某高校實訓(xùn)樓給水系統(tǒng)設(shè)計計算與研究

馬雪晴

(阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 阜陽 236031)

0 引言

建筑給水系統(tǒng)是將城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)中的水引入一幢建筑或一個建筑群體,供人們生活、生產(chǎn)和消防之用．高校實訓(xùn)樓體積大,可燃物多,火災(zāi)隱患多,一旦發(fā)生火災(zāi),會造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失,后果十分嚴重．因此,在高校實訓(xùn)樓的給水設(shè)計尤為重要．

1 工程概況

本工程為安徽省某高校實訓(xùn)樓項目,主體為多層教學(xué)樓,地上四層．總建筑面積20 618.45 m2,建筑高度23.80 m,體積大于50 000 m3,建筑耐火等級為二級．本工程設(shè)有生活給水系統(tǒng)、生活排水系統(tǒng)和消防給水系統(tǒng)．

本工程的供水水源為校區(qū)原有供水管網(wǎng),位于本建筑東側(cè),供水壓力為0.4 Mpa．本建筑單獨生活給水系統(tǒng)直接來自原有供水管網(wǎng),不需二次加壓．全樓最高日生活用水量為7.75 m3/天,最大時用水量為0.83 m3/小時．生活給水系統(tǒng)的設(shè)計秒流量為6.00 L/s,所需壓力為0.36 MPa．給水系統(tǒng)不分區(qū),每處入戶設(shè)置水表,單獨計量．

根據(jù)建筑物高度、室外管網(wǎng)壓力、流量和室內(nèi)消防流量、水壓等要求,室內(nèi)消防系統(tǒng)采用無加壓泵和水箱的室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)．按規(guī)范要求,消火栓間距應(yīng)保證兩支水槍同時達到任一著火點．根據(jù)該建筑總長度為127.2 m,寬度為71.8 m,高度23.80 m．消火栓采用單排布置形式,取水槍噴口直徑為19 mm,取水帶直徑為65 mm,水帶長度25 m．取消防水槍充實水柱長度為10 m[1]．

2 生活給水系統(tǒng)計算[2]

2.1 最高日用水量

2.1.1 用水定額

按建筑物的性質(zhì),查表選用教學(xué)樓人員用水qd=10 L/(人·d),取小時變化系數(shù)Kh=1.3．教學(xué)樓里人員:后勤工作人員75人,教師100人,學(xué)生600人,總計775人．

2.1.2 最高日用水量

2.1.3 最高日最大時用水量

2.2 給水管網(wǎng)的水力計算

水力計算的目的,一是確定給水管網(wǎng)各管段的管徑．二是求出計算管路通過設(shè)計秒流量時各管段產(chǎn)生的水頭損失,進而確定管網(wǎng)所需水壓．

2.2.1 設(shè)計秒流量公式與有關(guān)系數(shù)的確定

式中qg-管段設(shè)計秒流量,m3/s;

Ng-計算管段的衛(wèi)生器具給水當量總數(shù);

α-根據(jù)建筑物用途而定的系數(shù)．

2.2.2 管徑確定

在計算出各管段的設(shè)計秒流量后,再選定適當?shù)牧魉?即可用下式求出管徑:

圖1 給水管網(wǎng)計算草圖

式中d-計算管段的管徑,m;

qg-管段設(shè)計秒流量,m3/s;

υ-選定的管徑流速,m/s．

2.2.3 沿程水頭損失計算

hy=Li

式中hy-管段的沿程水頭損失,kPa;

L-管段的長度,m;

i-管段單位長度的水頭損失,kPa/m．

應(yīng)用以上計算公式計算草圖管網(wǎng),計算結(jié)果如表1.

表1 1-4層給水管網(wǎng)水力計算表

備注:公共衛(wèi)生間:∑N=45.0;節(jié)點4-9:∑hf=0.68

2.2.4 給水系統(tǒng)水壓的校核

從附圖1中可知,該系統(tǒng)最不利點為節(jié)點1,節(jié)點1距引入管的高差:

H1=26.00-(-1.45)=27.45 m=274.50 kPa

從附表1中可知,節(jié)點1至節(jié)點9的沿程水頭損失為:Σhf=1.42 m,則總的水頭損為:H2=1.3×∑hf=1.3×1.42=1.85 m=18.50 kPa．

