浅谈建筑消防给水系统的计算

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1、浅谈建筑消防给水系统的计算来源：菏泽郓城消防大队　时间：2008-11-7　作者：丁俊成 建筑消防给水系统是建筑的主要灭火设施，消防给水系统设计合理与否，对扑救火灾成败起着决定性作用，消防给水设计中不论是设计人员还是审核人员，掌握水力计算的基本原理和计算方法是至关重要的。以下就结合规范对消防给水的计算原理和计算方法进行归纳总结。　　一、水力计算的基本原理　　众所周知，自然界一切物质的能量转化均服从能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个

2、物体，在转化或转移的过程中其总量不变。物质“水”作为一种流体也遵守能量守恒定律，流体的能量包括内能、位能、动能、压力能，若将伴随流体经过截面1输入的能量用下标1标明（如图1），经过截面2输出的能量用下标2注明，则图中所示水系统的总能量衡算式便为：　　                         mU1+mgz1+mu12/2+p1v1+mqe+mwe=mU2+mgz2+mu22/2+p2v2              （1）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

3、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　　1　　　　　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　P1　　　　　　P2　　　　　　　　图1 压力能或流动能示意图　　　　　　　　　　 　　 　　 　      　　　 　这里，我们按照理想状态下的水进行计算，所谓理想状态，即不可压缩和内能不变（也就是温度不变），那么对（1）式通过恒等式变化即得机械能衡算――柏努利方程：　　                            z1+u1

4、2/　2g　+p1/ρg=z2+u22/　2g　+p2/ρg+△z                    （2）　　（2）式中z称为位头（位压头），反映水的位置高低，u2/2g称为速度头（动压头），反映水的流速大小，p/ρg称为压力头（静压头），反映水对容器或管道壁的压力大小，三项之和称为总压头，△z称为机械能损失（水流动时的阻力损失）。 　　由上面柏努利方程可知，水在某一位置的压力、速度、流量、位置高低等是息息相关的，其中任意一个值发生变化，其它值也相应变化。例如：消防给水中的常高压给水系统，规范中对最

5、不利点的给水压力有最低要求，对流量有最低要求，对流速有最高流速要求，最不利点的高度由建筑物的高低确定，管道阻力可以计算得出（下面具体介绍），这样就可以通过柏努利方程推算出给水压力多大才能达到常高压给水要求。　　二、消防给水量计算　　计算消防给水流量，首先要弄清流量与管径、压力、流速之间的关系。压差影响流速的大小，而流速的大小关系到流量的大小。管径不变时，水流量与压力基本成正比，压力越大流量越大。如充实水柱是　7米　时栓口出水压力是0.09MPa，用65-19的消火栓流量是　3.8L　/S；充实水柱是　10

6、米　时栓口出水压力是0.135MPa，流量是　4.6L　/S；充实水柱是　13米　时栓口出水压力是0.135MPa，流量是　5.4L　/S。静水压0.1MPa约等于　1公斤　压力，理论上等于　10米　水柱，但流动的水存在一定的压力损失，即水枪要打　7米　的充实水柱需要0.09MPa出水压力。　　表1 消火栓口出水压力和流量、充实水柱关系　　序号　　充实水柱（m）　　流量（L/s）　　栓口出水压力（Mpa）　　1　　7　　3.8　　0.09　　2　　10　　4.6　　0.135　　3　　13　　5.4　　0

7、.186　　压力与流速的关系:出口压力越大，水的流速也就越大，相同管径流量也就越大。　　由于水的流动阻力较大，速度越大阻力越大，也就是能量损耗越大，为了节能，《建筑设计防火规范》规定，消火栓给水管道内的设计流速不宜大于　2.5m　/s,《自动喷水灭火系统设计规范》规定，管道内的水流速宜采用经济流速，不应大于　10m　/s。一般工程计算时，给水管道压力常见为0.1～0.6MPa，水在管道中流速在1～3m/s，常取　1.5m　/s。　　1、流量计算　　①自动喷水灭火系统流量有两种计算方法:　　a作用面积法: 

8、      系统设计秒流量QS=1.15～1.3QC                                          （3）　　QC=喷水强度×作用面积                            （4）　　式中喷水强度和作用面积可以由《自动喷水灭火系统设计规范》根据不同设置场所直接查得。　　b逐点法:           喷头流量q=k