自动喷水灭火系统水力计算公式解析及高大净空场所设计

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浸内外镀锌钢管,海 澄 一 威 廉 系 数 值 取 120,每根配
的 选 取 是 影 响 管 道 水 损 的 计 算 重 要 参 数 ,国 外 有 研 究 表 明 .海 澄 一 威 廉 系 数 C,,不仅取决于管道粗糙
式 [2],主 要 用 于 室 外 埋 地 的 内 衬 水 泥 砂 浆 球 墨 铸 铁
— 21g A
2. 51
m i Re-Jx
式 中 h — 沿程水头损失,m ;
A- -沿程阻力系数;
L— —管 长 ,m ;
消 防 、喷淋供水干管上,同等条件下计算结果相比海 澄一威廉公式更大。
《自 动 喷 水 灭 火 系 统 设 计 规 范 》 ( GB 5084 2001,2005,已废止)在建筑室内的自喷系统水力计 算 上 仍 然 沿 用 了 舍 维 列 夫 计 算 公 式 ,自 2 0 0 5 年后 1 0 余年时间里该规范一直没有更新,直到国家标准
关 键 词 :自动喷水灭火系统;舍维列夫;海澄一威廉;高大净空 中图分类号:X799.1;TU118. 1 文献标识码:A 文章编号:1002—8471(2021)06—0116—07 DOI:10. 13789/ki.w w el964. 2021. 06. 019 引用本文:杨 建 ,何 能 . 自 喷 系 统 水 力 计 算 公 式 解 析 及 高 大 净 空 场 所 设 计 [J ] . 给 水 排 水 , 2021,47 ( 6 ) :116-122. YANG J , HE N. The sprinkler systems analysis of hydraulic calculation and its design in high headroom space [J ]. Water Wastewater Engineering, 2 0 2 1 , 4 7 ( 6 ) :116-122.
v 2 / 0 867 \ °-3
i = 0 . 001 07 -D7 7 v
v ) ,当 r < 1 . 2 m /s
式中;'----水力坡度,单位管道的损失,m/m ;
v ----流 速 ,m/s ;
D — 管道内径,m 。
舍 维 列 夫 公 式 是 以 旧 钢 管 、旧 铸 铁 管 为 研 究 对
对 旧 铸 铁 管 和 旧 钢 管 所 进 行 的 试 验 ,提 出 了 该 经 验 公式[5]。2 1 世 纪 以 前 由 于 我 国 的 经 济 发 展 水 平 较 低 ,内壁未经防腐的钢管和铸铁管材在建筑中大量 的 应 用 ,因 此 在 那 个 特 定 的 时 代 采 用 舍 维 列 夫 公 式 是 符 合 当 时 历 史 条 件 的 。随 着 中 国 经 济 快 速 发 展 , 更 多 先 进 的 技 术 材 料 和 工 艺 的 出 现 ,使 得 经 过 有 效
采用欧美常用的海澄一威廉公式,《室外给水设计规 范 》 ( GB 50013 —2006,已 废 止 )根据不同管材采用 达 西 公 式 联 合 柯 尔 一 勃 洛 克 公 式 、谢 才 公 式 联 合 巴 甫洛夫斯基公式以及海澄一威廉公式等欧美公式, 《消 防 给 水 及 消 火 栓 系 统 技 术 规 范 》 ( GB 50974 -
2 民用建筑高大空间自喷系统设计
民用建筑中不同的高大净空场所的喷水强度、 作 用 面 积 见 表 1 ,自喷系统的设计流量按最不利点 处 作 用 面 积 内 的 喷 头 全 部 开 放 喷 水 时 ,所 有 喷 头 的 流量之和确定。设计计算时统一采用国标壁厚的热
适用于各种不同材质的管材。海 澄 一 威 廉 系 数
的 大 量 测 试 数 据 基 础 上 建 立 的 著 名 经 验 公 式 ,适用
2014 )、《自 动 喷 水 灭 火系统设计规范》 ( GB 5084 —
于 常 温 的 清 水 输 送 管 道 ,适 用 范 围 为 光 滑 区 至 部 分
2017)、《建 筑 给 水 排 水 设 计 标 准 》(013 50015 -
;=0.001 0 7 & ,当流速 > 1 . 2 m /s (5)
明该公式与实际商用圆管的阻力试验结果吻合良 好[2]。沿程水损由柯尔一勃洛克公式计算后代人达 西公式得出,随着新技术、新材料的出现,实际应用管 材种类较多,而现行的技术资料给出的相关管道的粗 糙 度 或 当 量 粗 糙 度 并 不 完 善 ,在 使 用 中 也 会 有 所 影 响 。《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974 — 2014)明 确 其 主 要 用 于 消 防 管 道 和 室 外 塑 料 管 道
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给水排水
WATER &. WASTEWATER ENGINEERING
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2014)也基本沿用了《室 外 给 水 设 计 规 范 》公 式 ,我国 给水排水设计已经基本不采用苏联公式。
3^— 指 数 ,消防管道计算时可取1/6。 谢才公式适用于有压或无压均匀流的各阻力
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给水排水
WATER &. WASTEWATER ENGINEERING
Vol. 47 No. 6 2021
自动喷水灭火系统水力计算公式解析及
高大净空场所设计
杨建何能
(成都基准方中建筑设计有限公司,成 都 610093.)
