【建水-消防】自动灭火系统水力计算

一、自动喷水系统水力计算设计规范:《自动喷水灭火系统设...

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一、自动喷水系统水力计算

设计规范:《自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2017》(使用Google Chrome 打开,使用Ctrl+F搜索)

1、设计计算步骤

  1. 确定保护对象的性质、划分危险等级和选择系统;
  2. 确定作用面积和喷水强度;
  3. 确定喷头的形式和保护面积;
  4. 确定作用面积内的喷头数;
  5. 确定作用面积的形状;
  6. 确定最不利点喷头的压力和流量;
  7. 计算第一根配水支管上各喷头流量、支管各管段的水头损失,以及支管流量和压力,并计算出相同支管的流量系数;
  8. 根据支管流量系数计算出配水干管各支管的流量和各管段的流量、水头损失;并计算出作用面积内的流量、压力和作用面积流量系数。
  9. 计算系统供水压力或水泵扬程(包括水泵的选择等);
  10. 确定系统水源和滅压措施。

2、水力计算公式

(1)、系统的设计流量,应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定:

Q_s=\frac{1}{60}·\sum_{i=1}^nq_i

式中:

  • Q_s:系统设计流量(L/s);
  • q_i:最不利点处作用面积内各喷头节点的流量(L/min);
  • n:最不利点处作用面积内的喷头数量。

(2)、作用面积内喷头数确定:

N=\frac{A}{A_s}

式中:

  • N:作用面积内喷头数量(个);
  • A:相应危险等级作用面积(M^2
  • A_s:喷头保护面积(M^2

民用建筑和厂房采用湿式系统的设计基本参数

注:系统最不利点处洒水喷头的工作压力不应低于0.05MPa。

3、作用面积形状确定

水力计算选择最不利点处作用面积宣为矩形,其长边应平行于配水支管,其长度不宣小于作用面积平方根的1.2倍。

①、作用面积长边计算:$L_{min}=1.2·\sqrt {A}$

式中:

  • L_{min}:作用面积长边的最小长度(M);
  • A:作用面积(M^2)。
②、作用面积短边计算:$B=\frac{A}{L}$

式中:

  • A:作用面积的短边(M)

根据以上两个公式,计算出作用面积的长宽,再根据喷头的保护面积的长宽确定系统设计作用面积,作用面积应是喷头保护面积的整数,并且大于规范规定的设计作用面积。

③、管网水力计算

喷头的出流量可根据保护面积和喷水强度,以及喷头作用压力求出。

a、根据保护面积和喷水强度求喷头的出流量公式:q=D×A_s

式中:

q:喷头的出流量(L/min);

D:相应危险等级的设计喷水强度(L/(min・M^2)

A_s:喷头的保护面积(m^2)

根据“喷规”附录A(P39)确定建筑物危险等级,查“喷规”5.0.1条表5.0.1、5.0.1A及5.0.10条表5.0.10确定喷水强度D和单个喷头保护的面积A,确定喷头的出流量和最不利喷头的压力。

**附录A 设置场所火灾危险等级分类**

b、根据喷头作用压力求喷头的出流量公式:q=k\sqrt {10P}(简单暴力)

式中:

  • q:喷头的出流量(L/min);
  • k:喷头的流量系数;
  • P:喷头出口处的压力(MPa)
④、沿程水头损失和局部水头损失

沿程水头损失计算公式:

h=i·Li=0.0000107·\frac{v^2}{d·j^{1.3}}v=\frac{4q}{D^2·\pi}

式中:

  • h:沿程水头损失(MPa);
  • i:管道单位长度的水头损失(MPa/m);
  • L:管道长度(m)。
  • d_j:管道(渠)的计算内径(m),取值应按管内径减1mm确定;
  • v:管内水的平均流速(m/s)。必要时可超过5m/s,不应大于10m/s。

局部水头损失的计算:h_局=i·L_当

式中:

