自动喷水灭火系统水力计算及配水管径分析
自动喷水灭火系统的水力计算
式中 h —沿程水头损失，MPa ； l—管道长度，m； 管道的局部水头损失宜采用当量长度法计算，当量长度见附表3-8。
3)沿程水头损失和局部水头损失 每米管道的水头损失应按下式计算：
3.4 自动喷水灭火系统的水力计算 3.4.2 管网水力计算
沿程水头损失应按下式计算：
3.4 自动喷水灭火系统的水力计算 3.4.2 管网水力计算
自动喷水灭火系统喷水灭火系统的水力计算 3.4.2 管网水力计算
作用面积选定后，从最不利点喷头开始，依次计算各管段的流量和水头损失，直至作用面积内最末一个喷头为止。以后管段的流量不再增加，仅计算管道水头损失。
对仅在走道内布置单排喷头的闭式系统，其作用面积应按最大疏散距离所对应的走道面积计算。 对于雨淋喷水灭火系统和水幕系统，其喷水量应按每个设计喷水区内的全部喷头同时开启喷水计算。 1)喷头的出流量应按下式计算：
式中 Hk —减压孔板的水头损失，10-2MPa ； Vk—减压孔板后管道内水的平均流速，m/s； ξ—减压孔板局部阻力系数，见附表3-9。
式中 Hg—节流管的水头损失，10-2MPa ； Vg—节流管内水的平均流速，m/s； ξ—节流管中渐缩管与渐扩管的局部阻力系数之和，取值0.7； dg —节流管的计算内径（m），取值应按节流管内径减1mm确定； L—节流管的长度，m 。
下一节： 3.5 水喷雾灭火系统
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3.4 自动喷水灭火系统的水力计算 3.4.1 消防用水量及水压 民用建筑和工业厂房的自动喷水灭火系统设计参数 表3-13
3.4 自动喷水灭火系统的水力计算 3.4.1 消防用水量及水压 仓库的系统设计基本参数 表3-14 开式喷雾灭火系统的消防用水量及喷头要求工作压力见附表3-7。
浅谈建筑消防给水系统的计算
浅谈建筑消防给水系统的计算建筑消防给水系统是建筑的主要灭火设施，消防给水系统设计合理与否，对扑救火灾成败起着决定性作用，消防给水设计中不论是设计人员还是审核人员，掌握水力计算的基本原理和计算方法是至关重要的。
以下就结合规范对消防给水的计算原理和计算方法进行归纳总结。
一、水力计算的基本原理众所周知，自然界一切物质的能量转化均服从能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
物质“水”作为一种流体也遵守能量守恒定律，流体的能量包括内能、位能、动能、压力能，若将伴随流体经过截面1输入的能量用下标1标明（如图1），经过截面2输出的能量用下标2注明，则图中所示水系统的总能量衡算式便为：mU1+mgz1+mu12/2+p1v1+mq e+mw e=mU2+mgz2+mu22/2+ p2v2（1）112P1P2图1 压力能或流动能示意图这里，我们按照理想状态下的水进行计算，所谓理想状态，即不可压缩和内能不变（也就是温度不变），那么对（1）式通过恒等式变化即得机械能衡算――柏努利方程：z1+u12/2g+p1/ρg=z2+u22/2g +p2/ρg+△z（2）（2）式中z称为位头（位压头），反映水的位置高低，u2/2g称为速度头（动压头），反映水的流速大小，p/ρg称为压力头（静压头），反映水对容器或管道壁的压力大小，三项之和称为总压头，△z 称为机械能损失（水流动时的阻力损失）。
由上面柏努利方程可知，水在某一位置的压力、速度、流量、位置高低等是息息相关的，其中任意一个值发生变化，其它值也相应变化。
例如：消防给水中的常高压给水系统，规范中对最不利点的给水压力有最低要求，对流量有最低要求，对流速有最高流速要求，最不利点的高度由建筑物的高低确定，管道阻力可以计算得出（下面具体介绍），这样就可以通过柏努利方程推算出给水压力多大才能达到常高压给水要求。
自动喷水灭火系统喷淋管径所带喷头数目探讨
自动喷水灭火系统喷淋管径所带喷头数目探讨 自动喷水灭火系统喷淋管径所带喷头数目探讨甄俊梁摘要：：本文主要从设计的角度，给合《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001) (以下简称《喷 摘要规》)对《喷规》8.0.7条提出自己分析、探讨，供专家、同行批评、指正。
