消防给水系统设计计算说明书

一、工程概况锦怡酒店位于重庆市大杨石组团九龙镇，杨家坪城市核心商业区，该建筑属餐饮、办公、酒店类建筑，分1#楼和2#楼，1#楼为酒店，共十七层，2#楼为办公楼，共20层。地下三层为设备层、车库，地下二层车库，地下一层为酒店配套的餐饮等。1#楼一层为大堂，二层至四层为咖啡、餐饮等，五层以上为客房；2#楼一层以上均为办公。建筑绝对标高74.55m。二、设计范围根据设计任务书要求，主要针对该建筑室内消火栓系统进行设计。三、设计依据1.建设单位提供的地形图，选址位置；2.建筑专业图纸；3.《建筑设计防火规范》GB50016-2006；4.《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)；5.《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-976.《建筑给水排水设计手册》（第2册建筑给水排水第二版）7.《中国消防工程手册》蒋永琨主编8.国家强制执行的标准，法规及有关规定四、设计内容4.1设计方案本建筑为一类高层建筑，耐火等级为一级，市政给水压力为0.35MPa，不能满足高层建筑防火给水所需压力，所以本系统采用临时高压消防给水系统，着火前10min灭火是由水箱供水，以后供水是由地下室的消防水泵从消底层贮水池抽水加压供水。方案一：分区消防给水给水系统1#楼-3~8层为低区消火栓系统，9~17层为高区消火栓系统；2#楼-3~10楼为低区火栓系统，11~20层为高区消火栓系统。方案二：不分区消防给水系统不进行分区，直接由消防水泵供给整个建筑消火栓系统。消防分区能更好利用市政给水压力，减小泵的负荷，更加节能。消火栓出口压力得到较好控制。但本建筑高度74.55m（不算塔楼），最底层所承受静压力不大于1.00MPa，根据规范可不分区，但底部几层消火栓出口压力可能超过0.5MPa，所以要采取减压措施。综上，整个消火栓系统由消防泵、消防管网、减压设备、消防栓、水泵接合器、底层贮水池和屋顶水箱组成。4.2消防设备及附件设计4.2.1消火栓（1）消火栓充实水柱长度确定根据《建筑设计防火规范》GB50016—2006（下文简称《低规》）第8.4.3条规定，水枪的充实水柱应经计算确定，甲、乙类厂房、层数超过6层的公共建筑和层数超过4层的厂房（仓库），不应小于10m；故本建筑的充实水柱长度不应小于10m，即0kS≥10m。本设计取充实水柱长度12m。（2）消火栓保护半径的确定消火栓保护半径按下式计算：dsRLL式中R——消火栓保护半径，m；Ld——水带有效长度，考虑水带的转弯，取折减系数为0.8；Ls——水枪充实长度在平面上的投影长度，水枪高度1.1m，喷射高度2.1m，22122.111.8mSL。代入数据得，dsRLL=0.8×25+11.8=31.8m，即保护半径为31.8m，。（3）消火栓间距的确定室内按一排消火栓布置，且应保证两支水枪充实水柱同时到达室内任何部位，消火栓间距按下式计算：22SRb式中S——两股水柱时的消火栓间距，m；R——消火栓保护半径，m；b——消火栓最大保护高度，取10.85m。代入数据得：22SRb=2210.858.31-=29.9m（4）水枪造成12m充实水柱所需压力采用同种规格的消火栓，充实水柱长度0kS=12m,水枪喷口直径df=19mm,水带长度Ld=25m，采用直径d=65mm衬胶水带。水枪喷嘴处出水压力按下式计算：kfkfqHS1S10式中f——实验系数，与充实水柱长度有关，4)01.0(8019.1KfS；φ——实验系数，与水枪喷嘴口径有关；kS——水枪充实水柱长度，m；qH——水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需的压力，kPa；查表得f=1.30，φ=0.0097，代入（2）式中得：74.1638.167122.10097.01122.110110==××××==kPaSSHKfKfq-α-αmH2O（5）水枪喷嘴射流量出水量按下式计算：qxhBHq式中xhq——水枪射流量，L/s；B——水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，df=19mm时，取1.577；将qH=16.74mH2O，B=1.577代入（3）式得：sLBHqqxh/14.574.1677.51=×==规范规定每支水枪最小流量为xq=5L/s，所以当0kS=12m时，水枪出水量满足规范要求。（6）水龙带沿程损失本设计选用65mm衬胶水带，水带长度25m，查表得水带阻力系数dA=0.00172，计算水带水头损失；2xhdddqLAh=式中dh——水带水头损失，kPa；dA——水带阻力系数；dL——水带长度，m；xhq——同（3）式。将dA=0.00172，dL=20m，xhq=5.28L/s代入（7）得：22.145250172.00××==xhdddqLAh=1.14mH2O（7）消火栓出口压力根据下式计算最不利消火栓口压力：kdqxhHhHH式中xhH——消火栓口水压，kPa；qH——水枪喷嘴处的压力，kPa；dh——水带的水头损失，kPa；kH—消火栓栓口水头损失，kPa，消火栓局部水头损失为kH=2mH2O。kdqxhHhHH=16.74+1.14+2=19.88mH2O。消火栓栓口离地面高度宜为1.10m，栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面垂直。消火栓布置在明显的经常有人出入而且使用方便的地方。每层任何一处着火，必须保证两股水流同时到达。L1、L7消防电梯前室各单独设一消防立管设置一消火栓，在屋顶设置试验消火栓一个。消火栓出口压力过大的楼层，应该采用减压型消火栓。4.2.2消防管道消防立管尽量设置在靠墙位置，沿井道或柱子通向上层，横干管在建筑吊顶中敷设4.2.3消防管材消火栓给水管采用镀锌钢管，采用焊接方式。4.2.4水泵接合器：室内消火栓系统设3套水泵接合器，每个水泵接合器按流量15L/S确定，以保证消防车接驳水泵结合器向室内消火栓管网供水，水泵接合器安装在便于消防车使用的位置。