厂房消火栓系统设计

目录

设计要求 (1)

1．选定消火栓、水带、水枪的型号 (1)

2确定消火栓的水枪充实水柱、水枪设计流量和设计喷嘴压力 (1)

3确定室内消火栓给水系统的消防用水量 (2)

4计算消火栓保护半径并确定室内消火栓及消防竖管的布置间距 (2)

5绘制室内消火栓给水系统管网平面布置图和轴测图 (3)

6选择计算管路 (4)

7计算最不利点消火栓口处所需的水压 (4)

8消火栓系统管网管径 (4)

9计算最不利管路的水头损失 (4)

10选择消防水泵 (5)

11确定水箱的容积和设置高度 (6)

12确定水泵接合器的类型和数量 (7)

13确定室外消火栓的类型和数量 (7)

14确定室外消防给水管网管径 (7)

15确定水池有效容积 (7)

设计要求

建筑物：乙类厂房（高：6m ，长：67m ，宽：50m ）

1．选定消火栓、水带、水枪的型号

根据建筑物性质，本建筑选用带自救式消防水喉的室内消火栓箱，箱内配备SN65mm 的单出口出消火栓，直径为65mm 的麻质水带（每盘水带长为20 m ），口径16mm 的手提式直流水枪和口径25mm 的小口径消火栓，小口径消火栓配有直径为19mm 胶带（长40m ）喷嘴口径为6mm 水喉。

2确定消火栓的水枪充实水柱、水枪设计流量和设计喷嘴压力

（1）水枪充实水柱的确定

水枪充实水柱的计算：

m H H S k 07.7)16(414.1)(414.121=-=-=

表2-1不同类型建筑消火栓充实水柱

建筑类型

充实水柱/m

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）； ≥10.0 高层厂房（仓库）、高架仓库和体积大于25000m 3的商店、体育馆、影剧院、会堂、展

览建筑、车站、码头、机场建筑等

≥13.0 其他建筑

≥7.0

根据《建筑设计防火规范》规定，该工业厂房消火栓的水枪充实水柱不应小于10m 。 确定水枪充实水柱为10m 。

（2）计算水枪喷嘴所需的压力：

表2-2 系数α值

充实水柱长度为10m ，水枪喷嘴口径为16mm ，所以α取14.0

水枪喷嘴压力：

KPa S H k p 140100.14=?==α

（3）确定每支水枪的设计流量

表2-3水枪喷嘴流量系数β值

充实水柱长度/m

水枪喷嘴口径/mm

13 16 19

22 25 7 13.3 13.2 12.8 12.2 12.1 10 15.0 14.0 13.5 11.5 11.5 13 18.5 16.9 15.8 13.8 14.6 15 22.0 19.3 18.0 17.0 16.3 20

