水力计算

它是如何工作的?

水力计算

第一步

上传消火栓流量测试,或将传入压力(PSI)与洒水喷头平面图一起发送给我们。

3-01

步骤2

我们的专家将分析您发送的设计详细信息并继续系统计算。

水力计算终页

步骤3

我们将在2周内发送给您优化的水力计算。

用3个简单的步骤进行水力计算

所有设计都将根据国际建筑代码完成(IBC)和国家消防协会(NFPA)

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你的洒水系统能提供足够的水吗?
液压计算-01

为了为建筑物提供可靠的消防保护,自动喷水灭火系统的布局必须完全覆盖建筑区域。这意味着系统必须有足够数量的洒水喷头,其空间分布应实现全覆盖。

然而,有额外的有效防火的要求:排出足够的水以在洒水头打开时脱去积极的火灾。所需的排水将取决于所涵盖的区域,也取决于存在的材料及其脆弱性。

对于建筑物居住者来说,喷头是自动喷水灭火系统的可见部分。然而,也有一个管网和一个供水系统,大部分是隐蔽的。供水应提供足够的压力和流量,以达到建筑物内的任何喷水装置。消防工程师不仅要考虑喷水器排出的水,还要考虑水在管道内流动时发生的摩擦损失。

水力计算方法

计算自动喷水灭火系统的管道直径有两种主要方法:管道明细表法和水力计算方法。

  • 管道调度方法:基于建筑物的占用分类,从桌子上确定管道直径,以及可以用每个管道直径配送的喷水器的数量。
  • 水力计算方法:通过管道系统的实际压力损失根据管道的内摩擦,采用Hazen-Williams方法进行计算。选择管道直径是为了确保水以所需的压力和流量从喷水装置中排出。这种方法的计算更加复杂,但使用较小的管道可能会节省成本。

NFPA 13标准在某些情况下允许采用管道调度方法,但水力计算方法优先。管道调度方法往往会导致管道尺寸过大,导致材料和安装成本较高。如果改用水力计算方法,可节省材料和人工20%以上。液压方法也更加通用,因为它可以用于任何管道材料,而管道调度方法根据材料而变化。

液压计算方法允许较小的管道直径,同时仍然会满足NFPA 13并提供可靠的防火,省略材料和劳动力。考虑到较小的管道也意味着处理和较小的配件的重量较少,导致额外的节省。具有液压计算的设计也可以使用比管道调度方法更少的管道尺寸,并且材料购买更易于管理。

本文的目的是概述自动喷水灭火系统如何用水力计算方法进行设计。然而,本文并不能代替NFPA 13标准和当地建筑规范的实际要求。它应该被当作一个信息博客文章,而不是一个详细的指导洒水喷头的设计。

消防喷淋系统的管道布局类型

由于每栋建筑都是独一无二的,所以自动喷水灭火系统的设计也是独一无二的。但是,大多数管道配置可以描述为树、回路或栅格。

管道配置

描述

将水供应到洒水器的管道从主线中分支出来,因为名称意味着。

循环

管道也从主线分支出来,但它圈回供水。

网格

有多条管道干线相互平行,通过较小的管段相互连接。

树状结构是最简单的,因为从供水到每个喷水装置只有一条路径。环路配置稍微复杂一些,因为水可以走两条不同的路线。最后,网格布局是最复杂的,因为水源和每个喷水装置之间有许多可能的路径。此外,当存在多条路径时,连接点处的压力必须平衡,以确保水始终沿预期方向流动。不平衡的压力会导致不必要的流量,从而限制向开放式喷水装置供水。

对于树布局和简单循环,手动计算是可行的,但对于网格布局,该过程变得越来越复杂。然而,无论采用何种布局,计算机计算都是现代喷水灭火器设计的标准实践。

使用危害分类的重要性

在指定任何喷洒头或管道的位置之前,消防工程师必须确定受保护区域的入住危险分类。但是,占用危险分类没有具体的计算程序,这使得分析定性。建议使用并熟悉NFPA 13的洒水系统设计师,以确保对火灾危害进行适当的评估。

占用危险分类回答了两个重要的问题,它们是剩余设计程序的起点:

  • 需要多少喷头才能有效地保护每个建筑区域?
  • 如果发生火灾,预计会有多少喷水灭火装置同时启动?

