消防专业计算公式汇编.doc

第四章 建筑消防（规范第2章）
一、消火栓系统：
1、系统水量和设置场所：见P515~P518
2、消火栓充实水柱：
1）、室外消火栓充实水柱不应小于10m，常压供水应考虑地面到着火点的标高；
2）、室内消火栓充实水柱：
·消火栓的水枪充实水柱一般不应小于7m：
·超过100m的高层建筑、高架仓库、高层工业建筑内水枪充实水柱不应小于13m。
·不超过100m的高层建筑、超过六层的民用建筑，超过四层的厂房、库房、人防工程、停车库、修车库的水枪充实水柱不应小于10m。
3）消火栓充实水柱计算：
Sk= （H1-H2）/sinα(m)
式中 Sk——水枪的充实水柱长度，m；
H1——室内最高着火点离地面的高度，m；
H2——水枪离着火层地面的高度，m；一般取1m；
α----水枪上倾角，一般为450,最大不应超过600；
4）、消火栓设置间距；
（1）室内消火栓保护半径计算：
R=kLd+Ls
式中:R---消火栓保护半径,m;
Ld——水带的铺设长度；
k----水枪弯曲折减系数,宜根据水带的弯曲量取80-90%水带总长
Ls----水枪的充实水柱长度在平面上的投影长度，当水枪倾角为450时，Ls=0.71 Sk；(L= Hmcosα)
大空间消火栓设置间距S，应根据消火栓保护半径R和保护间距b,根据勾股定理求得：
S=(R-b)1/2
式中 S——消火栓间距，m；
R——消火栓保护半径，m；
b——消火栓最大保护宽度的1/2，m
5）、管网水力计算：
（1）、消火栓栓口水压计算：
消火栓栓口最低水压：
Hxh= Hq + hd + Hk =AdLdq2xh+q2xh/B+Hk
式中： Hxh—消火栓栓口最低水压, 0.01Mpa
Hq—水枪产生充实水柱所需水压,0.01Mpa,见P523表3-2-14
hd—水带的水头损失 , 0.01Mpa
Ad---水带比阻：见P523表3-2-12；
Ld---水带长度， m；
qxh—水枪喷嘴射出流量 , （l/s）;
B---水枪水流特性系数，见P523表3-2-13；
Hk—消火栓栓口的水头损失，宜取0.02Mpa；
（2）、消火栓栓口动压的减压计算
消火栓栓口水压 超过0.50Mpa，可在消火栓栓口加设不锈钢减压孔板或采用减压稳压消火栓。具体计算见P524及表3-2-15；
6）、消防给水设施：
（1）、屋顶水箱：
·有效容积：一类公共建筑不应小于18立方；
二类公共建筑、一类居住建筑不应小于12立方；
二类居住建筑不应小于6立方
工业和多层建筑：消防水箱应储存10min的消防用水量，室内消防用水量《25l/s时，经计算大于12立方时，仍可采用12立方；室内消防用水量》25l/s时，经计算大于可采用18立方；
·设置高度：
n 消火栓系统不超过100m的高层建筑，最不利点消火栓的静水压力不应低于0.07MPa：
n 超过100m的高层建筑、最不利点消火栓的静水压力不应低于0.15MPa：
n 自动喷水系统，屋顶水箱的最低水位到自喷系统的最高喷头的静水压力不应低于0.10Mpa
（2）、稳压气压供水设备
·有效容积：稳压气压罐的有效储水容积Vx1宜为450L,稳压水泵的运行调节容积宜按下式计算：
Vx2=1.25Qw/4nmax
式中：Vx2---稳压气压罐稳压水泵的运行调节容积，m3
1.25---安全系数；
Qw--稳压水泵设计额定流量，m3/h
nmax----稳压水泵1h内最大启动次数，10~20次/h;
Vx2---按经验确定，一般为0.05~0.1 m3；
·稳压泵：稳压泵的设计流量一般为1~2l/s，压力（1）：主泵零流量时压力加0.05Kpa，（2）：消防主泵额定压力的1.1~1.2倍；（3）：高于消防主泵额定压力的0.1~0.2Mpa
·稳压气压罐总的有效储水容积 P531
V={（P1+0.1）/(P1-P0)}·Vx1
α=（V- Vx1）/ V
α---一般取0.65~0.85，特殊情况可取0.3~0.9
二、自动喷水灭火系统
1、系统类型：
1）、湿式自动喷水灭火系统适应范围和特点：
• 环境温度：4-70C。
• 结构简单，使用可靠；
• 系统施工简单；
• 灭火速度快，控火率高；
• 投资省，较经济；
• 适用范围广。
湿式自动喷水灭火系统组成：
• 湿式报警阀组：湿式报警阀、延时器水力警铃、压力开关、试水阀等
水流指示器和信号阀
• 闭式喷头
• 末端试水装置:由放水阀和压力表组成
每个报警阀组供水的最不利处设置.
