高层建筑室内消火栓给水系统水力计算

高层建筑室内消火栓给水系统计算例子：某宾馆建筑有地上10层和地下室一层，该建筑地上第一层层高为3.3 m，其余层高均为3.0 m，其设计系统图如图1，计算消防水箱的储水量。

解：（1）最不利点的确定

通过系统图断最远点、最高点的消火栓1′为最不利点。

（2）水枪喷嘴处所需水压

查表，水枪喷嘴直径选择19mm ，水枪系数φ值为0.0097；充实水柱m H 要求不小于10m ，选m H =10m ，水枪实验系数f ∂值为1.20。

水枪喷嘴处所需水压

kPa O mH H f H f H m m q 1366.13)102.10097.01/(102.1)

-1/(2==⨯⨯-⨯=•∂•∂=

（3）水枪喷嘴的出流

喷口直径19mm 的水枪水流特性系数B 为1.577。

)/(5)/(63.46.13577.1s L s L BH q q xh <=⨯==

取q xh =5L/s

则：2211

515.85()1.577

xh q q H m B '

'=== （4）水带阻力

19mm 的水枪配65mm 水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多为衬胶水带。查表知65mm 水带阻力系数Z A 值为0.00172.水带阻力损失：

m q L A h xh d z d 86.052000172.022

=⨯⨯=••=

（5）消防栓口所需的水压： 最不利点1ˊ消火栓口的水压

O mH H h H H k d q xh 271.18286.085.151=++=++= (6)水力计算本

设计按不考虑自喷系统进行，则规范规定，室内消防流量不得小于20L/s ，消防竖管的最小流量为10 L/s 。同时，消防竖管的布置，应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位。因此需要计算两根竖管的消防流量。

按规范规定每根消防竖管的直径应按通过的流量经计算确定，但不应小于100mm 。初步设计选择DN100。

管道局部水头损失，消火栓系统按管道沿程水头损失的10％采用。 （6---1）消防水箱

有消防水箱时，应以水箱的最低水位作为起点选择计算管路，计算管径和水头损失，确定水箱的设置高度和容积。管网的水力计算采用枝状管网进行。

计算采用试算法，先假设离压力控制点最远点的消火栓的流量（一般为规范规定的立管的最小流量），计算控制点的压力。通过采用逼近法调整最远点消火栓的假设流量，直至计算得的压力和控制点的压力相同或者在误差的要求范围之内。

按图1，利用Excel，其立管x1的计算结果见表1和表2。

表1 立管x1中1支水枪出流的流量计算表

表2 立管x1中2支水枪同时出流的流量计算表

q′xh11′（L/s ）H′xh11′

（m）

i10′-11′

(mH2O/

m)

l10′-11′

(m)

q′xh10′

（L/s）

H′xh10′

（m）

q′xh11′+ q′xh10′

（L/s）

i10′-11′

(mH2O/m)

l0′-10′

(m)

H′xh1′

（m）

15152.42 0.066 3.314.8149.3 29.85 0.234 27129.3 844.78 0.021 3.37.69 41.56 15.69 0.071 2716.68 8.348.05 0.022 3.38.00 44.83 16.30 0.077 2720.11 8.246.95 0.021 3.37.90 43.73 16.10 0.075 2718.95 8.145.86 0.021 3.37.80 42.64 15.90 0.073 2717.81

备注：合流量16.10>15合且经校核流速符合要求

通过表1的计算可知，当采用1个消火栓出水时，其流量为8.29L/s；该流量不能满足消防流量为10 L/s的要求，因此，消防立管需要2个消火栓同时出水。通过表2的计算可知，消火栓11′和消火栓10′的流量分别为8.20 L/s和7.90L/s，二者之和8.20L/s+7.90L/s=16.10L/s满足消防立管最小流量的要求。因此，该立管同时出流的水枪个数为2个，其设计

流量为16.10L/s，管径取DN100。

以消防立管x1的设计流量和最不利点的控制压力，计算图1中0点处的压力O H 为：

O mH hf Z H H O 2'1

31.15)17075.0(1.1271.18=⨯⨯+-=+∆-=

则以0点处的压力作为控制压力，采用试算法获得立管x2的同时出流水枪数和及其各自的设计消防流量，把同时出流水枪的流量按最不利组合相加，即得到该立管的设计消防流量。

按图1，利用Excel ，其立管x2的计算结果见表3

通过表3的计算可知，消火栓11和消火栓10的流量分别为8.40 L/s 和8.11L/s ，二者之和8.4L/s+8.11L/s=16.51L/s 满足消防立管最小流量的要求。因此，该立管同时出流的水枪个数为2个，其设计流量为16.51L/s ，管径为DN100。

以消防立管x2的设计流量和0点的控制压力，计算图1中水箱底的竖管与横管的交A 点处的压力A H 为：

O mH H H H f O A 248.152078.01.131.15=⨯⨯+=+=

同理以A 点处的压力作为控制压力，采用试算法获得立管x5的同时出流水枪数和及其各自的设计消防流量，把同时出流水枪的流量按最不利组合相加，即得到该立管的设计消防流量。

按图1，利用Excel ，其立管x5的计算结果见表4