关键字：自动喷水 流量 水力计算 管径在工程施工与设计交流中,笔者发现许多同行对《喷规》8.0.7的理解各一,许多同行包括消防建审或审图中心的同行都简单的认为对于轻中危险级来说喷头数超过64个管径就要大于DN100,要用DN125或DN150,与他们探讨都说规范是这样规定的,不能违背规范规定；对此笔者提出自己的看法与分析,供各位专家、同行批评、指正。
《喷规》8.0.7 条规定轻危险级、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数，不应超过表8.0.7的规定。
表8.0.7 轻危险级、中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数公称直径（mm）控制的标准喷头数（只）轻危险级 中危险级25 1 132 3 340 5 450 10 865 18 1280 48 32100 - 64 同时《喷规》8.0.5规定:管道的直径应经水力计算确定。
只有经过水力计算确定的管径,才能做到既合理、又经济。
对于轻、中危险喷淋设计参数《喷规》5.0.1 规定 民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数不应低于表5.0.1的规定。
净空高度 喷水强度 作用面积 火灾危险等级(m)(L/min.㎡)(㎡)轻危险级 4I 级 6 中危险级Ⅱ级 8 160I 级 12 严重危险级 Ⅱ级≤ 816260由上表可得, 按中危险级II 级计算流量为不低于Q=8×160÷60=21.33L/S 《喷规》9.1.3 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：（9.1.3）式中 Qs——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。
厂房高大空间场所自动喷水灭火系统设计分析
厂房高大空间场所自动喷水灭火系统设计分析摘要：为切实提升当前厂房高大空间的安全性，满足当前企业厂房建设需求，最大限度的提升厂房使用期间的消防安全水平，帮助企业规避消防安全风险，促进企业的健康平稳发展。
本文将对厂房高大空间场所自动喷水灭火系统设计进行分析，以供参考与借鉴。
关键词：高大空间；自动喷水灭火系统；系统设计；喷头引言：随着经济的发展与社会的进步，各企业的经济发展水平也随之得到了全面的提升，其厂房建筑规模也在不断的扩大，但是随之而来的消防安全问题，却严重的影响着当前企业的发展质量。
因此，为切实保证企业发展安全，在对企业厂房进行建设过程中，需对其自动喷水灭火系统进行全面的设计，使其可以有效的对厂房中的火源以及异常温度等危险情况进行处理，最大限度的保障当前企业的生产经营安全，促及企业的健康安全发展。
一、喷头甄选笔者曾于2020年9月至2021年11月参与华测导航新建厂房建设项目，笔者在该项目中担任消防及通风工程安装项目负责人，本次工程规模：占地面积31219平方米，总建筑面积为80068.21平方米。
其中<<华测导航厂房建设项目消防及通风工程>>安装项目主要涵盖自动火灾报警系统、自动喷水灭火系统、消防栓系统、防排烟系统以及防火卷帘门系统等诸多项目。
同年7月至次年11月任优刻得数据中心新建厂房项目的消防承包工程负责人，工程规模：占地面积27997平方米，总建筑面积为54380.2平方米。
对工程中的一系列消防系统以及设备的安装与调试工作进行负责。
后于2022年2月至2022年3月担任华测导航新建厂房项目消防改造工程项目负责人，对其自动火灾报警系统、自动喷水灭火系统、消火栓系统、防排烟系统、气体灭火系统等消防设施进行改造。
为切实提升做好厂房高大空间场所自动喷水灭火系统设计工作，笔者将以自身的工作经历为例，对实际的系统设计进行详实的分析，以期对有关人员提供参考与建议[1]。
根据行业标准及国家规定，在选择厂房高大空间场所的自动喷水灭火系统喷头时，应根据设计参数要求，确保喷头的流量系数k≥115，或者k = 161，以确保覆盖面积足够大，流量系数K≥115，流量系数K=161，以及其他特殊应用喷头，以确保喷头的有效性和可靠性，从而达到最佳的灭火效果。
建筑消火栓给水自动喷水灭火系统水力计算及布置
建筑消火栓给水自动喷水灭火系统水力计算及布置消防给水系统是建筑物的重要组成部分之一，它提供了火灾时的紧急灭火和人员疏散所需的灭火水源。
消火栓给水系统和自动喷水灭火系统是常用的两种方式。