摘要:《自动喷水灭火系统设计规范》 (GB 5084—2017)的管道水力计算公式由舍维列夫公式改为 了海澄一威廉公式,海澄一威廉公式在自动喷水灭火系统的应用使得自动喷水灭火系统的设计流量和 扬程有了显著的下降。针对民用建筑高大净空场所的自动喷水灭火系统设计,应用海澄一威廉公式进 行水力计算得出不同高大净空场所自动喷水灭火系统的设计流量范围和配水管控制喷头数,为高大净 空场所自动喷水灭火系统设计提供参考。
夫公式已经不再适合现在管道材料的要求。舍维列
夫公式的计算结果相比于其他水力计算公式计算结
果普遍偏大。
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给水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水
WATER WASTEWATER ENGINEERING
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海澄一威廉公式是通过在直径< 3 . 66 m 管道
在《消防给水及消火栓系统技术规范》 ( GB 50974 —
防 腐 和 内 衬 、内 涂 低 阻 力 系 数 材 料 的 管 道 应 用 越 来
C = —R y n
式 中 沿 程 水 头 损 失 ,m ; 水力半径,m ;
n --- 水力半径,m ;
(4)
越 普 遍 ,塑 料 (PVC-C)管道都已经可以应用在喷淋
系 统 上 了 ,因 此 只 适 用 于 老 旧 钢 管 、铸 铁 管 的 舍 维 列
The sprinkler systems analysis of hydraulic calculation and its design in high headroom space
YANG Jian, HE Neng
(Chengdu JZFZ Architectural Design C o .,L td. , Chengdu 610093,China)
成为给排水设计领域应用最为广泛的水力计算公
一威廉系数Q 却不 尽 相 同 ,规范并没有给出管径、
式 。海澄一威廉公式如式(6)所 示 :
流 速 等 适 用 条 件 ,相 同 的 管 材 在 同 样 流 态 和 水 温 下
/ o 1-85 \
^'=6- 0 5 X (C ,^ 87)X 107
(6)
式 中 f - 水力坡度,单位管道的损失,kPa/m
管道计算内径,m;
dj
V 流 速 ,m/s ; △— 一当量粗糙度; Re- 一雷诺数。
《自动喷水灭火系统设计规范KGB 5084 —2017) w 在 2018年实施后才使得喷淋系统与消防系统的水 力计算公式实现了统一。
舍维列夫公式如式(5)所 示 :
柯尔一勃洛克公式不仅包含了光滑管区和完全 粗 糙 管 区 ,而 且 覆 盖 了 整 个 过 渡 粗 糙 区 ,大量试验表
A b stract:The pipe hydraulic calculation formula of Code o f design for sprinkler systems (GB 5084 —2017) is changed from the Sheverev formula to the Haicheng-William formula. The applica­ tion of the Haicheng-William formula in the sprinkler systems makes i t 7s flow and head have dropped significantly. Aiming at the design of the sprinkler systems in the high headroomspace of civil buildings, the Haicheng-William formula is used tocalculate the design flow range of the sprin­ kler systems and the number of control nozzles of the water distribution pipe in different high head­ room spaces, provide a reference for the design of tall headroom spaces sprinkler systems.
水 流 一 般 处 在 紊 流 过 渡 区 ,水 力 计 算 适 合 采 用 半 理
艮 无 关 ,因此仅适用于粗糙区[2]。《消防给水及消
论半经验的达西公式[1]。达 西 公 式 、柯尔一勃洛克
火栓系统技术规范》 ( GB 50974 —2014)明确消防系
公式如式(1)、式 (2)所 示 :
统内衬水泥砂浆球墨铸铁管可采用巴甫洛夫斯基公
象建立的水力计算公式,1953年 ,舍 维列夫根据其
上[3],同等条件下计算结果比海澄一威廉公式略小。 巴甫洛夫斯基公式则主要应用在长距离输水的
铸铁管、混凝 土 管 、钢 筋 混 凝 土 管 上 ,计算出流速系 数 C 后代人谢才公式,谢 才 公 式 、巴甫洛夫斯公式 如式(3)、式 (4)所 示 :
粗 糙 过 渡 区 ,对 应 雷 诺 数 艮 范 围 介 于 1〇 4 〜 2 X
2019 )、《室 外 给 水 设 计 标 准 》 ( GB 50013 —2018)这
1〇6[2]。由于适用范围广,参 数 取 值 简 单 易 用 ,现已
几 本 水 专 业 最 常 用 的 设 计 规 范 中 ,同 样 管 材 的 海 澄
K eyw ords:Sprinkler systems;Sheverev;Haicheng-William;High headroom space
1 水力学计算公式 沿程水头损失的计算公式很多,基本是苏联的
舍维列夫公式和欧美公式,我 国 在 2 1 世纪以前给水 系统水力计算通常采用舍维列夫公式,随着《建筑给 水 排 水 设 计 规 范 》 ( GB 50015 —2003,已 废 止 )开始
d , - -管道计算内径,m m ;
q,
管道设计流量,L/m m ;
Ch ~ -海澄一威廉系数(根据管材确定)。
海澄一威廉系数C„ 与不同管材的管壁表面粗
糙程度有关,选取不同的海澄一威廉系数CA 公式可
G 明显差距显然也不太合理,而这几本规范在实际 工 程 设 计 中 并 不 能 完 全 独 立 开 来 ,对 实 际 使 用 会 有 一 定 的 影 响 ,也 会 跟 设 计 人 员 造 成 困 扰 。
不 同 管 材 内 壁 光 滑 度 差 异 较 大 ,管 道 水 力 计 算
区 ,但 计 算 C 值 的 公 式 (包 括 巴 甫 洛 夫 斯 基 公 式 和
时一般根据不同材质的管材选择不同的水力计算公
曼宁公式)只包括反映管壁粗糙状况的粗糙系数》
式 ,塑料管和采用塑料内衬的管道,管内壁较光滑, 和水力半径尺,而没有流速及运动黏度,即与雷诺数
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