• 安全阀：防止系统超压
• 供水设备
• 管道系统
2）、干式自动喷水灭火系统适应范围和特点：
·适应范围： 4C以下、70C以上湿式系统无法使用的场所。
·优点：因报警阀后的管网平时无水，可避免冻结或水汽化的危险。
·缺点：增加了充气设备，对管网的气密性有较严格的要求，施工管理复杂，有迟滞性。
干式自动喷水灭火系统组成
• 闭式喷头
• 管网
• 干式报警阀组
• 压力维持装置：当管网内气压因漏气降低时，自动启动空压机向管网充 气，保证阀后管网中空气压力恒定。
快速排气装置：闭式喷头开启后，快速减小阀后管网内的气压，使管网尽快充水灭火，分加速机和排气机两种。
• 供水设备
3）、干、湿式自动喷水灭火系统
可在不同季节交替使用：如在冬季作为干式系统，夏季作为湿式系统，最大可能地克服干式系统灭火效率低的缺点。
预作用自动喷水灭火系统适用场所和特点：
适用于准工作状态不允许有水渍损失及严禁系统误喷的场所。
克服了干式系统喷头开启后系统排气使喷水延迟的缺点。
4）、预作用自动喷水灭火系统组成：
• 预作用阀：采用雨淋阀或干式报警阀，控制系统消防用水的供给，同时输出报警水流。
• 快开式止回阀：防止系统水倒流
• 感温(感烟)探测器
• 其他装置与干湿式自动喷水灭火系统的相应设施相同
5）、重复启闭预作用系统 ：原理与预作用自动喷水灭火系统类似。
特点：火灾扑灭后能够自动关闭灭火系统。火灾再次发生时，能够重新启动。 适用于灭火后必须及时停止喷水的场所。
重复启闭预作用系统组成：
• 自动复位报警阀：能够循环发出火灾信号、循环控制电磁阀的启闭。
• 火灾探测器：循环感温探测器，当火场温度上升超过或下降低于60℃时，发送信号到控制室，打开或关闭自动复位报警阀上的电磁阀，控制其开关。
• 感温(感烟)探测器：通过温度(烟气浓度)的变化感知火灾，自动报警。
• 其他设施与预作用喷水灭火系统相同。
6）、自动喷水——泡沫联用灭火系统：
对于易燃液体的火灾，单纯喷水——控火效果好、但灭火时间长、水渍损失大；单纯喷泡沫——系统费用高。可采用自动喷水—泡沫联用系统：既可喷水又可喷泡沫的自动喷水灭火系统。
闭式系统-泡沫联用：用泡沫灭火剂强化闭式系统
雨淋系统-泡沫联用：先喷水控火、后喷泡沫强化灭火；
先喷泡沫灭火、后喷水冷却防止复燃。
干式系统-泡沫联用系统；
预作用-泡沫联用系统；
重复启闭预作用-泡沫联用系统；
水喷雾-泡沫联用系统等。
自动喷水——泡沫联用灭火系统组成
• 压力式泡沫液储罐
• 比例混合器：将水成膜泡沫液按比例投加到消防水中。
• 压力释放器：控制隔膜控制阀的启闭。
• 隔膜控制阀：其作用原理与雨淋阀类似，阀瓣受压密封，泡沫液进出口隔绝。当压力释放器使隔膜水室压力降低时，阀门打开，泡沫由泡沫液储罐投加到湿式报警阀后的管网中。
• 泡沫通道止回阀：设在压力式泡沫液储罐到比例混合器泡沫进口的连接管上，防止消防水进入泡沫供给系统。
• 测试控制阀： 其他设施与相应的湿式自动喷水灭火系统相同。
7）、水幕系统
作用：用于阻火、隔火、冷却防火隔绝物和局部灭火，防止火灾蔓延，阻止火势扩大。
设置场所：
• 超过1500个座位的剧院和超过2000个座位的会堂、礼堂的舞台口，以及与舞台相连的侧台、后台门窗洞口。
• 应设防火墙等防火分隔物而无法设置的开口部位。
• 防火卷帘或防火幕的上部。
水幕系统组成
• 水幕喷头：
• 火灾探测警报器：感知火灾自动报警。
• 启动系统传动装置：感知火灾后自动开启系统控制阀。