在对消火栓给水及自动喷水灭火系统进行水力计算和布置时，需要注意以下几个方面：1.消火栓给水系统的水力计算：消火栓给水系统是通过消防给水泵将水源输送至消火栓，供消防人员使用消防水枪进行灭火。
水力计算的主要目的是确定泵的容量和增压高度。
消火栓给水系统的最小出口压力应满足消防水枪的需求，并根据建筑物的高度、水源的供水压力、管道的水泵、消防水带的长度和水流速度等参数进行计算。
水力计算的公式如下：p = p0 + ρgh + Δp其中，p为所需出口压力，p0为环境压力，ρ为水的密度，g为重力加速度，h为高度差，Δp为水流阻力造成的压力损失。
2.自动喷水灭火系统的水力计算：自动喷水灭火系统主要是通过水源和喷头进行灭火。
水力计算的目的是确定泵的容量和管道的尺寸。
自动喷水灭火系统的水泵应能提供足够的压力和流量，以确保火灾发生后能够及时提供足够的灭火水量。
水力计算的参数包括建筑物的高度、水源的供水压力、管道的长度和管径、总管的压力损失、水流速度、喷头的数量和喷头间距等。
3.消火栓给水、自动喷水灭火系统的布置：消火栓给水系统的布置应根据建筑物的类型、使用性质、火灾危险程度和建筑结构等因素进行合理的选择和布置。
消火栓应设置在易于人员疏散的位置，水源与泵房的位置应尽可能靠近，且供水管道应有足够的容量和增压能力。
自动喷水灭火系统的布置应根据建筑物的功能区域和火灾危险性进行合理的选择和布置。
关键区域如电气设备间、油库、仓库等应设置自动喷水灭火系统，并且喷头的数量和间距应满足灭火水量的要求。
总之，消火栓给水、自动喷水灭火系统的水力计算和布置需要综合考虑建筑物的特点和需求，以确保系统能够有效地提供灭火水源，保障人员的生命安全和建筑物的财产安全。
自动喷水灭火系统的水力计算(1)
• ②由于系统水力计算是以最不利点作用面积为依据的。 •误差： • 当火灾发生在有利点时，喷头的出流量比计算值大；采用 •作用面积法，忽略管道阻力损失对喷头工作压力的影响。 •结果： • 系统的计算设计流量比实际流量低。 •因此： • 在计算设计秒流量时要乘以1.15～1.30 的安全系数。 •则，系统设计秒流量为： •
•
v节——节流管内平均流速，m/s；
•
d节——节流管计算内径，取节流管内径减0.001m，m；
•
L ——节流管的长度，m 。
2.4 自动喷水灭火系统的水力计算
2.4.1 闭式自动喷水消防系统设计基本参数及水力计算
• ６）系统水头损失
•
沿程水头损失、局部水头损失的计算与消火栓给水系统
• 相同，根据计算值确定系统供水压力。
• １．自动喷水灭火系统用水量
• (２) 起火10min至50min内的消防用水量
•
如果火灾在1h 后还没有扑灭，则自动喷水灭火系统及其
• 设备也必然被火灾同时烧毁而失去作用。
•
该时段的用水量是实际扑救火灾的用水量。 《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)规定
其用水量按30L/s计算。
• ④ 室内有两种或两种以上类型的系统
系统的设计流量
•
或有不同危险等级的场所时
• ⑤ 设置自动喷水灭火系统的建筑物同时必须设置消火栓应灭取计算最大值
• 火系统，则消防系统的总流量应按同时使用计算。如果建筑
• 物内还同时设有水幕等消防系统时，应根据这些系统是否同
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 时使用来确定消防用水总量。
2.4 自动喷水灭火系统的水力计算
给水管网水力计算方法步骤
给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s，不宜大于2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。
2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。
3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。
自动喷水灭火系统水力计算
V2
Hk
k
2g
式中 Hk —减压孔板的水头损失，10-2MPa ； Vk—减压孔板后管道内水的平均流速，m/s； ξ —减压孔板局部阻力系数，见附表3-9。
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3.4 自动喷水灭火系统的水力计算
