水力计算

它是如何工作的?

水力计算

步骤1

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。

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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喷头,它们的空间分布应该达到全覆盖。

然而,还有其他要求有效的防火:排出足够的水,以在喷洒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的火灾。

对于建筑物使用者来说,洒水喷头是自动洒水系统的可见部分。然而,还有一个管道网络和供水系统,大部分都是隐藏的。供水应该提供足够的压力和流量,以到达建筑物内的任何洒水喷头。消防工程师不仅要考虑喷水装置排放的水,还要考虑水在管道内流动时产生的摩擦损失。

水力计算方法

消防喷淋系统管道直径的计算主要有两种方法:管道计划法和管道计划法水力计算方法。

  • 管道调度方法:基于建筑物的占用分类,管道直径由桌子确定,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:采用Hazen-Williams方法,根据管道的内摩擦计算管道系统的实际压力损失。管道直径的选择,以确保水从洒水器排放所需的压力和流量。这种方法的计算更为复杂,但使用更小的管道可能会节省成本。

美国13个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,而材料采购更容易管理。

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

由于每个建筑都是独特的,喷水灭火系统的设计也各不相同。然而,大多数管道配置可以描述为树状结构、循环结构或网格结构。

管道配置

描述

当名称暗示时,向洒水器提供水的管道从主线中分支出来。

循环

管道也从一个主线分支出来,但它圈回供水。

网格

有几条主要的管道是相互平行的,由较小的管道段相互连接。

树的配置是最简单的,因为从供水到每个洒水器只有一条路。环路的配置稍微复杂一些,因为水可以走两条不同的路线。最后,网格布局是最复杂的,因为在水源和每个喷头之间有很多可能的路径。此外,当有多条路径时,各连接点的压力必须保持平衡,以确保水始终按照预定方向流动。不平衡的压力可能会导致不必要的流动,限制供应给打开洒水器的水。

手工计算对于树形布局和简单循环都是可行的,但对于网格布局,过程变得越来越复杂。然而,计算机计算是现代洒水喷头设计的标准做法,无论使用的布局。

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,占用危险分类没有特定的计算程序,这使得分析定性。建议使用洒水系统设计师,熟悉NFPA 13,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:

  • 需要多少洒水装置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标准使用了五种占用危险等级,喷水灭火系统的整个设计过程取决于这一选择。洒水喷头的布置和管网的设计在数学上比较复杂,但住户的选择是最关键的一步:

  • 光危害
  • 普通危害,第一组和第二组
  • 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。漏水喷射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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火洒水器排出多少水?
液压计算-02

设计流量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,但该装置可能是误导性的。实际上,测量是指升每平方米每分钟,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,当您在消防喷水器设计中看到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,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个基本元素:氧气,热量和燃料。

  • 当水落在燃烧的物体或表面时,氧气就会被排开。
  • 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主题,这包括模型流体压力和流动之间关系的方程。然而,消防喷水灭火器制造商使用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,消防洒水器具有双重功能: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还表明水被排出。

自动喷水灭火系统的设计可以有很大的不同,因为火灾危险和覆盖面积都被考虑在内。例如,一个小的额外危险区域可能需要比一个大的光危险区域更多的水排放。

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:

  • 自动喷水灭火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。

然而,在某些情况下,供水系统无法在设计压力下提供足够的水。如果有足够的流量,但压力很低,则需要消防泵来增压。然而,净吸入扬程也必须在泵的规格范围内,否则,机组将很快被空化损坏。

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。

水在低温应用中的用处也有限,因为它可能会结冰。这个问题可以通过使用干管洒水系统,并添加防冻剂的水来解决。

水泡沫混合物或防冻液的使用改变了水的特性,包括它的密度。为了实现可靠的防火,在设计过程中必须考虑到这一点。在水泡沫混合物的情况下,NFPA 16标准允许在许多情况下使用纯水的密度。另一方面,在使用防冻液时,计算必须根据密度的变化进行调整。然而,即使灭火剂不是纯水,水力计算方法也是适用的,因为程序是基于管道的摩擦损失。

结论

自动喷水灭火系统大部分时间都是闲置的。然而,当他们必须对火灾做出反应时,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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