某高層綜合樓消防工程設(shè)計計算

機械工業(yè)第六設(shè)計研究院有限公司 景紅莉 孫培彬

一、概況

某高層綜合樓建筑地下3層，地上25層，建筑高度98.89 m，建筑功能：地下3層及地下2層為地下車庫和設(shè)備用房，地下1層為超市及設(shè)備用房，地上1～7層為商業(yè)用房，8～25層為SOHO公寓，為一類高層綜合樓。

二、消防給水系統(tǒng)

由于城市自來水管網(wǎng)不能滿足該建筑消防時用水量及水壓要求，故設(shè)置消防貯水池、高位水箱、加壓水泵及消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備等消防給水設(shè)備。

室外消火栓設(shè)計采用低壓消防給水系統(tǒng)。室內(nèi)消火栓和自動噴淋滅火設(shè)備設(shè)計采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)。

1.消防水量。室外消火栓消防用水量30 L/s，室內(nèi)消火栓用水量40 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3 h；自動噴淋系統(tǒng)設(shè)計流量40 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間1 h。

本建筑地下3層設(shè)消防水池1座，消防水池有效容積576 m3。SOHO 屋面設(shè)18 m3高位水箱1 座、消火栓增壓穩(wěn)壓設(shè)備及自動噴淋增壓穩(wěn)壓設(shè)備各1套，用于保證火災(zāi)的初期水量及水壓。

2.消火栓系統(tǒng)。

（1）最不利點消火栓栓口壓力計算。室內(nèi)消火栓選用SN65型，水槍QZ19，DN65襯膠水帶長25 m。計算公式為：

公式（1）中，Hxh為消火栓栓口最低水壓（kPa），hd為水龍帶水頭損失（kPa），hq為水槍噴嘴充實水柱所需水壓（kPa）。計算：

Hxh=hd+hq=AdLdqxh2+qxh2/B=0.017 2×25×52+52/0.158=168.98 kPa（0.17 MPa）

（2）消防給水管網(wǎng)管徑的確定。根據(jù)設(shè)計規(guī)范GB50045—95有關(guān)條文，室內(nèi)消火栓用水量為40 L/s，每根立管最小流量15 L/s，管徑選用DN100。橫干管流量為40 L/s，管徑選用DN150，裙房部分立管選用DN150。

SOHO部分立管流速：V=4Q/π×D2=1.91 m/s。

裙房部分立管及橫干管流速：V=4Q/π×D2=2.26 m/s。

SOHO部分立管管長取58 m，裙房部分立管取51 m，橫干管取18 m：

Hf=iL=0.0 000 107v2×L/d1.3=0.048 MPa。

系統(tǒng)引入口所需壓力：

Hf=Z+∑h+Hxh=132.8 mH2O。（1 MPa=10.2 mH2O）

水泵出口壓力要求為不小于132.8 m。選用流量40 L/s，揚程140 m消防水泵兩臺（一用一備）。

三、自動噴水滅火系統(tǒng)計算

1.系統(tǒng)設(shè)計流量。根據(jù)設(shè)計規(guī)范GB50084-2001有關(guān)條文，本建筑中SOHO 部分按中危險I 級設(shè)計6 L/min·m2；車庫及商場按中危險級Ⅱ級設(shè)計，設(shè)計噴水強度8 L/min·m2。最不利點處作用面積應(yīng)按160 m2面積確定，噴頭工作壓力P≥0.05 MPa。

2.系統(tǒng)水力計算。

（1）噴頭流量：

公式（2）中，q 為噴頭處節(jié)點流量（L/min），P 為噴頭處水壓（噴頭工作壓力）MPa，K為噴頭流量系數(shù)。

（2）流速V：

公式（3）中，Q為管段流量L/s，Dj為管道的計算內(nèi)徑（m）。

（3）水力坡降：

公式（4）中，i為每米管道的水頭損失（mH20/m），V為管道內(nèi)水的平均流速（m/s），dj為管道的計算內(nèi)徑（m），取值應(yīng)按管道的內(nèi)徑減1mm確定。

（4）沿程水頭損失：

公式（5）中，L為管段長度m。

（5）損失（采用當量長度法）：

公式（6）中，L（當量）為管段當量長度，單位m（《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》附錄C）。

（6）總損失：

（7）終點壓力：

計算結(jié)果：所選作用面積為160.6 m2，總流量為30.15 L/s，平均噴水強度為11.26 L/min.m2，入口壓力：23.63 mH2O。

高區(qū)系統(tǒng)引入口（以±0.00計）所需壓力：

以22層辦公樓計算為例，如圖1所示。

計算結(jié)果：所選作用面積為160.1 m2，總流量為26.68 L/s，平均噴水強度為10.00 L/min·m2，入口壓力為30.07 mH2O。

系統(tǒng)引入口（以±0.00計）所需壓力：

公式（10）中，Z為最不利點高度；∑h為沿程損失總和，包括沿程損失，濕式報警閥損失，水流指示器損失；Hxh為未端所需壓力。

其中，沿程損失計算如下：

圖1 自動噴水滅火系統(tǒng)計算

其他噴淋立管計算方法同上。

經(jīng)計算比較可得：第25層為最不利層，其

公式（12）中，Hp噴水系統(tǒng)入口的供水壓力，Z為系統(tǒng)最不利點噴頭處與引入管中心線高程差，P0為最不利點處噴頭的工作壓力，∑h 為管道沿程和局部水頭損失（局部損失按沿程的20%計算），H為濕式報警閥和水流指示器的水頭損失。

經(jīng)計算噴淋系統(tǒng)入口壓力要求為1.37 MPa。系統(tǒng)入口流量按40 L/s計。高區(qū)系統(tǒng)引入口（以±0.00計）所需壓力：

水泵出口壓力要求不小于150 m，選用流量40 L/s，揚程150 m噴淋泵兩臺。

四、設(shè)計體會

1.根據(jù)本建筑工程的特點，生活給水設(shè)計選用3組水泵分別加壓；消防給水系統(tǒng)設(shè)計選用1 組水泵1 次加壓，采用比例式減壓閥分區(qū)供水方式，其最大優(yōu)點是減壓閥替代了中間水箱，不占樓層面積，減壓閥既減動壓，又減靜壓，安裝簡便，操作靈活1。

2.消防水池容積超過500 m3時必須分成兩格，這就給水泵吸水帶來不便。根據(jù)《高規(guī)）7.5.4“一組消防水泵，吸水管不應(yīng)少于兩條，當其中一條損壞或檢修時，其余吸水管應(yīng)仍能通過全部水量”，設(shè)計中采用一條吸水總管，管兩頭分別連接一格水池，消防水泵從吸水總管吸水，并在中間合理設(shè)置閥門，控制水泵一用一備的要求，符合規(guī)范要求。