3.4.2 管网水力计算
（2）节流管 节流管直径宜按上游管段直径的1/2确定，且节流管内水平均流速不
中心线之间的高程差，MPa；
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3.4 自动喷水灭火系统的水力计算
3.4.2 管网水力计算
5）管道系统的减压措施 自动喷水灭火系统分支多，每个喷头位置不同，喷头出口压力
也不同。为了使各分支管段水压均衡，可采用减压孔板、节流管或 减压阀消除多余水压。减压孔板、节流管的结构示意图见图3-20
3.4.2 管网水力计算
3)沿程水头损失和局部水头损失 每米管道的水头损失应按下式计算：
V2 i = 0.0000107 d 1.3 沿程水头损失应按下式计算：
h il
式中 h —沿程水头损失，MPa ； l—管道长度，m；
管道的局部水头损失宜采用当量长度法计算，当量长度见附表3-8。
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3.4 自动喷水灭火系统的水力计算
3.4.2 管网水力计算
4）系统供水压力或水泵所需扬程 自动喷水灭火系统所需的水压应按下式计算：
H h P0 Z
式中 H —系统所需水压或水泵扬程，MPa ； ∑h —管道的沿程和局部水头损失的累计值，MPa ；湿式报警
阀、水流指示器取值0.02 MPa，雨淋阀取值0.07 MPa； P0—最不利点处喷头的工作压力，MPa ； Z —最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平
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自动喷水灭火系统水力计算及配水管径分析
现如今，自动喷水灭火系统越来越广泛的被用于各种大型建筑中。
而对于自动喷水灭火系统水力计算的方法和步聚及配水管径的确定是走关系到整个系统能否有效运行的关键环节，本文我们将结合《自动喷水灭火系统设计规范》和《给水排水设计手册》，并通过实例对中危Ⅱ级管网水力计算进行对比，就自动喷水灭火系统水力计算的原则和管网配水管径的确定方法展开分析。
标签自动喷水灭火系统；水力计算；配水管径
自动喷水灭火系统，是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施，是应用最广泛、用量最大的自动灭火系统。
国内外应用实践证明：该系统具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点。
在自动喷水灭火系统设计中，力求遵循系统基本原理和技术特点，使系统充分发挥自动扑救初期火灾的作用。
自动喷水灭火系统的水力计算和配水管径的确定是自喷系统设计的灵魂，是关系到系统可靠性、合理性和经济性的一项重要设计内容。
一、系统水量、水力计算
设计人员针对系统设计流量的计算，通常做法：依据《喷规》首先判定设置场所火灾危险等级，根据系统设计的基本参数，即喷水强度（L/min·m2）×作用面积（m2）确定喷淋系统设计流量，该设计流量是假定作用面积内所有喷头的工作压力和流量等于最不利点喷头的工作压力和流量，忽略管道阻力损失对喷头工作压力的影响，导致系统设计流量小于实际流量。
在系统设计流量计算时，为了确保喷头的计算出水量与实际水力条件相符，《给水排水设计手册》第 2 册《建筑给水排水》第2.3.5 节，详细介绍了自动喷水灭火系统水力计算方法：根据设置场所火灾危险等级，作用面积、喷水强度和最不利点处喷头工作压力，首先选定最不利作用面积在管网中的位置，此作用面积的形状宜采用正方形或长方形，当采用长方形布置时，其长边应平行于配水支管，边长宜为作用面积平方根的1.2倍，从系统最不利作用面积内最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的水压力、流量和管段的累计流量、水头损失，直到管段累计流量达到设计流量为止；在此后的管段中流量不再增加，仅计算沿程和局部水头损失。
在上述计算中，每个喷头流量按特性系数法计算，其流量随喷头处压力变化而变化。
其中要求管段累计流量不小于《喷规》规定的对应危险等级的设计流量，此种计算方法的原则，在喷头受建筑结构影响布置较密的情况下，可能会造成在作用面积范围内部分开启喷头出水流量未计算在内的现象，从而导致系统设计流量小于实际出水量或最不利点的压力满足不了喷头最低工作压力要求。