49.1

35.0

29.5

26.0

19.5

喷嘴口径/mm 13 16 19 22 β

0.0646

0.0793

0.1577

0.2836

喷嘴口径为16mm ，β取0.0793

每支水枪计算流量：

s L H q p p /332.31400793.0=?==β

银据《建筑设计防火规范》砚定，该工业厂房每支枪的最小流量q min 不应小于5L/s 。 确定每支水枪的设计流量

s L q q q p ps /5},max{min ==

（4）确定消火栓水枪喷嘴压力和充实水柱

水枪设计喷嘴压力计算公式：

KPa q H ps

ps 26.3150793

.05

52=?=

=

β

相应水枪充实水柱：

m H S ps

k 52.2214

26

.315==

=

α

（5）确定消火栓栓口压力

O mH H B q q

L A H H H H sk xh xh

d d sk q d xh 222

93.332793

.025520004.0=++??=++=++=所以消火栓栓口处所需水压为33.93 mH2O 。

3确定室内消火栓给水系统的消防用水量

表3-1多层民用和工业建筑物的室内消火栓用水量

建筑物名称

高度h 、层数、体积V 或

座位数n 消火栓用水

量 /L·s -1

同时使用水枪 数量/支 每支水枪最小流量/L·s -1 每根竖管最小流量 /L·s -1 厂房

h≤24m

V≤10000m 3

5 2 2.5 5 V ＞10000m 3 10 2 5 10 24m ＜h≤50m 25 5 5 15 H ＞50m

30

6

5

15

因该建筑为工业乙类厂房，h<24m ，V=3650m 2<10000m 2，由上表可知，同时使用水枪个数为2支，因此：

s L q N Q ps /1052=?=?=

4计算消火栓保护半径并确定室内消火栓及消防竖管的布置间距

（1）计算室内消火栓的保护半径 消火栓保护半径计算公式：

m S L R k d 92.31707.052.22208.0707.08.0=?+?=+=

（2）确定室内消火栓的布置间距

单排消火栓两股水柱到达室内任何部位的间距

m b R S 85.192592.3122222=-=-=

（3）确定消防竖管的布置间距和根数

根据室内消火栓的布置原则，结合工业厂房标准层平面图，确定消火栓竖管的根数为1根。

5绘制室内消火栓给水系统管网平面布置图和轴测图

图5-1室内消火栓给水系统管网平面布置图

图5-2 室内消火栓给水系统管网轴测图

6选择计算管路

根据其室内消火栓给水系统管网轴测图，选择1-2-3管段作为最不利计算管路。

7计算最不利点消火栓口处所需的水压

O mH H B q q

L A H H H H sk xh xh

d d sk q d xh 22293.332793

.025520004.0=++??=++=++=

8消火栓系统管网管径

由表可知，每根消防竖管所通过的最小流量为5L/s ，消火栓系统总用水量为10L/s 。消火栓系统标准管径的直径有15mm 、20mm 、25mm 、32mm 、50mm 、70mm 、80mm 、100mm 、125mm 、150mm 。

室内消火栓管网管径计算公式：

v D q ??

? ??=2π

v

Q

d π4=

根据上式得消防竖管管径：

mm m d 4.500504.05

.214.3005

.04==??=

室内消防管道应根据系统设计流量，流速和压力等计算确定，但竖管不应小于DN100。 取标准管径d=100mm

mm m d 3.710713.05

.214.301

.04==??=

取标准管径d=100mm

9计算最不利管路的水头损失

（1） 管道沿程水头损失计算公式：

2

1

ALQ h

w =∑

式中：Σhw1 ——沿程水头损失，Pa ；

L ——计算管段长度，m ； Q ——计算管段流量，L/s ； A ——管道比阻值，见表9-1。

表 9-1 管道比阻值

管径/mm 25 32 40 50 70 80 100 125 150 200 A

4367.0

938.6

445.3

110.8

28.93

11.68 2.674

0.8623

0.3395

0.09029

管段选的是100mm 管径。

根据式9-1管道沿程水头损失：

Pa ALQ h w 84.796110285.1985.19674.22

21=???? ?

?+?==∑ （2） 管道局部水头损失：

当消火栓为独立消火栓时，局部水头损失是沿程水头损失的0.1倍；当消火栓用于生活时，局部水头损失是沿程水头损失的0.15倍；当消火栓用于生产和生活时，局部水头损失是沿程水头损失的0.2倍。由于该设计的消火栓均为独立消火栓 因此其局部阻力：

Pa 37.15922.084.79612.012=?=?=∑w w h h 。

（3） 总水头损失：

a k Pa h h

h w w w

P 554.92.955437.159284.796121

≈=+=+=∑∑∑

10选择消防水泵

（1）消防水泵的流量

s L q N Q ps /1052=?=?=

（2）消防水泵的扬程

室内消火栓给水系统所需总压力计算公式：

?++=∑H h H H w xh

式中：H ——建筑物室内消火栓给水系统所需的总水压，kPa ；

H Δ——最不利点消火栓与消防水泵泵轴或进水管起点间的静水压，kPa ； Hxh ——计算管段流量，L/s ；最不利点消火栓栓口处所需的水压，KPa ； Σhw ——计算最不利管路的水头损失, KPa 。 根据上式室内消火栓给水系统所需总压力：

