帶水頭損失； （7）式中 水帶水頭損失，kPa；水帶阻力系數(shù)；水帶長度，m；同（3）式。將=0.00172，=25m，=5.2L/s代入（7）得：=1.16 mH2O消火栓局部水頭損失為=2 mH2O；根據(jù)下式計算最不利消火栓口壓力： （8）式中 消火栓口水壓，k

5、Pa；水槍噴嘴處的壓力，kPa； 水帶的水頭損失，kPa；消火栓栓口水頭損失，kPa。=169+11.6+20=200.6kPa=20.06 mH2O。（2）消火栓保護(hù)半徑的確定消火栓保護(hù)半徑按下式計算： （9）式中 R消火栓保護(hù)半徑，m；Ld水帶有效長度，考慮水帶的轉(zhuǎn)彎，取折減系數(shù)為0.8；Ls水槍充實長度在平面上的投影長度，傾角取45。代入數(shù)據(jù)得，=0.825+12cos45o=28.5m，即保護(hù)半徑為28.5m。（3）消火栓間距及立管根數(shù)的確定室內(nèi)按一排消火栓布置，且應(yīng)保證兩支水槍充實水柱同時到達(dá)室內(nèi)任何部位，消火栓間距按下式計算： (10)式中 S兩股水柱時的消火栓間距，m； R消火栓

6、保護(hù)半徑，m；b消火栓最大保護(hù)高度，取9.4m。代入數(shù)據(jù)得： =26.9 m即消火栓的間距為27m。立管數(shù)量計算： （11）式中 n立管數(shù)量； L建筑長度，m； S兩股水柱時的消火栓間距，m。立管數(shù)量為：2. 消火栓管網(wǎng)水力計算該建筑屬于公共建筑一類，火災(zāi)危險級別為中危險級，據(jù)高規(guī)）7.2.2條規(guī)定，該建筑室內(nèi)消火栓用水量為40L/s，按每個消火栓最小流量為5L/s，相鄰3根立管分配流量：最不利立管、次不利立管，同時動作3支水槍；第3根立管同時作用2個水槍。將水平環(huán)狀管網(wǎng)斷開，按枝狀管網(wǎng)計算。消火栓計算簡圖見圖3。圖3 消火栓計算簡圖（1） 消火栓管網(wǎng)水力計算1） 最不利點（0點）消火栓壓力和

7、出水量前面已計算出最不利點消火栓壓力和水槍實際出流量分別為：，2） 0-1管段計算該管段只供給一個消火栓，管徑取消火栓的出口管徑DN70。管中流速根據(jù)下式計算： （12）式中：V管道流速，m/s；Q管段流量，L/s；D管道的計算內(nèi)徑，m。消火栓給水管,不宜大于2.5m/s。代入數(shù)據(jù)得：=1.35 m/s根據(jù)下式計算單位水頭損失： (13)式中：i每米管道的水頭損失，m H20/m；V管道流速，m/s；D管道的計算內(nèi)徑，m。代入數(shù)據(jù)得：=0.06 mH2O/m根據(jù)下式計算沿程水頭損失 ： (14)式中： 沿程水頭損失，mH2OL管段長度，m；i每米管道的水頭損失，m H2O/m代入數(shù)據(jù)得：=0.

8、19 mH2O1點消火栓壓力為：= 23.35 mH2O3） 管段1-2的計算：節(jié)點1壓力下消火栓1點的出流量計算： （15）式中 次不利點（n-1）處的流量，L/s； 次不利點（n-1）處的壓力，mH2O；消火栓局部水頭損失，取2mH2O。水帶長度，m；水帶阻力系數(shù)，取值0.00172；B水槍水流特性系數(shù)，與水槍噴嘴口徑有關(guān)，df=19mm時，取1.577。代入數(shù)據(jù)得：=5.6 L/s管段1-2的流量為消火栓0和1的流量之和：即=5.2+5.6=10. 8 L/s= 0.04 mH2O/m=0.12 mH2O=26.57 mH2O4） 管段2-3的計算：=6.0L/s管段2-3的流量為消火栓