正确识别占用危险是至关重要的,因为自动喷水灭火系统的整个设计都依赖于此。如果低估了火灾危险,即使下面的计算是准确的,洒水器也可能无法控制火灾。在这种情况下,最初的设计要求是不正确的。

NFPA 13标准使用五种占用危险等级,喷水灭火系统的整个设计过程取决于此选择。喷水装置布局和管网的设计在数学上更为复杂,但占用率选择是最关键的步骤:

  • 轻险
  • 一般危险,第1组和第2组
  • 额外危险,第1组和第2组

在特定的应用场合,消防喷淋器还有额外的特殊级别。两个例子是从I到IV的储存商品类别,和从A到C的塑料类别。

占用危险分类决定了可靠的防火所需的排水。这是液压计算程序的起点,并正确识别火灾危险是基本的。尺寸尺寸的喷水灭火系统可能会被火焰压缩,而超大装置代表资本浪费。

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消防洒水器排出多少水?
液压计算-02

设计排水密度是喷水灭火系统每平方米和每分钟释放的水量。这是根据建筑面积和占用危险分类确定的。放电的设计密度以毫米/分钟(mm / min)表示,但该单元可能是误导性的。实际上,测量是指升/平方米/分钟,这简化为毫米/分钟:

  • 1 L是1,000,000 mm3
  • 1 m2等于1,000,000 mm2
  • 因此,1 L / M2可以简化为1毫米

简而言之,当你在消防喷水隆头设计中看到mm / min时,它真的意味着l / m2 / min。例如,如果设计密度为5毫米/分钟并且该区域为100平方米,则必须设计喷洒器以每分钟排出500升。

由于其有效性和可用性,水广泛用于防火目的。在许多情况下,水可以控制维持火灾的三种基本元素:氧气,热量和燃料。

  • 当水落在燃烧的物体或表面上时,氧气被置换。
  • 由于一加仑水在70°F的温度下在变成蒸汽之前会吸收9280 BTU热量,因此热量被有效地排除了。水具有很高的比热,也有很高的蒸发潜热。
  • 易燃物质一经用水浸泡不易燃烧,特别是多孔性吸水物质。

流体力学是一种复杂的话题,这包括模型流体压力和流动之间关系的方程。然而,消防喷水灭火式制造商使用K因子来使压力和流量与简单的配方相关:

  • Q = k√p
  • p =(q / k)2

流量和压力都有一个最小设计值。在水流(Q)的情况下,计算值可能小于制造商提供的最小值。在这种情况下,必须以洒水喷头厂家规格为准。这同样适用于洒水喷头的压力:NFPA 13要求至少7psi的计算,即使上面的公式得出的值更低(有例外)。

重要的是要注意,消防喷头具有双重功能:它们是水分配喷嘴,但它们也充当热传感器。喷洒头仅响应有源火灾或相同强度的另一个热源打开。管道内的压降和水运动也表明水被排出。

自动喷水灭火系统的设计可能会有很大的不同,因为同时考虑了火灾危险和覆盖面积。例如,小型额外危险区域可能需要比大型轻型危险区域更多的排水量。

液压计算如何影响供水要求

液压计算-03

消防工程师可通过水力计算方法确定以下信息:

  • 自动喷水系统所需的所有管道直径。
  • 水源必须提供的压力和流量,以确保自动喷水灭火系统能在火灾发生时排出足够的水。

但是,在某些情况下,供水无法在设计压力下提供足够的水。如果有足够的流量,但压力较低,则需要消防泵增压。但是,净正吸入压头也必须在泵的规格范围内,否则,机组将很快因气蚀而损坏。

水泡沫混合物和防冻液的水力计算

尽管水很有用,但它并不是一种完美的灭火剂。一些化学物质,如锂,会与水剧烈反应,使火更旺。水也不适合因电气故障引起的火灾,因为它能导电。燃烧碳氢化合物燃料引起的火灾单靠水也很难控制:这些燃料可以浮在水面上而不混合,同时继续燃烧。在这些情况下,洒水系统的设计是释放水泡沫混合物或不同的物质。

水的用途在低温应用中也受到限制,因为它可能会结冰。这个问题可以通过使用干管喷水灭火系统和向水中添加防冻剂来解决。

使用水泡沫混合物或防冻液会改变水的性质,包括其密度。为了实现可靠的防火,在设计过程中必须考虑这一点。对于水泡沫混合物,NFPA 16标准允许在许多情况下使用纯水密度。另一方面,当使用防冻剂时,必须根据密度变化调整计算。然而,即使灭火剂不是纯水,水力计算方法也适用,因为该程序基于管道的摩擦损失。

结论

自动喷水灭火系统大部分时间处于闲置状态。然而,当他们必须对火灾作出反应时,误差为零。消防工程师必须首先确定建筑物所有区域的火灾危险。然后,他们必须设计一个洒水系统,能够排放足够的水来扑灭预期强度的火灾。

理想情况下,自动喷水灭火系统应该以最佳的拥有成本提供可靠的消防保护。水力计算方法是非常有用的,因为它可以为洒水喷头的布置选择最优的管道尺寸。另一方面,传统的管道调度方法往往会导致安装规模过大,成本更高。

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