消火栓的动压和静压问题辨析
安穆明weibo
2015年11月18日 11:08:59
只看楼主

消火栓动压静压 《消防给水及消火栓系统设计规范》(GB50974-2014)里提到: 7.4.12 室内消火栓栓口压力和消防水枪充实水柱,应符合下列规定:1 消火栓栓口动压力不应大于 0.50MPa ;当大于 0.70MPa 时必须设置减压装置;2 高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过 8m 的民用建筑等场所,消火栓栓口动压不应小于 0.35MPa ,且消防水枪充实水柱应按13m 计算;其他场所,消火栓栓口动压不应小于 0.25MPa ,且消防水枪充实水柱应按10m 计算。

消火栓动压静压
《消防给水及消火栓系统设计规范》(GB50974-2014)里提到:
7.4.12 室内消火栓栓口压力和消防水枪充实水柱,应符合下列规定:
1 消火栓栓口动压力不应大于 0.50MPa ;当大于 0.70MPa 时必须设置减压装置;
2 高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过 8m 的民用建筑等场所,消火栓栓口动压不应小于 0.35MPa ,且消防水枪充实水柱应按13m 计算;其他场所,消火栓栓口动压不应小于 0.25MPa ,且消防水枪充实水柱应按10m 计算。

该条提出室内消火栓的拴口压力是以动压为标准的,对于静压和动压,该规范有术语解释,解释如下:
2.11 静水水压:消防给水系统管网内水的静止时管道某一点的压力,简称静压。
2.12 动水水压:消防给水系统管网内水在流动时管道某一点的总压力与速度压力之差,简称动压。

图示如下:
静压动压.png
但对于设计师来说,对于这个消防栓栓口动压0.35Mpa,我们该怎样设计才能满足要求?因为动水压是在施工验收时由压力表来测定的,我们提前无法确定。
以下是我的一些疑惑和自己的一些推论:
假设在最不利消火栓的栓口有一段体积微元dv,假设此管段的高度没有变化,所以没有势能的变化;
图示00.png
1.当该消火栓不动作时,即准工作状态。此时压力表的读数为静水压P1
此时根据伯努利公式可知:

公式1.png
2.当该消火栓被使用的时候
图示01.png
此时压力势能减少,该管段的动水压即为此时压力表的读数,假设为P2P1>P2),速度为v
此时根据伯努利公式可以知道

公式2.png

其中P20.35MpaP2为压力势能;
因为无外力做功,所有E2=E1Z1=Z2。则有以下推论:
公式3.png (压力势能转为动能)
此时推算到这,我们是不是只要知道速度V就可以推出满足P20.35Mpa时相应的P1了?
7.4.12条同时提到动压不应小于0.35Mpa时,也提到充实水柱应按照13m来设计。条文解释里提到:
高层建筑、高架库房、厂房和室内净空高度超过8m 的民用建筑,配置 DN65 消火栓、65mm 麻质水带 25m 长、19mm 喷嘴水枪充实水柱按 13m 时,水枪喷嘴流量5.4L/s, Hg 为 0.185MPa;水带水头损失 h 为 O.046MPa;计算得到消火栓栓口压力 Hxh 为 0.251MPa ,考虑到其他因素规定消火栓栓口动压不得低于 0.35MPa 。

所以,对于DN70的消火栓管道,查《给水排水设计手册》(第一册,常用资料)镀锌钢管的计算内径为67mm;则面积S=0.0037m2
可以求出公式4.png
P1=35+1.2*0.01=0.36Mpa,这不是代表着要满足条件,静水压P1≥0.36Mpa;
对于最不利点的静水压力,该规范还有另外两处涉及到了。分别是5.2.2和5.3.3(第2款和第3款)
如果按照上述两条的静压设计是无法满足7.4.12点的动压要求的。这个时候我们应当按照那一条来设计?这样算下来是不是两条规定有些矛盾?



