室内消火栓给水系统的水力计算思路

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　　　　　　　　　　　室内消火栓给水系统的水力计算思路
　　　　　　　　　　　　　　　　作者：王锋
　　摘　要：室内消火栓给水系统的水力计算，我们做的可以算是多的了，可是对于如何系统而规范的计算确定各项参数，许多新入行的朋友却不太清楚。原因其实很简单，许多学校在教学的时候，只是局限在对教材的说教，缺乏和建筑防火规范的有机结合，故而导致许多毕业生对这一块的思考缺乏逻辑性。
　　关键词：室内消火栓 给水系统 水力计算
　　进行消火栓给水系统水力计算包括了流量和压力的计算，计算前提首先是建立在满足规范要求的基础上进行，规范对建筑灭火主要规定了2条，一条是同时使用水枪支数，一条是每支水枪最小流量。
　　（一）流量计算：
　　现分析流量计算步骤及程序如下：
　　一、首先分析在满足同时使用水枪支数条件下的充实水柱计算：
　　1、查建筑防火规范：第8.5.2条－室内消火栓用水量应根据同时使用水枪数量和充实水柱长度，由计算决定（可见不是纯粹查表得来的），但不应小于表8.5.2的规定（可见查表所得为规定的最小值，并不一定就是适合你手上建筑的正确值，如果经计算所得你的消火栓用水量大于表格内对应的消防水量，则应取较大的计算值）。
　　2、计算室内消火栓用水量的已知条件：同时使用水枪数量（可查表得到，一般为2支）；未知条件：充实水柱长度
　　3、如何来计算充实水柱长度？
　　水枪充实水柱概念：水枪向上垂直射流，在26mm~38mm直径圆断面内、包含全部水量75％～90％的密实水柱长度称为充实水柱长度，以Hm表示（一般控制在7米～15米范围内）。
　　那么建筑所需充实水柱高度该如何来计算呢？对一定层高h的建筑来说，它所要求的消防要求是：当水柱的倾角控制在45～60度范围时可以喷到天花板上（上层楼板），如图所示：

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　　Hm=(h-1)/sina，这个公式在很多规范及教材中都出现过。
　　这里我们取a＝45度，Hm=√2(h-1)
　　接下来，我们做一个统计，对由于Hm在7米～15米之间，我们来计算建筑层高控制在多少。
　　当Hm=7时，h＝5.95米，意味着当h小于5.95米时，Hm仍取7米；
　　当Hm=15时，h＝11.6米，意味着当h大于11.6米时，Hm超过15米，需选择其他灭火方式，消火栓系统不适用；
　　二、现在在满足了建筑防火规范要求的同时使用水枪支数的前提下给出了充实水柱的计算方法，接下来我们要校核，以上得出的充实水柱是否可以满足规范要求的每支水枪最小流量的要求呢？如果在该充实水柱条件下能同时满足规范要求的（1、同时使用水枪支数；2、每支水枪最小流量；）2个要求，那么这个充实水柱高度是正确的。
　　1、水枪流量对充实水柱有什么影响呢？
　　根据孔口出流公式：qxh=3.14udf2√2gHq/4=0.003477udf2√Hq，令
　　B＝（0.003477udf2）2，则：qxh＝√BHq，Hq=qxh2/B －（1*）
　　B是水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，可查表4－8（建筑给水排水工程、、中国建筑工业出版社）得到不同口径水枪喷嘴对应的B值。
　　Hq＝af*Hm/(1-∮*af*Hm) （MH2O）.-(2*)
　　af-试验系数，af=1.19+80(0.01*Hm)4
　　∮-与水枪喷嘴有关的阻力系数，
　　经验公式∮＝0.25/(df+(0.1df)3 df-水枪口径
　　综上，将公式1*代入公式2*，可得：
　　qxh2/B= af*Hm/(1-∮*af*Hm)
　　Hm= qxh2/ af(B+∮qxh2)
　　我们常选用的消火栓口径：19mm，此时∮=0.0097，B=1.577， af可先选择1.20，计算出Hm后校核。
　　Hm= qxh2/ af(B+∮qxh2)
　　 = qxh2/(1.89+0.012 qxh2)
　　三、现在我们分别在满足规范要求的同时使用水枪支数及每支水枪最小出流量要求下求得了Hm，两者比较，取大值，自然就能满足要求了。
　　四、实例：
　　（1）、层高8米，要求的每支水枪最小出流量5L/s。
　　计算：1、根据层高确定Hm， Hm=√2(h-1)=9.898米。
　　 2、根据水枪出流量确定Hm， Hm= qxh2/(1.89+0.012 qxh2)=11.46米。
　　选择大值11.46米。
　　（2）、层高多少时，充实水柱高度大于11.46米？
　　 Hm=√2(h-1)>11.46 h>9.10米
　　（3）、层高11米，每支水枪最小出流量5L/s，求充实水柱高度？此时实际出流量为多少？
　　计算：1、根据层高确定Hm， Hm=√2(h-1)=14.14米
　　 2、根据水枪出流量确定Hm， Hm= qxh2/(1.89+0.012 qxh2)=11.46米。
　　选择大值14.14米。
　　qxh2/B= af*Hm/(1-∮*af*Hm)＝1.22×14.14/(1-0.0097×1.22×14.14)＝20.72，qxh＝√（20.72×1.577）＝5.72L/s。
　　此时室内消防用水量为12L/s.
　　（二）压力计算：
　　消火栓口所需水压计算公式：
　　Hxh=Hq+hd+Hk
　　Hxh-消火栓口的水压
　　Hq-水枪喷嘴处的压力
　　hd-水带的水头损失
　　Hk-消火栓口水头损失
　　Hq= af*Hm/(1-∮*af*Hm)
　　Hd=AZ*Ld q2xh*10 ;( AZ-水带阻力系数，表4－10；Ld－水带长度)
　　Hk＝2m H2O
　　我们常选用的消火栓口径：19mm，水带直径65mm的25米长麻织水带，此时∮=0.0097，B=1.577，AZ=0.0043 ， af可根据计算所得Hm进行选择。
　　实例：
　　（1）、Hm=11.4米，qxh＝5L/s，求栓口压力？
　　计算：Hq= af*Hm/(1-∮*af*Hm)
　　＝1.2×11.4/（1－0.0097×1.2×11.4）
　　＝15.7
　　 Hd=AZ*Ld q2xh*10
　　＝0.0043×25×25×10＝26KPa=2.6米水柱
　　 Hk＝2m H2O
　　故栓口压力Hxh＝15.7+2.6+2＝20.3米水柱
　　（2）、厂房净高11米，求消火栓所需流量和栓口所需压力？
　　计算：按上述流量计算方法，求得净高11米厂房所需充实水柱高度为14.14米，水枪实际出水量为5.72L/s。同时水枪支数为2，故消防所需流量为5.72×2＝11.44L/s。
　　栓口所需压力Hxh=Hq+hd+Hk
　　Hq＝q2xh/B=5.722/1.577＝20.75米水柱
　　Hd=AZ*Ld q2xh*10＝0.0043×25×25×10＝26KPa=2.6米水柱
　　Hk＝2m H2O
　　故栓口压力Hxh＝20.75+2.6+2＝25.35米水柱