引入管上的水表,考慮到發(fā)生火災(zāi)時消防總流量為65 L/s,加部分生活用水量約5.0 L/s,選用口徑為150 mm的螺翼式水表,其水頭損失計算:

查表取節(jié)點1處洗手盆的流出水頭為:H4=50 kPa

管道系統(tǒng)所需水壓為:

H=H1+H2+H3+H4=274.50+18.50+0.67+50=343.67 kPa

校園網(wǎng)壓力為400 kPa,可以滿足1-4層供水要求．

3 消火栓給水系統(tǒng)計算[3]

3.1 消火栓布置計算

消火栓保護半徑的計算:取彎轉(zhuǎn)曲折系數(shù)為0.8,則

R=Ld+Sk·cos45°=0.8×25+10×0.707=27.07 m

式中R-消火栓保護半徑,m;

Ld-水帶總長度25 m;

Sk-充實水柱長度10 m．

消火栓間距計算:

式中R-消火栓保護半徑27.07 m;

b-本建筑為內(nèi)廊式建筑,b為走道兩側(cè)中最大一邊寬度為3 m．

3.2 消火栓栓口所需水壓計算

消火栓水槍噴嘴出口水壓的計算:根據(jù)規(guī)范要求,該建筑消火栓消防系統(tǒng)中,水槍噴口直徑為19 mm,充水水壓為100 KPa,查資料得Hq=135.0 kPa,qxh=5.0 L/s,取Ad=0.001 72,取B=1.577,取Hsk=20.0 kPa,選取最不利計算管路,計算草圖見圖2,計算結(jié)構(gòu)見表2．

圖2 消火栓系統(tǒng)計算草圖

計算管段流量/L/s管長/m管徑/mm流速/m/si(1 000i)hf(mH2O)栓口水壓/M 1～25.23.31000.608.040.0317.02～310.813.31001.2631.20.1020.333～416.8111.01001.9475.50.404～516.81261750.725.910.075～633.627.81751.4321.30.176～744.4330.01751.9138.41.15

取值為200 kPa．

管網(wǎng)所需水壓計算

從附表看出:∑hf=1.9 m,局部損失按沿程水頭損失的10%計算．管網(wǎng)總水頭損失為:

hw=1.1×∑hf=1.1×1.9=2.09 m=20.90 kPa,

Hz=20.2+1.5-3.8=17.9 m=179.00 kPa．

故消火栓系統(tǒng)所需水壓為:

H=Hz+Hxh+hw=179+189.3+20.9=389.2 kPa．

校園網(wǎng)給水管網(wǎng)壓力為400 kPa,滿足消防要求．

3.3 水泵結(jié)合器的選擇

室內(nèi)消防流量為20 L/s,一個DN100的水泵結(jié)合器的負荷流量為10～15 L/s,故選兩個SQB100型水泵結(jié)合器;室外消防流量為15 L/s,選兩個雙出口室外地面式消火栓．

3.4 氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計

高壓室、交配電室、弱電間采用氣體滅火系統(tǒng)．氣體滅火系統(tǒng)采用自動和手動兩種啟動方式．滅火系統(tǒng)設(shè)計濃度設(shè)計濃度為9%,防護區(qū)設(shè)計噴放時間不大于8 s,滅火浸漬時間5 mm,并在每個防護區(qū)內(nèi)設(shè)置自動泄壓閥,同防護區(qū)內(nèi)滅火系統(tǒng)裝置多余1臺時,必須同時啟動,其動作響應(yīng)時差不得大于2 s．

3.5 滅火器裝置

本項目火災(zāi)類別為A類,危險等級為中危險級．最大保護距離為20 m,單具最大保護面積為75 m2,滅火器采用手提式碳酸銨鹽干粉滅火器MF/ABC5．滅火器位于組合式消防柜內(nèi),每組消防柜內(nèi)放置2具．

4 結(jié)論

當室外給水管網(wǎng)提供的水量、水壓在任何時候均能滿足建筑用水時,直接把室外管網(wǎng)的水引入建筑內(nèi)的直接給水方式．常在建筑物不太高,室外給水管網(wǎng)的壓力和流量完全能滿足室內(nèi)最不利點消火栓的設(shè)計水壓和流量時采用無加壓泵和水箱的室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)．該供水方式具有系統(tǒng)簡單,造價低,管理方便的優(yōu)點．