另外,关于消火栓充实水柱的可以见我另一个讨论的帖子:《关于室内消火栓保护半径Ro的计算和Sk的选择》http://bbs.co188.com/thread-9176080-1-1.html


静压动压.png


图示00.png


公式1.png


图示01.png


公式2.png


公式3.png


公式4.png

版专攻
2015年11月18日 16:25:05
2楼
这个楼主研究的很深,能否结合具体的系统计算某一点的动压和静压,这个可能还牵涉重力供水还是水泵加压的问题
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安穆明weibo
2015年11月19日 08:42:37
3楼
版专攻 发表于 2015-11-18 16:25 这个楼主研究的很深,能否结合具体的系统计算某一点的动压和静压,这个可能还牵涉重力供水还是水泵加压的问 …这个问题的关键是最不利点的静水压0.15MPa,能否满足7.4.12动压的要求。假设对于一个一类高层,最不利点的消火栓所需的静水压为0.15Mpa,但是要满足动压0.35Mpa的话,那最不利点的静水压应当取0.36Mpa啊。感觉这两个有些不对应了。
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版专攻
2015年11月19日 09:37:52
4楼
安穆明weibo 发表于 2015-11-19 08:42 这个问题的关键是最不利点的静水压0.15MPa,能否满足7.4.12动压的要求。假设对于一个一类高层,最不利点的 …其实按照《消规》的意思,充实水柱对设计来说已经没啥实际意义,直接满足栓口动压要求即可

pzkpzk这样的文章很好,学习了

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安穆明weibo
2015年11月19日 09:41:25
5楼
版专攻 发表于 2015-11-19 09:37 其实按照《消规》的意思,充实水柱对设计来说已经没啥实际意义,直接满足栓口动压要求即可恩恩,充实水柱的确意义不大。但是动压要怎么满足?这个是在设计之初还是由设计的静压决定啊,如果要满足0.35Mpa的动压,那我们在设计阶段还是按照0.15Mpa来设计么?
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版专攻
2015年11月19日 09:43:49
6楼
安穆明weibo 发表于 2015-11-19 09:41 恩恩,充实水柱的确意义不大。但是动压要怎么满足?这个是在设计之初还是由设计的静压决定啊,如果要满足 …有屋顶水箱提供初期消防用水的临时高压系统,在初期消防泵未启动的情况是不用考虑消防水箱满足动压要求的,临时高压系统的动压应该是由消防泵启动后的压力来满足

专治rampage

说得对


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lyz230103
2015年11月19日 15:00:04
7楼
其实可以这么理解,消防计算不同给水或水力学计算,按规范规定的数值计算就可以了,比如规范规定最不利消火栓出口压力0.35MPa,按这个压力计算水泵,系统流量还是按规范要求取,不是按0.35MPa下每个消火栓实际流量计算。出口压力0.35MPa加管道系统流量水头损失和高差来选泵
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xinyuele
2015年11月20日 10:23:04
8楼
lyz230103 发表于 2015-11-19 15:00 其实可以这么理解,消防计算不同给水或水力学计算,按规范规定的数值计算就可以了,比如规范规定最不利消火 …这样设计值和实际使用时的情况不一致啊?
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丹青墨雪
2015年11月20日 12:51:55
9楼
我觉得7.4.12款是针对高压系统来描述的。对于临时高压系统,采用高位水箱或者是稳压装置来供给前期消防用水的话,还是按照5.2.2款执行,至于启泵后的压力就要按照7.4.12的0.35MPa进行选泵和校核了。这就牵扯到泵的选型和室内外管网敷设的问题了
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风声无限
2015年11月20日 13:36:32
10楼
按照图集的算法算泵扬程的话是高差+0.15MPa。所以可以看做静压0.15MPa。不知道理解的对不对
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lyz230103
2015年11月20日 13:44:12
11楼
xinyuele 发表于 2015-11-20 10:23 这样设计值和实际使用时的情况不一致啊?可能会不一致,比如说设计20l/s,四个消火栓,设计每个5l,在充实水柱10米时是4.9l;5l时在充实水柱10米多;在充实水柱13米时是5.7l。计算时充实水柱按规定取,每个消火栓按5l计,系统流量按20l/s计算官网,不要按5.7x4=22.8计算。
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