• 雨淋阀：开式自动喷水灭火系统的报警和控制阀门。
• 其他设施与闭式自动喷水灭火系统基本相同。
8）、雨淋喷水灭火系统
火灾发生时，火灾探测传动装置启动雨淋喷水灭火系统，在保护区范围内的所有喷头立即喷水灭火，及时扑灭火灾。
组成
• 开式洒水喷头：与玻璃体闭式喷头的不同之处是缺少感温元件和密封组件等释放机构。
雨淋阀
• 溢流管：设在充水式系统中，保证充水水面液位恒定。
• 其他设施与水幕系统相同。
2、自动喷水灭火系统计算：
1）、系统设计流量：应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量
Qs=（∑qi）/60
Qs---系统设计流量 ，l/s；
qi----最不利点处作用面积内喷头节点的流量，l/min；
n---系统最不利点处作用面积内喷头数量
2）、作用面积内的喷头数
N=A/As
A---相应危险等级的作用面积 ， m2；
As---喷头的保护面积 ， m2；
N---作用面积内喷头数量
3）、作用面积形状的确定
作用面积的长边确定：Lmin=1.2A1/2
作用面积的短边确定：B=A/L
4）、第一个喷头喷出的流量：
q=DAs
q----第一个喷头喷出的流量, l/min
D---相应危险等级的设计喷水强度 ，L/min· m2；
As---喷头的保护面积 ， m2；
5）、第一个喷头喷出的工作压力：
q=k(10p)1/2
q----第一个喷头喷出的流量, l/min
k---喷头的流量系数；
p---喷头出口处的压力 ， MPa；
6）、沿程水头损失：
h=iL
h ----沿程水头损失, MPa；
i---每米管道的水头损失 ，MPa；
L---管道长度， m；
i=0.v2dj-1.3
i---每米管道的水头损失 ，MPa
v----平均流速，m/s
dj----管道的计算内径，m;
7）、局部水头损失：这换成当量长度计算：见P550表3-2-34
3、配水干管减压计算：见P552
4、例题：
1）、一综合楼高120m,地下2层为汽车库,1～3层为建筑面积12000m 2的商场,3层以上为办公楼,计算该建筑物的自动喷水灭火系统设计流量
解：根据“喷规”,附录A的规定：
汽车库商场面积(12000m2)为中危险II级
办公楼为中危险I级,
中危险I级:作用面积为160m2,喷水强度为6L/（min·m2）
中危险II级:作用面积为160m2,喷水强度为8L/（min·m2）两者取其中最大者为设计流量：
则初步估算系统设计流量=(160×8/60) ×1.3=27.7L/s
2）、某自动喷水灭火系统采用标准喷头，喷头平均工作压力为0.12MPa，计算喷头流量为下列何值？
（A） 398.37L/min （B） 277.13L/min
（C） 125.98L/min （D） 87.64L/min
正确答案（D）
标准喷头流量q计算按下式计算：
式中： P——喷头工作压力，P=0.12Mpa
K——喷头流量系数，K=80。

3）、某剧院工程建筑面积2.8万m2,1550座位,建筑高度23m,主舞台台口设钢质放火幕,舞台口高12m,宽度16m,主舞台面积400m2,地下室设柴油发电机房,水喷雾系统用水量30L/s,室外按两路给水设计,其水压水量满足室外消防要求.
题：(1)    室内消防水池容积下列哪一个最合适?
A 300m3; B 415 m3; C 523 m3 ;D 570 m3.
