第３９卷第２４期 ２ ０ １ ３年８月 山 函 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ（Ｉ１．３９ Ｎｏ．２４ Ａｕｇ． ２０１３ ・１４７・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１３）２４－０１４７—０２ 消防喷淋系统水力计算方法概述及分析 曾铁杈 （南平市消防支队顺昌县消防大队，福建顺昌３５３２００） 摘要：主要介绍了在消防喷淋系统中精确计算法与管壁厚度法两种水力计算的方法，并且阐释了其中水力计算的主要过程，同 时对水力计算中所涉及的消防概念进行了解释与说明，以达到合理优化消防系统的目的。 关键词：消防喷淋系统，水力计算，方法 中图分类号：ＴＵ８９２ 水力计算是消防系统设计中的核心部分，在其中扮演着非常 重要的角色。通过严格计算所需供水面积、供水强度及供水时 间，达到合理优化消防系统的目标。精确计算法与管壁厚度法是 世界上常用的两种水力计算方法。从字面上来理解，精确计算 法，就是考虑各方面参数，进行合理计算，得出总水量与供水压力 的方法。而管壁厚度法，则主要是通过确立被保护场所的危险系 数与系统受保护的面积以及管网的高度等等参数，用已有的实践 经验来判断系统的总水量与供水的压力。 １精确计算法 １．１ 海登・威廉公式 在消防喷淋系统水力计算中，最流行的属精确计算法。其主 要原因是：首先，精确计算法的优势就是精确，它是通过合理参考 各方面参数计算出来的；其次，计算机技术的发展使得一些数学 运算不再那么繁琐与复杂。其计算的核心公式之一就是海登・ 威廉在公式中，利用管内径、流量与海登・威廉的系数ｃ，然后考 虑管的长度和管网情况来计算水压的损失情况。由于这种计算 方式不需要考虑管内涡流、管内壁的阻力等等，所以理论界认为， 海登・威廉公式属于经验形式的公式。接下来对该公式作一些 简单的说明。 １）在消防中，消防喷剂有许多种介质，由于海登・威廉公式 属于经验形式的公式，所以只适合用于水介质的水力计算，而泡 沫及其他介质由于密度、管内壁的阻力等等压力损失严重，无法 适用海登・威廉公式，一般采用达西・韦史方程公式来进行 水力计算。 ２）而系数ｃ在海登・威廉来看仅仅是一个实验结论，只代表 了一个数据，就算是再完美的实验，依然要被在一定的流速 范围之内。当流速不足９．１ ｍ／ｓ时，系数ｃ和公式计算会出现误 差，此时的误差是允许的。而美国消防协会还未对喷淋系统进行 流速确定，并认为水的喷淋系统具有自我调节的作用。当压力损 失时，其数值会随着流速提高而呈指数增加。由于流量大、管径 小而导致的过高流速，压力损失也会提高，那么对供水设备的要 求也会顺应提升，增加了设备成本。如果在实际工作过程中出现 上述情况，那么设计师就会扩大管径，从而减少压力损失，流速也 能得到控制。这就体现了精确计算法的优点，能够优化设计流 程，促进整个供水系统的完善、有效、合理。 ３）水温的变化会直接影响到水的粘性系数，由于管壁温度与 水温存在差异，会导致管内形成补偿流，影响水流，从而造成水在 流动中产生的压力受到损失。海登・威廉认为普通水源的水温 不会使计算出现明显的误差。当水源的水温过高的时候，应该使 收稿日期：２０１３—０６—０６ 作者简介：曾铁权（１９７５－），男，助理工程师 文献标识码：Ａ 用Ｄａｒｃｙ－Ｗｅｉｓｂａｃｈ这种公式。 １．２ 喷头的Ｋ系数 喷头喷水压力一般用字母Ｋ表示，一般情况下， 系数值越 大，通过喷头的径流量就越大，其压力也就越大。在出水口形状、 尺寸以及材质等参数相同的情况下，其系数 的计算公式可以表 示为Ｋ＝Ｑ／／１０，Ｋ为系数，Ｑ为流量，Ｐ为人口处压力。 其具体操作步骤如下：１）确定被保护场所的危险等级系数； ２）确定作用的面积与喷水的强度；３）布置喷头；４）确定作用面积 的具体位置；５）作用面积的形状与内部的喷头数量；６）确定其中 水力最远的喷头的流量与压力；７）确定作用面积内相同的配水支 管上其他喷头的流量与压力；８）确定第二 、第三、第四条配水支管 的流量；９）完成计算。 ２管壁厚度法 管壁厚度法主要是通过被保护场所的危险系数与系统的保 护面积以及管网的高度等等信息数据，用已有的实践经验来判断 系统的总水量与供水的压力。鉴于精确计算法的不断普及，使用 管壁厚度法的计算设计师愈来愈少。美国消防协会的标准允许 使用管壁厚度法来进行水力的计算，但它的应用范围受到了很大 的约束。它规定，管壁厚度法只能用于以下情况：１）轻中级危险 等级系数的场所；２）喷头 系数为８Ｏ的喷头；３）枝状管网；４）钢 管与以钢管为材质的管网（由于它是一种经验测算法，所以没有 具体公式）。 其具体操作如下：１）确定被保护场所的危险等级系数；２）确 定其单层的保护面积；３）确定其中最高喷头和系统立管底部之间 的高度差；４）确定管网的布置；５）通过经验进行测算。 综上所述，管壁厚度法相比精确计算法而言，在计算步骤上 并不是很繁琐与复杂，但为什么就是得不到计算设计师们的青 睐。除了上述美国消防协会的标准的约束以外，其实，它在实际 操作中还是存在很多缺陷与漏洞的，其系统的设计达不到合理 性、有效性与经济性的要求。尽管精确计算法的计算步骤看上去 比较复杂，但是它所计算出的结果相比管壁厚度法更为精准、可靠。 ３结语 水力的计算是消防设计的关键与核心部分，其中的每个系统 的设计都必须要认真、严谨地执行。在具体的规划与设计时，最 好是使用水力计算的先进软件，以免繁重的重复劳动，减少误差。 在计算时，要合理选取计算的公式，深刻理解其适用的范围。同 时，我们应该明白，精确计算法与管壁厚度法是两种相互的 计算方法，不能用其中的一种去校验另一种的结果。 参考文献： ．第３９卷第２４期 １４８・ ２ ０ １ ３年８月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＷＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３９ Ｎｏ．２４ Ａｕｇ． ２０１３ 文章编号：１００９—６８２５（２０１３）２４—０１４８—０２ Ｖ型滤池滤后水调节阀技术改造方案 刘广林 （晋城市自来水公司，山西晋城０４８０００） 摘要：对ｖ型滤池在运用过程中存在的问题进行了分析，提出了相应的解决思路，并对滤后水调节阀控制原理进行了研究试验 总结了适合晋城市的改造措施，经改造及试运行后，该滤池在无人值守的情况下安全经济运行，达到了预期目的。 关键词：滤池，ＰＬＣ，电磁阀 中图分类号：ＴＵ９９１．３５ 文献标识码：Ａ ０ 引言 晋城市自来水公司二水厂采用法国得利满公司Ｖ型滤池，于 没，造成重大设备事故。 从水厂岗位设置及职责情况来看，滤池为无人值守，当水厂 运行电工（每班１名）负责手动开启滤后水出水阀，减少 ２００１年９月正式投入使用。滤池共有４个相同的过滤单元，每个 停电后，并且运行电工还负责开启发电机组，尽量实现在短时问 过滤单元主要配置有６个阀门，分别是进水阀、排水阀、滤后水调 溢水量；处理滤池故障需要 节阀、反冲洗进水阀、反冲洗进气阀、排气阀，均为由ＰＬＣ控制的 内发电恢复供水。从最短实际操作时间来看，ｎ；开启发电机预热到开泵供水需要３０ ｍｉｎ。从减少溢水量 气动阀门。滤池设计总净化能力为５０ ０００ ｔ／ｄ，自动化程度高，运 １０ ｍｉ的角度来看，需要先处理滤池故障；从保障供水角度来看，需要先 行可靠，可实现无人值守运行。 １ 问题的提出 发电，这是一个尖锐的矛盾。 二水厂为常规水处理工艺，水源采用市区东南郭壁泉水，源 ２解决思路 无论从保证设备安全运行还是减少水资源的漏损来看，当系 水三级提水后，分别经１２ ｋｍ长干渠和３ ｋｍ长２×ＤＮ５００球墨铸 若能自动把滤后水出水阀打开，而不是原设计的自动 铁管自流进厂，渠与管设有连接池，连接池与水厂高差６０ ｍ。源 统停电后，避免滤池溢池，也可使运行电工能腾出时间开启和监管发 水水质较好，为低温低浊泉水；二水厂供电电源为单电源，这条线 关闭，路用户多，供电可靠率差，厂内自备发电机组。 电机的运行。当恢复供电后，滤池能按原设计运行。 