城市给水管网消防给水系统设计原则探讨教材.doc

城市给水管网消防给水系统设计原则探讨 ◇◇摘要：分析了城市供水压力和周期性变化，结合国内外有关规范，提出直接利用城市自来水作为消防水源的有效压力，并给出消防水泵直接从城市给水管网吸水的消防给水系统设计计算原则。 关键词：给水管网；消防水泵；流量1 前言：消防水泵直接从城市给水管网吸水的消防给水系统国内外均有工程实例和规范规定[1-4]，文献[1]、[5]给出了城市自来水直接向消防系统供水时压力和流量的确定方法。但在工程实践中，工程技术人员大都依据《高层民用建筑设计防火规范》[4]7.5．5条规定当市政给水环形干管允许直接吸水时，消防水泵应直接从室外给水管网吸水。直接吸水时，水泵扬程计算应考虑室外给水管网的最低水压，并以室外给水管网的最高水压校核水泵的工作情况。由于最低和最高压力很难确定，大都依据经验来确定，没有具体的设计计算原则。本文试图根据国内工程实践经验和有关规范规定，以及城市供水的变化等，提出消防水泵直接从城市给水管网吸水的消防给水系统设计计算原则。 1城市自来水压力的变化影响因素 1.1周期性变化因素城市自来水的水压和水量因时间的变化而变化，主要与作息时间和居民生活工作习惯有关，包括日变化周期、周变化周期和年变化周期。 我国规定城市自来水的水压不应低于0.14MPa[6]。日变化周期主要是生活习惯的原因造成，一天之内的用水变化有两个高峰，一是早上6点到8点，二是17点到21点，由于用水量的变化，造成了水压的变化。城市用水的第二个周期是一周内的用水变化，一般周一到周五用水情况基本相同，而周六、周日很多企事业单位休息，居民用水不像上班时那样集中，加之居民洗涤用水量大，造成用水与平时用水的不同。文献[7]也提出了一日的变化和一周的变化两个周期对供水系统的影响，并决定系统供水泵的选择。 城市供水系统的第三个周期是一年之内因季节的不同造成了季节之间的用水不同，一般夏季用水高于其他季节，冬季用水量相对较少。 过去，城市用水高峰时水压通常要低一些。我国20世纪80年代这个问题还很严重，很多6层的居民楼在夏季用水高峰期无水。近年来自来水公司为提高供水的保证率做了大量的工作，相对于过去水压稳定，而且有了较大幅度地提高，但仍然存在水压的周期波动。 1.2其他影响因素影响城市自来水压力变化的因素还有管道内部阻力变化和城市自来水管网新增客户用水量增加等。 城市自来水压力随着使用年限增加，其管道内部结垢使管径减少，造成管道阻力增大，在消防用水时，水压会降低。随着时间的推移，城市自来水管网新增客户或因生活水平的提高而使用水量增加，也会使水压下降。 总之，上述城市自来水的压力是变化的，因此，在工程实践中应考虑这个因素。水压周期波动会引起供水的不稳定，由于供水的不稳定，有可能使消防时的供水达不到设计强度，导致灭火失败。因此，满足消防供水的压力是消防设计的根本。 2消防水泵直接从城市自来水管网吸水的有效压力和流量确定 目前，我国消防设计规范[4][8]关于常高压消防给水系统的有关规定是：如采用高压或临时高压给水系统，管道的压力应保证用水总量达到最大，且在任何建筑物的最高处时，水枪的充实水柱仍不小于10m；在计算水压时，应采用喷嘴口径19mm的水枪和直径65mm、长度120m的麻质水带，每支水枪的计算流量不应小于5L／s。在实际工程中该条文很难操作。文献[4]中7．5．5条仅给出了一般原则，在实际工程中也不宜操作，原因是没有具体的设计计算方法。目前国内设计手册[9-12]都没有给出可实施的设计计算步骤和方法措施。文献[1]给出了按静压的0.7～0.9的系数进行计算，但同样没有给出具体的设计计算步骤，因此有必要进一步研讨其设计计算原则。 2.1城市自来水直接作为消防给水的压力和流量确定文献[1]、[5]介绍了美国FM保险公司的具体规定，通常是在消防接管处附近的2个相邻的城市消火栓来测量城市自来水的压力和流量，然后通过计算确定在设计流量下的压力是否满足系统设计要求。 消火栓的出流量Qa按式(1)计算：式中：Q。Qa＝2.108Cdj2Pv1/2(1)式中：Qa--测试余压时的流量(流量测试消火栓在流速测试管测试的流动压力为Pv时的流量)，L／min；C--消火栓栓口出流系数(通常根据栓口与消火栓外壳的连接方式确定，当为圆角时，C＝0.9；当为直角时，C＝0.8；当有突出部位时，C＝0.7，为保险起见，C系数在每种情况下均降低0.1)；dj--室外消火栓栓口直径，通常为65mm，80mm和100mm；PV--流量测试消火栓在流速测试管测试的栓口动压，MPa。 根据上述试验和计算公式，可计算出城市自来水的静压力和余压下的流量，并根据式(2)进行计算：PT=Ps-(PS-Pr)(Qa/QT)(2)式中：PT--城市自来水与消防给水系统接口处的压力，MPa；Ps-