9、0、1和2的流量之和：即 =5.2+5.6+6.0=16. 8 L/s= 0.10 mH2O/m=4.22 mH2O=72.99 mH2O5） 管段3-4的計算：管道3-4只有動壓損失，靜壓、流量均無變化，故而節(jié)點4的壓力為：=73.06 mH2O；4點與3點壓力差為：=73.06-72.99=0.07 mH2O 因此可以忽略3-4管段之間的水損，認(rèn)為3點和4點的壓力近似相等，mH2O。所以次不利管（XL-2）計算結(jié)果與最不利立管相同，同理也可知第三根立管（XL-3）計算結(jié)果也與最不利管相同。計算結(jié)果詳見表1。 表1 最不利消防立管水力計算表節(jié)點編號起點壓力mH2O管道流量L/s管長m管徑mm

10、流速m/si水力坡降mH2O/m水頭損失mH2O終點壓力mH2O0-120.065.23.1701.35 0.06 0.19 23.35 1-223.35 10.8 3.11001.38 0.04 0.12 26.57 2-326.57 16.8 42.21002.14 0.10 4.22 72.99 3-472.99 16.8 282000.95 0.0025 0.07 73.06 4-573.06 33.6 282001.070.01 0.28 73.34 5-673.34 44.4282001.41 0.0170.53 73.876-773.8744.432001.410.0170.05

11、73.92 假設(shè)7-水泵吸水管之間的水頭損失為2m。3. 消防水箱有效體積計算消防水箱應(yīng)貯存10min的室內(nèi)消防用水量，計算得： （16）式中 消防水箱10min的室內(nèi)消防用水量，m3； 室內(nèi)消防用水量，L/s。計算得：=27 m3據(jù)高規(guī)7.4.7條規(guī)定，高位水箱的消防儲水量，類公共建筑不應(yīng)小于18m3，本建筑屬于公共建筑類，故水箱有效體積為18m3。高規(guī)7.4.7條規(guī)定，高位水箱的設(shè)置高度應(yīng)保證最不利點消火栓的出水壓力，當(dāng)建筑高度不超過100m時，高層建筑最不利點消火栓出水壓力不低于0.07MPa=7 mH2O，該屋頂水箱底層高度為56.5m，最不利點消火栓高度為48.5m，高差為8 mH2

12、O，滿足7 mH2O的要求，故不設(shè)置加壓設(shè)施。4. 消防水池有效容積計算由前面計算知，該建筑室內(nèi)消火栓用水量為44.4L/s，據(jù)高規(guī)規(guī)定，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)按火災(zāi)延續(xù)時間3小時計算。室外管網(wǎng)補(bǔ)水量的計算：由于外網(wǎng)引入管至消防水池之間的管徑為DN100，利用孔口出流公式和經(jīng)濟(jì)流速分別計算，取二者較小者作為室外管網(wǎng)補(bǔ)水量： (17)式中 為孔口出流系數(shù)，為0.62；A孔口斷面面積，m2；h為孔口壓力，mH2O，即市政給水壓力。=0.0375m3/s=135 m3/h查表，DN100的經(jīng)濟(jì)流速為1.2m/s，得流量：=33.9m3/h取二者較小者，即33.9m3/h，取34 m3/h。根據(jù)下式計算消防水

13、池有效體積： -QbTb (18)式中 消防水池體積，m3；室內(nèi)、外消火栓用水總量，L/s；x火災(zāi)延續(xù)時間，h，取3h；Qb外網(wǎng)補(bǔ)水量，m3/h；Tb火災(zāi)延續(xù)時間。因為室外管網(wǎng)可滿足室外消防用水量，所以室外消防水量為0，于是得到：=377.5 m3所以消防水池的有效容積取380m。由于消防水池小于500 m，故需建一個消防水池即可。 補(bǔ)水時間為：當(dāng)有一根引入管檢修時，此時最不利情況下，補(bǔ)水時間為：滿足規(guī)范中的小于48h的要求。5. 消防水泵揚程及流量（1）消防水泵揚程為： (19)式中 水泵揚程，kPa； 水池最低水位至最不利消火栓位置高度所要求的靜水壓，kPa；水泵吸水管和出水管至最不利配水點計算管路的總水頭損失，kPa；水流通過水表時的水頭損失，為0 kPa；最不利消火栓的栓口壓力，kPa。 設(shè)消防水池最低水位相對標(biāo)高-3.800，最不利消火栓相對標(biāo)高48.700， H1=52.50