当系统停电后自动把滤后水出水阀打开，原设计的滤池恒水 Ｖ型滤池在没计上有一个特点，即供电系统停电时，所有阀 这样会不会对滤后水水质造成影响，从历年水 门均会自动关闭，滤池停止工作。这种设计有益于保证滤后水水 位过滤便不存在，这也是滤后水出 质安全，也就是当系统有故障不能保证滤池恒水位过滤时，关闭 厂运行及水源水质情况来看，对水质影响很小， 所有阀门，保证不经正常过滤的水不能通过滤后水调节阀流入清 水阀能进行改造的重要前提。水池。 ３滤后水出水阀控制原理及改造措施 滤后水出水阀由气缸活塞、连杆带动蝶阀阀杆旋转起到开闭 但是这种设计从二水厂实际运行情况来看，也存在一些问 题，如从滤池设备安全运行角度看，存在极大的安全隐患；当滤池 阀门的目的。在气缸两端分别安装１个二位三通电磁阀来控制 停电后由于人员不能及时处理会造成一定的水资源漏失。分析 气源的通断，电磁阀由ＰＬＣ控制，当电磁阀通电时为角向通；当电 如下：当系统停电后，所有滤池停止工作，滤后水出水阀也全部关 磁阀失电时为直向通，出水阀开关控制流程如图１所示。 闭，而此时源水仍源源不断地流入水厂，若在２ ｍｉｎ内无人处理， 当上、下电磁阀都失电时，压缩空气从下电磁阀进入汽缸下 便会溢池。若进厂水量较小，排水系统正常，溢出的水量会经排 部，推动活塞上移，汽缸上部空气从上电磁阀排出，带动蝶阀阀杆 水通道进入市政排污；但是在进厂水量大、排水系统有淤堵的情 顺时针旋转，关闭阀门。 况下，溢水便可能把一楼的鼓风机工房和负一楼的反冲洗泵房淹 ［１］ 吴文春，杨 熊．隧道消防喷淋系统设计优化及防火规则探 当上、下电磁阀都得电时，压缩空气从上电磁阀进入汽缸』：部， 策［Ｊ］．城市建设，２０１０（２３）：５２—５４． 讨［Ｊ］．交通科技，２０１１（５）：７－９． ［２］ 柳长青．地铁地下车站消防喷淋系统调试方法［Ｊ］．山西建 筑，２０１０，３６（３５）：２０—２２． ［３］梅铁生．浅谈房屋消防喷淋系统设计施工中质量通病的对 ［４］ 文俊幸．浅谈自动喷淋灭火系统的水力计算方法［Ｊ］．山西 建筑，２０１１，３７（１０）：１２７—１２８． ［５］ 曹杨．高层建筑给水系统的节能及优化设计研究［Ｄ］．成 都：西华大学，２０１０． Ｔｈｅ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｉｒｅ ｆｉｇｈｔｉｎｇ ｓｐｒｉｎｋｌｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ＺＥＮＧ Ｔｉｅ－ｑｕａｒｔ （Ｓｈｕｎｃｈａｎｇ Ｐｏｌｉｃｅ Ｆｉｒｅ Ｂｒｉｇａｄｅ，Ｎａｍｉｎｇ Ｐｏｌｉｃｅ Ｆｉｒｅ Ｂｒｉｇａｄｅ，Ｓｈｕｎｃｈａｎｇ ３５３２００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ａｅｃｕｒａｔｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｉｐｅ ｗａｌｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈ— ｏｄｓ ｉｎ ｆｉｒｅ ｆｉｇｈｔｉｎｇ ｓｐｒｉｎｋｌｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ ａｎｄ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｆｒｅ ｆｉｇｈｔｉｎｇ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ｉｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｆｉｒｅ ｆｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｒｅ ｆｉｇｈｔｉｎｇ ｓｐｒｉｎｋｌｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｍｅｔｈｏｄ 收稿日期：２０１３—０６—１３ 作者简介：刘广林（１９５８一），男，工程师
