消防给水系统的水力计算主要涉及以下几个方面:
设计压力
消防给水的设计压力应满足所服务的各种水灭火系统最不利点处水灭火设施的压力要求。
管道沿程水头损失
消防给水管道单位长度管道沿程水头损失应根据管材、水力条件等因素选择,可按下列公式计算:
对于消防给水管道或室外塑料管,可采用以下公式:
C = 120, k1 = 1.0;
C = 130, k1 = 1.16;
C = 140, k1 = 1.33。
管道局部水头损失
局部水头损失宜按下式计算,当资料不全时,可按管道沿程水头损失的10% - 30%估算:
消防给水干管和室内消火栓可按10% - 20%计,自动喷水等支管较多时可按30%计。
消火栓口所需的水压
消火栓口所需的水压按下列公式计算:
Hxh = Hq + hd + Hk
其中:
Hxh —— 消火栓口的水压,kPa;
Hq —— 水枪喷嘴处的压力,kPa;
hd —— 水带的水头损失,kPa;
Hk —— 消火栓栓口水头损失,按20 kPa计算。
消防水池、水箱的贮存容积
消防水池的消防贮存水量应按下式确定:
Vf = Qf × Tx
其中:
Vf —— 消防水池贮存消防水量,m³;
Qf —— 室内消防用水量与室外给水管网不能保证的室外消防用水量之和,L/s;
Tx —— 火灾延续时间,h。
水枪射流高度及阻力
理想的射流高度(即不考虑空气对射流的阻力)为:
H = υ × √(2 × g)
其中:
υ —— 水流在喷嘴口处的流速,m/s;
g —— 重力加速度,m/s²。
水带水头损失
水带水头损失应按下列公式计算:
qd = (3 × qxh × Ld × AZ) / (4 × π × D²)
其中:
qd —— 水带水头损失,kPa;
qxh —— 水枪的射流量,L/s;
Ld —— 水带长度,m;
AZ —— 水带阻力系数,可查表。
最不利点消火栓流量及压力
最不利点消火栓流量 Qxh = √(B × Hq)
最不利点消火栓压力 Hxh = Hd + Hq + Hk
其中:
B —— 水枪水流特性系数;
Hd —— 消防水带的水头损失;
Hk —— 消火栓栓口水头损失,一般取20 kPa。
这些公式和计算方法可以帮助消防系统设计者确定所需的水压、流量和容积,以确保在火灾发生时能够有效地进行灭火。实际应用中,可能还需要考虑其他因素,如管道材料、系统布局、安全余量等。