建筑消防给水基础设施

1.枝状管网水力计算 特点是管道为串联，管路的水头损 失为各管段水头损失之和。
经济流速 各节点水压
确定各管 段流量
确ຫໍສະໝຸດ Baidu管径
计算管段的 水头损失
水泵扬程或 水塔高度
注：合用管网当采用生产、生活用水量确定管径，并 以此确定水泵扬程或水塔高度时，应在管网最不利点 加上消防流量，进行校核。
2.环状管网水力计算 特点是管路为管道的并联。 ※ 节点方程
甲、乙、丙类物品仓库，可燃气体储罐，煤、焦炭露天堆场，总 容积小于220m3和单罐容积不超过50m3的液化石油气储罐，下列 高层民用建筑：商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸金融 楼、图书馆、书库、重要的档案楼、科研楼和高级旅馆
储存甲、乙、丙类液体的浮顶罐、地下和半地下固定顶立式 罐、覆土储罐和直径不大于20m的地上固定顶立式罐 易燃、可燃材料的露天、半露天堆场(不包括煤、焦炭露天堆场)， 直径大于20m的甲、乙、丙类液体地上固定顶立式罐，液化石油 气储罐 自动喷水灭火系统 防护冷却水幕系统
3. 按用途分类
生产、生活、消防合用 给水系统 合用消防给水系统 生活、消防合用给水系统 生产、消防合用给水系统
独立的消防给水系统
低压
按消防水压 高压 临时高压
室外消防 给水系统
按用途分
合用
独立
枝状管网
按管网布 置形式分
环状管网
(三)管网管径确定
4Q D＝ V
式中：D－管网管径，m； Q－管段设计流量，m3/s； v－管段流速，m/s。
• •
(二)消防水池的有效容量 消防水池的有效容量应满足在火灾延续时间 内室内、外消防用水量的要求。若在火灾情况下能 保证消防水池得到连续补水时，可减去火灾延续时 间内的补充水量。
计算公式：
V＝3.6( qi ti－qb tij )
i 1 n
式中:V－消防水池的有效容量,m3；
n－需要同时开启的灭火设施种类数；
（一）离心泵的工作原理和基本构造
z z
叶轮旋转
电能
水的动能、压能
离 心 泵 构 造 示 意 图 负压
(二)离心泵的基本性能参数及性能曲线
1、流量(Q)：水泵在单位时间内所输出的液
体的体积，m3/h ，L/s
2、扬程(H)：单位重量的液体通过水泵后 的能量增值，mH2O
3.轴功率与有效功率
轴功率是原动机输送给水泵的功率.(N，kW) 有效功率是单位时间内通过水泵的液体
(四)消防水泵的启动装置
1.手动启动装置：消防按钮
2.自动启动装置：压力开关、稳压 泵、变频调速水泵等
(五)消防水泵的启动时间（5min)
(六)消防水泵的动力装置及要求
消防水泵要求在火场断电时仍能正常运转，其动力 装置及要求为：
1.电动机，电动机是消防水泵的主要动力，要求专 线供电，并应有两个独立的电源提供电力； 2.内燃机，利用内燃机作为动力时，要注意保证启
二、有效容积 计算：
V f 0.06Q f Tx
式中： Vf——消防水箱有效容积 Qf——室内消防用水量 Tx——水箱保证供水时间 ，一般取10min
规范规定： 高层：一类公共建筑 二类公共建筑 一类居住建筑 二类居住建筑 ≥18m3 ≥12m3
≥6m3
≤12m3 ≤18m3
低层：室内消防用水量≤25l/s时 ＞25l/s时
第二章 建筑消防给水基础设施
天然水源
消防水源 给 水 基 础 设 施 消防水泵 高位消防水箱
市政给水管网 消防水池
消防增压稳压设备
压力调节设施
水泵结合器
室外消火栓
第一节
（一）天然水源
消 防 水 源
一、消防水源的类型及其建设
天然水源应满足的基本要求
①必须保证常年有足够的水量，保证率按 25年一遇确定。 ②应设置可靠的取水设施，保证任何季节、 任何水位都能取到消防用水，如采取修建消防 码头、自流井、回车场等措施，还需防冻、防 洪。
水泵性能曲线： 反映水泵的扬程、轴功率、效率、允许吸上真 空高度与流量之间的关系曲线。
当n = C时 H = f1 （ Q） N = f2 （ Q） H s = f3（ Q） η = f4（ Q）
消防专业泵——切线泵
切线泵性 能曲线
扬程变化小 于5%