  • h_局:局部水头损失(MPa);
  • i:同管径同流量下的水力阻力系数;
  • L_当:管件的当量长度(m)。

各种管件和阀门的当量长度见表。

**镀锌钢管件和阀门的当量长度表(m)**

  • 过滤器当量长度的取值,由生产厂提供;
  • 当异径接头的出口直径不变而入口直径提高1级时,其当量长度应增大0.5倍;提高2级或2级以上时,其当量长度应增大1.0倍;
  • 当采用铜管或不锈钢管时,当量长度应乘以系数1.33;当采用涂覆钢管、氯化聚氯乙烯(PVC-C)管时,当量长度应乘以系数1.51。

系统设计流量的计算,应保证任意作用面积内的平均喷水强度不低于表7.2.13-1和表7.2.13-3~表7.2.13-10的规定值。最不利点处作用面积内任意4只喷头围合范围内的平均喷水强度,轻危险级、中危险级不应低于表7.2.13-1规定的85%;严重危险级和仓库危险级不应低于表7.2.13-1和表7.2.13-3~表7.2.13-10的规定值。

轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa。

建筑内设有不同类型的系统或有不同危险等级的场所时,系统的设计流量,应按其设计流量的最大值确定。

案例计算

步骤:

  1. 确定建筑物危险等级,查出设计作用面积与喷水强度。
  2. 确定边长(注意取整)。
  3. 确定喷头间距。
  4. 确定喷头个数(取整)。
  5. 确定喷头实际设计长、宽,同时确定作用面积内支管数量。
  6. 复合计算面积(若面积小于规范要求,需要增补喷头)。
  7. 计算实际作用面积。

三、总结

(1)、査《建筑设计防火规范 GB 50016-2014(2018年版)》8.3 自动灭火系统,确定设置场所及设置系统;

(2)、查《自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2017》附录A,判断危险等级;

附录A 设置场所火灾危险等级分类

(3)、根据《自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2017》“5 基本设计参数”,确定喷水强度作用面积(注意作用面积或喷水强度是否需要乘上1.3倍?)、火灾延续时间;

5.0.16 除本规范另有规定外,自动喷水灭火系统的持续喷水时间应按火灾延续时间不小于1h确定。

(4)、根据《喷规》“7喷头布置”布置喷头(水平、竖向、障碍物);

(5)、根据《喷规》8管道”连接支管、配水管、干管,初定管径;

(6)、根据《喷规》“9水力计算”计算设计流量、压力,校核喷水强度;

  • 确定最不利点处喷头;
  • 确定最不利作用面积(摆放形式);
  • 确定计算管路;
  • 从最不利点开始计算喷头流量、设计流量、入口压力;
  • 校核喷水强度;
  • 系统设计流量。

具体步骤:

根据最不利点喷头作用压力求喷头的出流量公式:q=k\sqrt {10P}(简单暴力)

式中:

  • q:喷头的出流量(L/min);
  • k:喷头的流量系数(标准喷头K80);
  • P:喷头出口处的压力(MPa);

系统的设计流量,应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定:

Q_s=\frac{1}{60}·\sum_{i=1}^nq_i

式中:

  • Q_s:系统设计流量(L/s);
  • q_i:最不利点处作用面积内各喷头节点的流量(L/min);
  • n:最不利点处作用面积内的喷头数量。

循环计算出每个喷头的流量(流量 ——> 流速与管径 ——> 沿程水头损失+局部水头损失 ——> 压力)

9.2.1 管道内的水流速度宜采用经济流速,必要时可超过5m/s,但不应大于10m/s。 喷水只有在作用面积内喷水,计算同最不利管段超出作用面积后的管径不变。 作用面积内的不同支管合并后计算采用特性系数法。K_z=\frac{q_z}{\sqrt{10 \cdot P}} \frac{q_1}{q_2}=\sqrt{\frac{P_1}{P_2}}

(7)、根据《喷规》“9.3减压措施”减压,完成设计;

(8)、其他要求

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