B正确答案
解：（1）该剧院应设置哪些消防设备？
（2）《防火》8.5.1条：建筑物内设有消火栓、自动喷水设备时，其室内消防用水量应按同时开启的设备用水量之和计算。
确定剧院应设置哪些消防设备及其用水量：
1《防火》8.5.2条：室内消火栓15L/s
2《防火》8.7.1条：应设闭式系统21.3L/s;
《自喷》5.0.1条设计参数8*160/60= 21.3L/s
3《防火》8.7.2条：应设水幕系统16L/s
《自喷》5.0.10条设计参数1.0*16m=16L/s
4《防火》8.7.3条：应设雨淋系统69.3L/s
《自喷》5.0.1条设计参数16*260/60=69.3L/s
5 水喷雾系统30L/s
题（2）室内每个灭火系统均为独立系统,至少采用几个水泵接合器？D
A 4; B 10; C 9; D 13.

4）、一栋12层商住楼,底层商场面积20×50=1000m2,层高4.5m,设置格栅型吊顶,喷头安装标高4.2m;2层及以上为单元式普通住宅,层高3m,每层面积600m2.
题：(1)湿式自动喷水灭火设计流量采用作用面积法计算(流量系数1.3),其设计流量应是__L/s.
A 21; B 27; C 30; D 36. B为正确答案
题（2)    室内消火栓系统设计流量应是__L/s. ( )
A 10; B 15; C 20; D 30； B为正确答案.
题(3)    高位消防水箱的箱底最低标高应是__m. ( )
A 37; B 41.5; C 42.6; D 45.6； C为正确答案.
题(4)消防用水总量全部储存于消防水池,有效容积__m3.
A 241.2; B 288; C 385.2; D 396. A为正确答案.

5）、某百货仓库建筑面积18×90=1620m2,静高7.10m,耐火等级一级,货品装于瓦楞纸箱或木箱内,堆积高度6m.喷头直立安装,溅水盘距顶板下0.10m,假设消防用水塔至最不利喷头的管路水头损失0.05MPa,喷淋消防水泵供水时管路水头损失0.10MPa.室内消火栓沿纵墙单排布置,采用DN65栓, 19水箱,龙带长25m.市政生活、消防合用管道为支状,消防用水总量全部储存,消防水池最低水位在室内地坪下3m.
题1)    本工程采用下述哪种系统最为合适? (D )
A 雨淋系统; B 大流量喷头湿式系统;
C 快速响应喷头预作用系统; D 快速响应早期抑制喷头系统.
题(2)    本工程火灾危险等级应属于下列哪一种? D
A 严重危险级I级; B 严重危险级II级;
C 仓库危险级I级; D 仓库危险级II级. 
题(3)    一只喷头的保护面积是9m2.最佳喷头间距应是_A_
A 3.0m×3.0m B 3.0m×3.6m
C 3.6m×3.6m D 4.0m×4.0m
题(4)  本工程采用的报警阀数量应是_只.
A 0; B 1; C 2; D 3. B为正确答案
题(5)  本工程采用的水流指示器应是__只.
A 0; B 1; C 2; D 3. A为正确答案.
题(6)    假设作用面积内喷头流量相等,流量系数1.3,系统设计流量应是__L/s.
A 52; B 96; C 104; D 113. B为正确答案.
题7）喷淋泵的扬程应是__m. ( )
A 44; B 54; C 56; D 58. C为正确答案
题8）当进行水压强度测试时,测试压力应不低于__MPa.
A 1.0; B 1.2; C 1.4; D 1.6. C为正确答案.
题（9）水泵接合器按上限流量计算应设置__只.
A 0; B 3; C 5; D 7. D为正确答案.
题（10）室内消火栓用水量应是__L/s. ( )
A 5; B 10; C 30; D 40. B为正确答案.
题（11）消火栓枪喷出的充实水柱长度(水枪上倾角=30°)应为__m.
A 8; B 10; C 12; D 14。 Hm=h/sin α=6/0.5=12m (C为正确答案.)

