某办公楼消防给水系统设计
摘要：消火栓、自动喷水灭火系统是扑救、控制建筑初期火灾的最为有效的灭火设施，是应用最为广泛、用量最大的水灭火系统。
消火栓系统是以水为介质，用于灭火、控火和冷却防护等功能的消防系统。
自动喷水灭火系统及其组件的技术参数选定直接关系到自动灭火系统扑救、控制建筑初期火灾的成功率，是自动喷水灭火系统效能发挥的关键。
本文将以一栋办公楼为例，简述消火栓和自动喷水灭火系统设计中的参数选取及计算方法。
关键词：消火栓、自动喷水、灭火、水压、水量
某十二层的办公楼,总高60.45米。
地下一层为汽车库及设备用房,消防水池及消防泵房设置在地下一层，其消防储水池总容积594m2，消防水箱间设在顶层。
整座大楼为一类高层公共建筑。
一、室内消火栓系统
本工程室内消防水量40L/S。
储存火灾延续时间3小时用水。
建筑物各层设置消火栓，各层均成环状管网布置。
消防泵房和消防水池设在地下一层，消防泵选用（Q=40L/S H=100m N=75Kw）两台，一用一备，选用智能型工频控柜。
消防水箱间设在屋顶机房层，消防水箱储存10分钟的消火栓用水量，水箱间内同时设置一套消防稳压装置，以满足消火栓系统的顶部若干层火灾初期压力不足。
本工程消火栓采用单出口，栓口DN65、水枪φ19、水龙带长度为25m。
消火栓箱内设置启动水泵按钮及消防卷盘，且设有保护按钮的设施。
消火栓加压泵选型计算：
消火栓栓口水压计算：
公式：Hxh=Hd+ Hq+ Hsk=Ad *Ld* q2xh+ q2xh/B+ Hsk
式中Hxh——消火栓栓口的最低水压（Mpa）；
Hd——消防水带的水头损失；
Hq——水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压；
Ad——水带的比阻，水带口径65mm时衬胶水带的比阻值为0.00172；
Ld——水带的长度(m)，取25m；
qxh——水枪喷嘴射出流量（l/s），取5（l/s）；
B——水枪水流特性系数，喷嘴直径19mm，取值1.577；
Hsk——消火栓栓口水头损失，取0.02Mpa。
消防水带的水头损失：Hd=Ad*Ld*qxh2=0.00172*25*5*5=1.075m
每支水枪流量：qxh=5L/s，充实水柱11.3m。
查表得水枪喷嘴造成一定长度充实水柱所需水压：Hq=16m
计算：Hxh=Hd+ Hq+ Hsk=1.075+16+2=19.075m
消火栓的扬程计算：
公式：Hb=Hxh+hz+Z
式中Hxh——消火栓栓口的最低水压（Mpa）；
hz——管网沿程和局部阻力（Mpa），局部阻力取沿程阻力的30%；
Z ——最不利点消火栓与消防水池最低水位之间高差的静水压（MPa），取值为62.05m（最不利点消火栓标高56.6m（12层建筑标高55.5m），消防水池最低水位标高-5.45 m，56.6+5.45=62.05m）
管道沿程阻力Hi=i*L
i——管道单位长度水头损失（Mpa），i=0.00107*V2/dj1.3；
dj——管道计算内径（m），取值按管道内径减1mm计；
V——管道内水的平均流速（m/s）。
系统立管管径DN100，流量15L/s i=0.0602，v=1.73m/s；（L=62m）
水平环管管径DN150，流量40L/s，i=0.0543，v=2.12m/s；（L=130m）
沿程水头损失：i*l=0.0602*62+0.0543*130=10.79m
沿程和局部水头损失之和：1.2i*l=1.2*10.79=12.95m
计算：
消火栓扬程：Hb=Hxh+hz+Z=19.075+12.95+62.05=94.07m（MPa）
消火栓加压泵的型号：
Q=40(l/s)，H=100(m)，N=75(kw)，二台，一用一备，恒压智能控制。
XBD10.0/40-125L
消火栓系统竖向不分区，地下一层至六层采用减压稳压消火栓，消火栓栓口压力为0.35MPa，（七层栓口压力为0.49MPa），消火栓系统室外设2组消防水泵接合器。
二、室外消火栓系统的设计：
本工程室外消防水量30L/s。