Pa H h H H w xh k 654.40768.9554.93.339=?++=++=∑

水泵扬程：

O mH h 202.4325

.101654

.407==

（3）选择消防水泵。

根据表10-1，消防水量为10L/s ；压力为407.654KPa 时，选择2台XBD4.6/10-75W 型水泵，其中1台备用。

表10.1 消防泵型号

型 号

流量Q /L·s -1 压力P /MPa 转速n /r·min 效率η /% 功率N /KW 必需汽蚀余

量 (NPSH)r /m

XBD1.8/5-50W 5 0.18 1450 65 2.2 3.2 XBD2.7/5-50W 5 0.27 1450 65 3 3.2 XBD3.6/5-50W 5 0.36 1450 65 4 3.2 XBD4.5/5-50W 5 0.45 1450 65 5.5 3.2 XBD5.4/5-50W 5 0.54 1450 65 5.5 3.2 XBD6.3/5-50W 5 0.63 1450 65 7.5 3.2 XBD7.2/5-50W 5 0.72 1450 65 7.5 3.2 XBD8.1/5-50W 5 0.81 1450 65 7.5 3.2 XBD2.3/10-75W 10 023 1450 68 5.5 3.0 XBD3.4/10-75W 10 0.34 1450 68 7.5 3.0 XBD4.6/10-75W 10 0.46 1450 68 11 3.0 XBD5.5/10-75W 10 0.55 1450 68 11 3.0 XBD6.9/10-75W 10 0.69 1450 68 15 3.0 XBD8.0/10-75W 10 0.80 1450 68 15 3.0 XBD9.2/10-75W 10 0.92 1450 68 18.5 3.0 XBD10.3/10-75W 10 1.03 1450 68 18.5 3.0 XBD2.9/20-100W 20 0.29 1450 72 11 3.5 XBD4.3/20-100W 20 0.43 1450 72 15 3.5 XBD5.8/20-100W 20 0.58 1450 72 22 3.5 XBD7.2/20-100W 20 0.72 1450 72 30 3.5 XBD8.6/20-100W 20 0.86 1450 72 30 3.5 XBD10.1/20-100W 20 1.01 1450 72 37 3.5 XBD11.5/20-100W 20 1.15 1450 72 45 3.5 XBD13.0/20-100W 20 1.30 1450 72 45 3.5 XBD4.2/25-125W

25

0.42

1450

73

22

3.5

11确定水箱的容积和设置高度

（1）水箱的容积

水箱的有效容积

t Q V S ?=

高位水箱供水时间为10min ，则有效容积：

3

6601010m t Q V f =??=?=

消防储备水容积

3

6101006.006.0m T Q V x f f =??==

（2）水箱设置高度

设高位水箱安装位置距最的垂直距离为x 米，则：

∑=-xh

w H h gx ρ

式中：Σhw ——计算最不利管路的水头损失，KPa

Hxh ——最不利点消火栓栓口处所需的水压，KPa 。

根据公式得：

m g

h H x w

xh 59.358

.9100012

.9554339300=??+=

+=

∑ρ

将消防水箱设置在距房顶59m 以上的高度显然不符合厂房实际设计，因此将消防水箱放置在厂房房顶，通过水泵加压来实现设计要求。

12确定水泵接合器的类型和数量

水泵接合器的数量应按室内消防用水量经计算确定。当建筑遇到特大火灾，消防水量供水不足时或消防泵发生故障时，需用消防车取消火栓或贮水池的水，通过水泵接合器来补充建筑中灭火水量。泵接合器其数量应按室内消防用水量确定，每个水泵接合器的流量应按10～15L/S 计算。

本设计水泵接合器流量设定为10L/s ，系统流量为Qf=10L/s ，所以选用1个水泵接合器。

13确定室外消火栓的类型和数量

根据该厂房的室外消火栓用水量30L/s ，确定设置二个直径100mm 地上式室外消火栓。

14确定室外消防给水管网管径

根据其室外消防用水量，室外消防给水管网管径确定为150mm 。

15确定水池有效容积

（1）灭火延续时间的确定

根据《建筑设计防火规范》规定，该厂房灭火延续时间按3h 计。 （2）消防水池容积

因市政给水管网为枝状且消防水池的进户管只有一条，消防水池应同时储存该厂房室内、外消防用水总量，且不考虑火灾情况下市政管网的连续补水量。因此，消防储水量为：

()3144210106.3m V x =?+=