4.2.5消防泵房消防泵房内设置室内消防水泵、室外消防水泵、喷淋水泵，具体布置见消防泵房大样图。4.2.6消防水泵：地下室设消火栓系统给水泵两台（一用一备），保证系统最不利点消火栓的压力和用水量，屋面设稳压泵用以保持系统最不利点最低水压要求。稳压泵平时向管网提供足够的水压，稳压泵的启停由电接点压力表控制，每个消火栓箱内设直接启泵按钮，用于启动消防水泵，同时向消防控制室报警。五.消火栓给水系统水力计算5.1消火栓管道流量计算消防立管考虑3股水柱作用，消防立管流量Q=5.14×3=15.42L/s，采用DN100的立管，v=2.02m/s。整个系统考虑8股水柱，Q=5.14×8=41.12L/s，采用DN150的环管，v=2.39m/s。5.2最不利点水力计算1）最不利点（0点）消火栓压力和出水量前面已计算出最不利点消火栓压力和水枪实际出流量分别为：OmHHxh2088.19=，sLqxh/41.5=设2）0~1管段计算该管段供给一个消火栓，管径取消火栓的出口管径DN100。管中流速根据下式计算：24DQvπ=式中：v——管道流速，m/s；Q——管段流量，L/s；D——管道的计算内径，m。消火栓给水管道流速一般1.4～1.8m/s,不宜大于2.5m/s。代入数据得：22101.014.300514.044××==DQvπ-=0.65m/s根据下式计算单位水头损失：3.1200107.0Dvi=式中：i——每米管道的水头损失，mH20/m；v——管道流速，m/s；D——管道的计算内径，m。代入数据得：3.123.110210101.065.000107.000107.0×==---Dvi=0.01mH2O/m根据下式计算沿程水头损失：lih式中：h——沿程水头损失，mH2OL——管段长度，m；i——每米管道的水头损失，mH2O/m代入数据得：3.310.0101010---lih=0.03mH2O1点消火栓压力为：01.03.388.19101001++=++=--hHHHxhxh=23.19mH2O3）管段1~2的计算：节点1压力下消火栓1点的出流量计算：BLHHqdknxhnxh/1)1()1(式中)1(nxhq——次不利点（n-1）处的流量，L/s；)1(nxhH——次不利点（n-1）处的压力，mH2O；kH——消火栓局部水头损失，取2mH2O。dL——水带长度，m；——水带阻力系数，取值0.00172；B——水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，df=19mm时，取1.577。代入数据得：/1.5771250172.00219.23/111+×=+=--BLHHqdkxhxh=5.59L/s管段1~2的流量为消火栓0和1的流量之和：即21q=5.14+5.59=10.73L/ssmDQv/37.11.014.301073.0442221=××==π-3.123.121221211.037.100107.000107.0×==---Dvi=0.04mH2O/m3.304.0212121×=•=---lih=0.13mH2O13.03.319.23212112++=++=--hHHHxhxh=26.62mH2O4）管段2-3的计算：/1.5771250172.00262.26/122+×=+=--BLHHqdkxhxh=6.03L/s管段2~3的流量为消火栓0、1和2的流量之和：即32q=10.73+6.03=16.76L/ssmDQv/4.121.014.30168.0442232=××==π-3.123.132232321.04.1200107.000107.0×==---Dvi=0.98mH2O/m65.6410.0323232×=•=---lih=6.47mH2O77.665.6762.26323223++=++=--hHHHxhxh=101.04mH2O5）管段3~4的计算：管道3~4只有动压损失，静压、流量均无变化，故而节点4的压力为：2321.0004.1014334×+=+=-hHHxhxh=101.316mH2O；4点与3点压力差为：34xhxhHH=101.316-101.04=0.28mH2O%27.0%10004.10182.0%100334=×=×xhxhxhHHH-因此可以忽略3~管段之间的水损，认为3点和4点的压力近似相等。所以次不利管（XL-2）计算结果与最不利立管相同，同理也可知第三根立管（XL-1）计算结果也与最不利管相同。计算结果详见表1。表1最不利消防立管水力计算表节点编号起点压力mH2O管道流量L/s管长m管径mm流速m/si水力坡降mH2O/m水头损失mH2O终点压力mH2O0~120.855.143.301000.650.010.0323.191~223.1910.733.301001.370.040.1426.622~326.6216.7667.651002.190.106.77101.043~4101.0416.76231500.970.010.23101.324~5101.3233.525.21501.940.050.26101.585~6101.5843.801141502.570.089.12110.75.3消防水泵及水泵接合器的选择5.3.1消防流量Qb=43.80L/s5.3.2消防扬程消防水泵扬程bH为：4321HHHHHb式中bH——水泵扬程，kPa；1H——水池最低水位至最不利消火栓位置高度所要求的静水压，kPa；2H——水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损kPa；3H——水流通过水表时的水头损失，为0kPa；4H——最不利消火栓的栓口压力，kPa。设消防水池最低水位相对标高-14.150，最不利消火栓相对标高57.800，H1=71.95m=719.5kPa由表1计算知，沿程总水头损失为即节点0至节点6的水头损失之和为16.55mH2O，取局部水头损失为沿程水头损失的20%，即局部水头损失为3.31mH2O。假设6~水泵吸水管之间的水头损失为2m