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消防水系统设计
一、 消防水源选择
怎样经济合理选择消防水源是施工现场项目部急需要处理课题,选择不合适将会造成经济投入过大或达不到消防灭火要求, 消防水源选择又直接确定消防贮水构筑物选择。依据笔者在工程施工中经验, 有以下多个水源可供选择, 在此作一例举, 供大家在设计时选择。
1、 自然水体
在施工建筑物周围存在着自然河流或湖泊, 而这些自然水体水量又足够且在枯水期也能满足消防用水量要求, 能够优先考虑这些自然水体作为消防水源, 这么能够省略消防水构筑物费用（消防管道工程量有所增加）。
2、 市政供水管网
假如选择市政管网作为消防水源, 则必需考虑合理选择消防贮水构筑物。高层建筑中通常在地下室等部位设置有生活水池、 水箱或集水井等构筑物, 在大部分施工时间内, 这些构筑物都将闲置, 所以能够考虑将这些构筑物作为消防储水池, 同时利用这些构筑物作为消防贮水池不仅能够免去贮水构筑物建造费用也能够降低消防管道工程量从而降低投入费用。
二、 消防用水量确定
合理确定消防用水量标准, 关系到消防灭火成功是否及费用投入多少关键原因。室内消防设计要求: “消火栓用水量应依据同时使用水枪数量和充实水柱长度, 由计算确定。”
室内消防栓设置依据建筑给排水设计手册中要求应确保有两只水枪或一只水枪充实水柱（Hm）同时抵达室内任何部位, 考虑到建筑工程临时消防用水临时性及经济性, 可选择用一只水枪充实水柱确保室内任何部位灭火要求。为使消防水枪射出充实水柱能射及水源和预防火焰热敷设烤伤消防人员, 充实水柱应有一定长度。
按通常要求在居住、 公共建筑室内充实水柱不应小于7m, 六层以上单元式住宅、 六层以上其她用建筑均取10m, 对于特殊层高尤其高建筑则需按设计手册公式进行计算。
水枪喷口压力与充实水柱高度关系为:
Hq=∂fHm/1-Ф∂fHm
Hq----------水枪喷嘴造成某充实水柱所需要水压。（米水柱）
∂f-----------试验系数。∂f=1.19+80（0.01Hm）
Ф-----------与水枪喷口直径df相关系数。Ф=0.25/df+（0.1 df）3
df（mm）
13
16
19
Ф
0.0165
0.0124
0.0097
系数Ф值
Hm(m)
6
8
10
12
16
∂f
1.19
1.19
1.20
1.21
1.24

依据上式确定Hm值能够求出产生Hm水枪喷口压力值Hq
依据Hq值能够求出实际消防射流量:
qxh= B Hq （建筑给排水设计手册）
qxh---------------水枪喷口射流量（升/秒）
B------------水流特征系数。与水枪喷口直径相关, 见下表
水枪喷口直径df（毫米）
13
16
19
22
B
0.346
0.793
1.577
2.836
也可依据水枪口径由Hm-----Hq---- qxh关系图（建筑给排水设计手册）中查出不一样充实水柱长度, 不一样水枪喷口处压力值及实际流量值。
依据火场水枪实际用水量统计, 每只水枪平均用水量为5升/秒, 故通常大于此数。从上表中若查出qxh小于5升/秒, 则取5升/秒, 若qxh大于5升/秒, 则取计算值。
三、 消防水构筑物容积V
V=qxh*T*60/1000
V-----------消防贮水构筑物容积（m3）
qxh----------消防水枪实际喷流量（升/秒）
T------------消防水枪灭火时间（分钟）
qxh取值由上述方法确定, 临时消防水枪灭火时间取定没有同一要求, 笔者认为该参数T取定能够参考建筑给排水设计手册室内消防水箱应储存10min消防用水量要求实施。既消防水枪灭火按10min计算。因为在通常城区中, 消防队从接警至抵达现场时间通常要求小于10min.。
四、 消防水泵选择
消防水泵选择应根据其扬程和流量按水泵性能曲线图进行选择, 其流量在上文中已进行计算, 消防水泵扬程可按下列公式进行计算
Hb=Hq+hd+hg+hz
式中: Hb----------消防水泵压力（米水柱）
Hq-----------最不利点消防水枪喷嘴所需水压（米水柱）
hd------------消防水带水头损失（米水柱）
hg-------------管网水头损失（米水柱）
hz-------------消防水池与最不利点高差（米水柱）
式中Hq值由上述计算确定, 水带水头损失可由下式确定
hd= Az* Ld* qxh2
hd------------消防水带水头损失（米水柱）
Az-----------水龙带阻力系数(见下表)
qxh----------消防水枪实际喷流量（升/秒）
Ld-----------水龙带长度（米）
阻力系数Az值
水龙带材料
水龙带直径
50
65
80
麻织
0.01501
0.00430
0.0015
衬胶
0.00677
0.00172
0.00075
管网水头损失分为沿程水头损失和局部水头损失, 沿程水头损失:
hf=L*i
L-----------最不利点至消防水泵出口沿线长度
i-------------单位长度管道水头损失（米水柱）
依据建筑给排水设计手册: i=0.0107*V2/dj1..3
式中 i-------------单位长度管道水头损失（米水柱）
V------------管道内平均水流速度（米/秒）, 依据消防要求消火栓系统管道内水流速度不宜大于2.5米/秒。
dj----------- 管道计算内径
依据实际经验, 消火栓竖管直径通常可选择50-100, 可依据建筑物属性选择经济合理管径。
已知计算内径dj, 已确定管内流速, 可查水力计算表, 查出I值。
hi=Σξ* V2/2g
hi----------管道各局部水头损失总和（水米柱）
ξ------- 局部阻力系数（可由设计手册中查出）
V--------平均流速, 通常指局部阻力后流速（米/秒）
g--------重力加速度（米/秒2）
在已知Σξ和流速可由设计手册中查出局部水头损失值, 为了简化计算, 依据经验消火栓系统管道局部水头损失可按管道治程损失10% 采取。所选择水泵应满足上述消防及扬程要求, 并使水泵处常常处于最好工况运行。另外因为在施工现场消防因受条件限制无法部署成自灌式, 所以要依据现场水泵吸水高度选择含有一定气蚀余量水泵。