《喷规》第9.1.1 至9.1.3 条亦规定了喷淋系统设计流量的计算方法，在最不利作用点喷头处划分最不利作用面积（具体同上），通过特性系数法逐点逐段计算作用面积内所有喷头开启流量之和，即为喷淋系统设计流量，计算公式如下。
喷头的流量：
（1）
式（1）中：q为喷头流量（L/min）；p为喷头工作压力（MPa）；k为喷头流量系数。
作用面积内喷头同时开启喷水的总流量：
（2）
式（2）中：Qs为系统设计流量（L/s）；qi为最不利点处作用面积内各喷头节点的流量（L/min）；n 为最不zxc zxcsazcadsv利点处作用面积内的喷头数。
此种计算方法得出的系统设计流量通常不低于《喷规》规定的对应危险等级的设计流量，并确保了系统设计流量不小于作用面积内全部喷头开启时实际出水流量之和。
二、配水管径的确定
关于管径的确定，《喷规》在第9.2.1 条规定“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10 m/s”。
所谓经济流速是一次投资与经常费用之和最小时的流速，而与之相应的管径即为经济管径。
所以采用经济流速是给水系统设计的基础要素，生产、生活给水管道的流速一般采用经济流速，以使管道的基建投资与经常性的运行能耗得到优化匹配。
然而，自动喷水灭火系统给水管道只是在火灾时短时间运行，不同于生产、生活给水管道始终处于运行状态，故可以提高流速，减小管径以降低基建投资，这样是经济的。
但如果自喷系统管内水流速度太高，水头损失就较大，造成作用面积内的喷水强度不均匀。
此外，由于管径小，管网水头损失大，消防水泵扬程过高，大部分火灾情况下系统出水量会过大，将过早地用完消防贮水。
从上述分析中不难看出，《喷规》中提到的经济流速应是经济性、合理性、可靠性与安全性的统一，并非寻常意义上的经济流速（但其条文及其说明中均未涉及）。
结合工程实例分析有关手册，配水干管和配水支管设计流速一般不宜超过 3.5 m/s，常用 1.82.8m/s。
这种做法能够较好地满足《喷规》表5.0.1、表5.0.5 及9.1.4 条的有关作用面积和喷水强度的规定，且配水管网水头损失较小，消防水泵的扬程较小，喷头出水不均匀性较小，消防贮水量可得到合理使用，是比较安全、经济、合理的。
针对配水干管、配水支管管径的确定，设计人员通常采用《喷规》8.0.7 条“轻危险级、中危险级中场所配水支管、配水管控制的標准喷头数”来确定，以此为标准设置给排水专业设计软件的相关参数，自动标注生成配水干管、配水支管的管径，以下通过两种不同配管管径的水力计算进行比较，以明确管网配管管径的确定方法。
两自动喷水灭火系统均按中危Ⅱ级考虑，作用面积160m2，最不利点处喷头工作压力0.10MPa，喷头最大间距不大于3.4m，最小间距不小于2.4m，各配水支管、配水管管径按《喷规》8.0.7 条确定。
两种自动喷水灭火系统均选用流量特性系数K=80的标准喷头，管道采用热镀锌钢管，选取节点 1 至节点11 为最不利计算管段，按式（1）和式（2）进行水力计算。
按《喷规》8.0.7 条规定确定的管径，配水干管 1 至11 管段总水头损失为54.90 mH2O，入口压力为64.90mH2O，系统设计流量为38.82L/s，通过局部管段管径调大后的总水头损失为26.27 mH2O，入口压力36.27 mH2O，系统设计流量为34.91L/s。
三、结论
总结来说，系统设计流量采用《喷规》第9.1.1 至9.1.3 条规定，按作用面积内所有喷头开启流量之和计。
而经计算对比可得，在进行自动喷水灭火系统管道设计时，管径可根据给排水专业设计软件按《喷规》8.0.7 条标准进行系统参数，但需要对系统主要配水区域的未端的配水干管管径调大，一般调整原则将小于DN100 配水干管均调整至DN100，若未端干管上的分支管上承担的喷头较多时可适当将配水干管调整至DN150。
在满足平均喷水强度的前提下，可减小系统设计流量，且大大降低水泵的供水扬程，降低了工程建设成本，同时增大了管网供水的安全性。
参考文献
[1]肖作义. 建筑消防自动喷水灭火系统水力计算及其程序开发[D].西安建筑科技大学，2003.
[2]刘晓辉. 自动喷水灭火系统水力计算-应用试算法[J]. 工程建设与设计，2013，（03）：86-88.。