（四）离心泵工况点
水泵装置在某瞬时的实际出水量、扬程、轴功率、 效率以及吸上真空高度，也即水泵的工作点。
水泵的工况点是由水泵的本身性能和管道性能 共同决定的。 1、管道系统的特性曲线
流体在管路系统中流动所消耗的能量，用来克服 两部分压差和阻力：
H H ST SQ
H
2
K
hk HST Qk Q
Q-h
管道特性曲线（反映流量与水泵总扬程的关系）
2、工况点的确定
图解法
H M
Q—∑h
Q —H
HST Qm
3. 消防水泵房应设安全出口。泵房位于首层时， 其出口应直通室外。若位于地下室或其它楼层 时，其出口应直通安全疏散出口。
4. 以内燃机作动力的消防水泵房，应有相应的安 全措施。
(二)消防水泵的吸水方式
1.自灌式引水方式（水池水位高于泵轴线）
2.非自灌式引水方式（水池水位低于泵轴线）
说明：消防水泵应采用自灌式引水方式
V＝3.6( qiti－qbtij )＝3.6(30 3＋261－0)＝418m
i 1
n
3
建一个500m3的水池即可。
第二节 消防水泵给水设施
水泵 水泵房
一、消防水泵
叶片式水泵 离心泵、轴流泵、混流泵
离心泵优点：适用范围广、型号多、流量可随意调节
容积式水泵 活塞式往复泵、转子泵
其它类型泵 螺杆泵、真空泵、引射器
※ 管网平差
设计计算时，为消除闭合差而进行的重复调整 流量的运算方法。
闭合差
•
h
i 1
n
i
0
•
注意：1.管网平差的目的：确定管网管径、 消防水泵扬程或水塔高度，以满足消防 时所需的水压和水量。 2.管网平差的方法
三、消防水池
• • • 人工建造的储存消防用水的构筑物 (一)消防水池的设置原则 1.当生产、生活用水量达到最大时，市政给 水管道、进水管或天然水源不能满足室内外消防用 水量； • 2.市政给水管道为枝状或只有一条进水管， 且消防用水量之和超过25L/s(二类高层住宅建筑除 外) 。
(Q—H)1，2
Q1 Q1+2
Q
注意：
水泵并联时可以增加总流量，但每台泵 的流量都有所减少、扬程有所增加；
水泵串联时可以提高总扬程，但每台泵 的扬程都有所减少、流量有所增加。
二、消防水泵房及泵房设施
(一)消防水泵房的建筑设计要求 1. 独立设置的消防水泵房应采用一、二级耐火 等级的建筑。 2. 附设在低层建筑物内的消防水泵房，应用耐 火极限不低于1h的非燃烧体墙和楼板与其他 部位隔开；附设在高层建筑物内的消防水泵 房，应用耐火极限不低于2h的隔墙和1.5h的 楼板与其他部位隔开。
4 6 1 1
水幕系统
水喷雾灭火系统 泡沫灭火系统
防火分隔水幕系统
3
见第五章 见第六章
• 例题：某建筑物，其消防水池负担室内消 火栓给水系统和自动喷水灭火系统的消防 用水。室内消火栓给水系统的用水量为 30L/s，火灾延续时间为3h,自动喷水灭火 系统的用水量为26L/s，火灾延续时间为1h。 试确定其消防水池的容积。 • 解：
临时高压消防给水管网 低压消防给水管网
(1)高压消防给水系统
• 高地水池
• 集中高压消防水泵房
压力要求：管道内的供水压力应保证用水量 总量达到最大且水枪在任何建筑物的最高处 时，水枪的充实水柱仍不小于10ｍ。
H Xh H H d H q
消火栓
6－D65mm
H
(2)临时高压消防给水系统
特点：管网内平时水压不高，发生火灾时， 临时启动泵站内的高压消防水泵，使管网内 压力达到高压消防给水管网的供水压力的要 求。
适用范围:石油化工厂或甲、乙、丙类液体、 可燃气体储罐区内。
(3)低压消防给水系统 • 特点：管网内平时水压较低，一般只 负担提供消防用水量，水枪所需的压 力由消防车或移动式消防泵产生。
一、工作原理
Ps2
Ps1 P2 P1
P1—设计最小工作压力 P2—消防水泵启动压力 Ps1—稳压泵启动压力
从水泵那里得到的能量。 （Nu）
式中：Nu－水泵有效功率，kw； g－重力加速度，m/s2； ρ－液体的密度，kg/m3； Q－水泵流量，m3/s； H－水泵扬程，mH2O。
4、效率(η )：水泵的有效功率与轴功率之比 Nu N 5、转速(n)：水泵叶轮的转动速度，r/min