例题：（1）、一地下车库设有自动喷水灭火系统，选用标准喷头，车库高7.5m，柱网为8.4m×8.4m，每个柱网均匀布置9个喷头，在不考虑短立管的水力阻力的情况下，求最不利作用面积内满足喷水强度要求的第一个喷头的工作压力：
A．0.1Mpa B．0.05Mpa C．0.06Mpa D．0.12Mpa
解：根据《自动喷水灭火系统设计规范》地下车库喷水强度按中危险等级Ⅱ级选用，为8L/min.m2。
柱网为8.4m×8.4m，每个柱网均匀布置9个喷头，喷头为正方形布置。
每个喷头保护面积为8.4×8.4/9＝7.84，q=7.84×8＝62.7 L/min.m2
喷头流量计算公式《自动喷水灭火系统设计规范》30页9.1.1无K值
《自动喷水灭火系统设计规范》3页2.1.7有K＝80
《建筑给水排水工程》86页3.4.1公式有K＝80
q=K×(10P)0.5代入q=62.7 L/min.m2，K＝80，反求P＝0.06 Mpa。选C
（2）、有一座4层建筑物，层高5m，按照中危险Ⅱ级设置了自动喷水灭火系统，各层自动喷水灭火系统的布置方式完全相同，其最不利作用面积的设计流量为1600L/min.m2，作用面积所需压力为0.295Mpa。最不利层最有利作用面积处的压力为0.455Mpa，在不计其它管道的水头损失，不考虑系统减压时，计算最有利层最有利作用面积处的出流量与最不利层最不利作用面积处的设计流量的比。
A．1.24 B．1.54 C．2.05 D．1.43
解：“其最不利作用面积的设计流量为1600L/min.m2，作用面积所需压力为0.295Mpa。”该处最不利作用面积即所谓最不利层最不利面积。因为“各层自动喷水灭火系统的布置方式完全相同”决定了整个系统的最不利作用面积只能在最不利层，即4层。那么最不利层最不利作用面积处的设计流量是已知条件1600L/min.m2。
下面我们来求最有利层最有利作用面积处的流量
已知最不利层最有利作用面积处的压力为0.455Mpa，因为“各层自动喷水灭火系统的布置方式完全相同”， 最不利层最有利作用面积实际是4层最有利作用面积，最有利层最有利作用面积实际是1层最有利作用面积，而根据“各层自动喷水灭火系统的布置方式完全相同”得知，4层、1层最有利作用面积完全相同，所以题目中最有利层最有利作用面积处的压力与最不利层最有利作用面积处的压力（0.455Mpa）相差的仅是1层、4层的高差，即3×5＝15m。最有利层最有利作用面积处的压力即为0.455+3×5m×0.01＝0.605 Mpa。
按作用面积的平均流量计算，即把作用面积内的喷头看成是1个大喷头。
最有利层最有利作用面积处的出流量q1=K×(10P1)0.5。P1＝0.605
最不利层最不利作用面积处的设计流量q2=K×(10P2)0.5。P2＝0.295
两者相比：(10×0.605)0.5/(10×0.295)0.5＝1.43，选D。
闲话：这样题目给出的最不利层最不利作用面积处的设计流量1600 L/min.m2，反而一点用都没有。
（3）、一栋建筑高度96m的高层民用建筑，地上部分24层，屋顶消防水箱有效容积18m3；其最低水位至最不利消火栓的高度为8.1m，地下部分分3层，每层层高5m，消防水池，水泵房设在地下一层，水池最低有效水位为－4.5m，水泵计算时，系统水头损失按计算高度估算为0.1 Mpa，整个系统的水力坡度相同，经计算消火栓栓口最小压力不应小于0.2 Mpa，水泵水头损失为0.02 Mpa。水泵扬程计算时考虑最小安全系数，栓口直径DN65mm的消火栓内径68mm，则第20层消火栓的减压孔板最合理的选取方式。
A 、不设减压孔板
B 、选一个孔径为58mm的孔板
C、选一个孔径为20.5mm的孔板
D、选一个孔径为32.5mm的孔板
解： 从地下室水泵算起：
水泵扬程：
1.05安全系数×（4.5最低水位+（23×4+1.1）24层消火栓高+10系统水头损失+2水泵水头损失+20消火栓栓口压力）＝136.08m
到20层消火栓所消耗的扬程：
4.5最低水位+（19×4+1.1）20层消火栓高+2水泵水头损失+10×（19×4+1.1+4.5）/(96+4.5) 系统水头损失＝91.72m
20层消火栓栓口压力：136.08－91.72＝44.36
小于50m，不设减压，选A。
注：题中“系统水头损失按计算高度估算为0.1 Mpa，整个系统的水力坡度相同”水泵计算高度96+4.5＝100.5。20层消火栓计算高度19×4+1.1+4.5＝81.6。到20层消火栓损失10×86.6/105.5＝8.12m