在本地块的四周有DN200市政环状给水管网，满足建筑物室外消防用水量。
在市政环状管网上根据水泵接合器位置和距离设置相应的室外消火栓。
室外消火栓布置最大间距为120米，保护半径不大于150米，距道路不超过2米,距房屋外墙不小于5米。
三、自动喷灭水火系统的设计：
本工程采用湿式自动喷水灭火系统。
本建筑地下汽车库火灾危险等级较高，自喷系统用水量以地下一层汽车库为准。
自喷系统按中危险（Ⅱ）级设计，设计喷水强度8.0L/min.m，作用面积160m2，自喷水量按照中危险（Ⅱ）级水量为45L/S,（自喷水量计算表略）。
作用末端最不利点喷头压力0.1MPa。
火灾延续时间为1小时。
自喷泵设于地下一层消防泵房内，自喷泵选用（Q=25L/S H=110m N=45Kw）三台，两用一备。
选用智能型工频控柜。
屋顶机房层设置自喷水箱，并且设置一套自喷增压稳压装置。
自喷系统在室外设4组水泵接合器。
一个报警阀控制的喷头数不超过800个，在地下一层的消防泵房内分别设置湿式报警阀装置，每个防火分区设一个水流指示器，水流指示器前设一个信号蝶阀。
地下室自喷系统和不吊顶部位选用直立型标准喷头，向上喷。
其余部分均采用吊顶型喷头，带装饰盘。
自喷泵扬程计算公式：H=∑h+P0+Z
式中H——水泵扬程或系统入口的供水压力（Mpa）；
∑h——管道沿程和局部阻力的累计值（Mpa），湿式报警阀取值0.04 MPa、水流指示器取值0.02 Mpa，局部阻力取沿程阻力的30%。
P0——最不利点喷头处的工作压力（Mpa），取0.10 MPa；
Z——最不利点喷头与消防水池的最低水位差（MPa）为64.05m（12层建筑完成面55.5m，消防水池最低水位标高-5.45 m）；
管道沿程阻力Hi=i*L
i——管道单位长度水头损失（Mpa）
dj——管道计算内径（m），取值按管道内径减1mm计。
V——管道内水的平均流速（m/s）。
自喷用水量以地下室复式汽车库为准，选取流量最不利点的160平方米计算，K=80喷头共18个，K=115喷头共12个，计算得水量为45.0L/S。
末端160平米的沿程和局部水头损失为14.78m，流量23.42l/s
系统干管管径DN100，流量23.42L/si=0.118，L=23m v=2.705 m/s
系统干管管径DN150，流量23.42L/s，i=0.0229，L=65+30=95m，v=1.38m/s
干管沿程损失：0.118*23+0.0229*95=4.89
干管的沿程和局部水头损失之和为：1.3*4.89=6.36m。
系统的总沿程和局部水头损失之和为：6.36+14.78=21.14m
计算：
H=64.05+4+2+10+21.14=101.19m
自喷加压泵的型号：
Q=25(l/s)，H=110（m)，N=45(kw)，三台，两用一备，恒压智能控制。
XBD11.0/25-100L
四、消防水池容积V=40x3x3.6+45x1x3.6=594M3；屋顶消防水箱容积V=40x10x60/1000=24 M3；屋顶自喷水箱容积V=45x10x60/1000=27 M3。
五、消防水泵及其控制系统
所有消火栓供水主泵均可由消火栓处的启动按钮和消防控制中心远距离启动按钮或消防水泵就地启动按钮启动。
所有自动喷水加压泵的启动均由湿式、预作用报警阀处的压力开关控制启动，同时又可以由水泵房及消防控制室直接启动。
结束语：
消防设计是一项系统的、综合的工作。
在严格执行国家规范并征求当地公安消防部门意见的基础上，需要全面综合考虑各方面的因素，汇总其他各专业的要求，充分了解所选用产品的技术特性，并加以灵活、准确地应用，在保证其完善的功能、先进的技术及可实施性的条件下，尽可能减少资金投入，用最低的代价将火灾事故消灭于萌芽之中。
由于编者水平所限，文中难免存在不足之处，希望读者批评指正。
参考文献：《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）
《自动喷水灭火系统设计防火规范》GB50084-2001（2005年版）。