6、允许吸上真空高度(Hs)：水泵在标准状况 下运转时,所允许的最大真空高度，该值反映了水 泵的吸水效能，决定水泵的安装高度。mH2o
•
压力要求：管道内的供水压力应保证 灭火时最不利点消火栓处水压不小于 0.1MPa (从室外地面算起)。
2. 按管网的平面布置形式分类 (1)枝状管网消防给水系统
水源
管
网
在建设初期或室外消防用水量不超过15L/s 时,可设置为枝状管网消防给水系统
(2)环状管网消防给水系统
水源
管网
室外消防给水系统应设置为环状管网消防给 水系统
Q—N
Q
（五）水泵的并联和串联
1、水泵的并联工作
吸水管
特点：
出水管
① 增加给水总流量 ② 通过控制开启水泵台数，调节供水量
③ 提高安全性(一备一用）
水泵并联的可能性
注：水泵并联是在各泵的扬程相差不大的条件下实现的
2、水泵的串联工作
H
(Q—H)1+2
H1+2 H1 HST Q—∑h
规律： 1、水泵串联后，扬 程比任一台水泵单 独使用时高,但小 于单独使用时的扬 程之和(H1+22H1,2) 2、串联工作时，每 台泵流量增加. (Q1+2>Q1)
动时间，并应注意燃料的防火；
3.电源不能保证时，可采用内燃机作为备用动力；
泵与动力机械应直接连接，不能用皮带传动。
第三节
高位消防水箱
作用：建筑物发生火灾而消防水泵尚 未启动时，利用消防水箱的水进行灭 火。
特点：适宜扑灭初期火灾，可靠性高， 经济性好。
一、设置原则
设置临时高压消防给水系统的建筑物， 应设消防水箱. 设置常高压消防给水系统的建筑物， 如能保证最不利点消火栓和自动喷水灭 火设备等的水压时，可不设消防水箱.
自动喷水灭火系统 ≤18m3
四、设置高度
建筑高度≤100m
最不利点消火栓处静水压≥0.07MPa
建筑高度＞100m 最不利点消火栓处静水压≥0.15MPa
仅设自喷的建筑
最不利点喷头处工作压力≥0.05MPa
第四节
消防增压稳压设备
设置原则：当临时高压消防给水系统所 设的消防水箱的设置高度满足不了系统 最不利点灭火设备需要的 水压要求时， 应在系统中设置增压稳压设备。
Q ＝0
i 1 i
n
式中:Qi－流进(为正)或流出(为负)
该节点的流量，L/s；
n －节点的管段数。
（2）环方程
在管网内的任一环，绕环一周，各 管段的水头损失之和为零。
n
h ＝0
i 1 i
habd hacd
式中:hi－环内某管段的水头损失，kPa； n－环内的管段数。
注意：根据流动方向判定管段水头损失的正负， 一般顺时针为正，或逆时针为负。
qi－所负担的某类灭火设备用水量,L/s；
ti－该灭火设备相应的火灾延续时间,h；
qb－火灾延续时间内外网可靠的连续补 充水量,L/s； tij－ti中的最大者,h。
火灾延续时间：
• 不同灭火系统和不同场所火灾延续时间
灭火系统与保护场所(对象) 低层民用建筑，普通高层民用建筑，厂房，丁、戊类仓库 消 火 栓 给 水 系 统 火灾延续 时间(h) 2 3
修建消防码头
贯通坡道消防码头
消防过水码头
挖掘吸水坑
建立消防自流井
修建消防车道
二、市政给水管网
——主要的消防水源 （一）市政管网的基本组成
水厂
输水管(连接管) 干管 连接管 分配管 进户管
水塔（或高位水池）
管网附件（阀门、单向阀、排气阀、泄水阀、减压阀）
(二)管网类型
高压消防给水管网
1. 按消防水压要求分类
管段流速的确定 • • 对于合用管网，按经济流速确定 对于独立消防管网，为防止水击，一般不大于 2.5m/s 总费用
费用 电费
管网造价 经济流速 流速
投资偿还期内管网造价和管理费用（电费）为最经济的流速
(五)管网水力计算
管网水利计算的目的：
确定管网管径、消防水泵扬程或 水塔高度，以满足消防时所需的消防 用水量和水压的要求。
非自灌式引水的引水设备：
自灌水箱 真空泵（不安全）
自灌式引水安装示意图
非自灌式引水安装示意图
(三)消防泵房备用泵的设置 1.消防备用泵的定义 消防备用泵是指防备消防工作泵发生故 障或停泵检修时可立即投入运行的泵。 2.消防备用泵的工作能力 消防备用泵的工作能力不应小于其中
工作能力最大的一台消防工作泵。