某高校实训楼给水系统设计计算与研究
2018-12-06马雪晴
马雪晴
(阜阳职业技术学院，安徽 阜阳 236031)
0 引言
建筑给水系统是将城镇给水管网中的水引入一幢建筑或一个建筑群体,供人们生活、生产和消防之用．高校实训楼体积大,可燃物多,火灾隐患多,一旦发生火灾,会造成重大人员伤亡和财产损失,后果十分严重．因此,在高校实训楼的给水设计尤为重要．
1 工程概况
本工程为安徽省某高校实训楼项目,主体为多层教学楼,地上四层．总建筑面积20 618.45 m2,建筑高度23.80 m,体积大于50 000 m3,建筑耐火等级为二级．本工程设有生活给水系统、生活排水系统和消防给水系统．
本工程的供水水源为校区原有供水管网,位于本建筑东侧,供水压力为0.4 Mpa．本建筑单独生活给水系统直接来自原有供水管网,不需二次加压．全楼最高日生活用水量为7.75 m3/天,最大时用水量为0.83 m3/小时．生活给水系统的设计秒流量为6.00 L/s,所需压力为0.36 MPa．给水系统不分区,每处入户设置水表,单独计量．
根据建筑物高度、室外管网压力、流量和室内消防流量、水压等要求,室内消防系统采用无加压泵和水箱的室内消火栓给水系统．按规范要求,消火栓间距应保证两支水枪同时达到任一着火点．根据该建筑总长度为127.2 m,宽度为71.8 m,高度23.80 m．消火栓采用单排布置形式,取水枪喷口直径为19 mm,取水带直径为65 mm,水带长度25 m．取消防水枪充实水柱长度为10 m[1]．
2 生活给水系统计算[2]
2.1 最高日用水量
2.1.1 用水定额
按建筑物的性质,查表选用教学楼人员用水qd=10 L/(人·d),取小时变化系数Kh=1.3．教学楼里人员:后勤工作人员75人,教师100人,学生600人,总计775人．
2.1.2 最高日用水量
2.1.3 最高日最大时用水量
2.2 给水管网的水力计算
水力计算的目的,一是确定给水管网各管段的管径．二是求出计算管路通过设计秒流量时各管段产生的水头损失,进而确定管网所需水压．
2.2.1 设计秒流量公式与有关系数的确定
式中qg-管段设计秒流量,m3/s;
Ng-计算管段的卫生器具给水当量总数;
α-根据建筑物用途而定的系数．
2.2.2 管径确定
在计算出各管段的设计秒流量后,再选定适当的流速,即可用下式求出管径:
图1 给水管网计算草图
式中d-计算管段的管径,m;
qg-管段设计秒流量,m3/s;
υ-选定的管径流速,m/s．
2.2.3 沿程水头损失计算
hy=Li
式中hy-管段的沿程水头损失,kPa;
L-管段的长度,m;
i-管段单位长度的水头损失,kPa/m．
应用以上计算公式计算草图管网,计算结果如表1.
表1 1-4层给水管网水力计算表
备注:公共卫生间:∑N=45.0;节点4-9:∑hf=0.68
2.2.4 给水系统水压的校核
从附图1中可知,该系统最不利点为节点1,节点1距引入管的高差:
H1=26.00-(-1.45)=27.45 m=274.50 kPa
从附表1中可知,节点1至节点9的沿程水头损失为:Σhf=1.42 m,则总的水头损为:H2=1.3×∑hf=1.3×1.42=1.85 m=18.50 kPa．
引入管上的水表,考虑到发生火灾时消防总流量为65 L/s,加部分生活用水量约5.0 L/s,选用口径为150 mm的螺翼式水表,其水头损失计算:
查表取节点1处洗手盆的流出水头为:H4=50 kPa
管道系统所需水压为:
H=H1+H2+H3+H4=274.50+18.50+0.67+50=343.67 kPa
校园网压力为400 kPa,可以满足1-4层供水要求．
3 消火栓给水系统计算[3]
3.1 消火栓布置计算
消火栓保护半径的计算:取弯转曲折系数为0.8,则
R=Ld+Sk·cos45°=0.8×25+10×0.707=27.07 m
式中R-消火栓保护半径,m;
Ld-水带总长度25 m;
Sk-充实水柱长度10 m．
消火栓间距计算:
式中R-消火栓保护半径27.07 m;
b-本建筑为內廊式建筑,b为走道两侧中最大一边宽度为3 m．
3.2 消火栓栓口所需水压计算
消火栓水枪喷嘴出口水压的计算:根据规范要求,该建筑消火栓消防系统中,水枪喷口直径为19 mm,充水水压为100 KPa,查资料得Hq=135.0 kPa,qxh=5.0 L/s,取Ad=0.001 72,取B=1.577,取Hsk=20.0 kPa,选取最不利计算管路,计算草图见图2,计算结构见表2．
图2 消火栓系统计算草图
计算管段流量/L/s管长/m管径/mm流速/m/si(1 000i)hf(mH2O)栓口水压/M 1～25.23.31000.608.040.0317.02～310.813.31001.2631.20.1020.333～416.8111.01001.9475.50.404～516.81261750.725.910.075～633.627.81751.4321.30.176～744.4330.01751.9138.41.15
取值为200 kPa．
管网所需水压计算
从附表看出:∑hf=1.9 m,局部损失按沿程水头损失的10%计算．管网总水头损失为:
hw=1.1×∑hf=1.1×1.9=2.09 m=20.90 kPa,
Hz=20.2+1.5-3.8=17.9 m=179.00 kPa．
故消火栓系统所需水压为:
H=Hz+Hxh+hw=179+189.3+20.9=389.2 kPa．
校园网给水管网压力为400 kPa,满足消防要求．
3.3 水泵结合器的选择
室内消防流量为20 L/s,一个DN100的水泵结合器的负荷流量为10～15 L/s,故选两个SQB100型水泵结合器;室外消防流量为15 L/s,选两个双出口室外地面式消火栓．
3.4 气体灭火系统设计
高压室、交配电室、弱电间采用气体灭火系统．气体灭火系统采用自动和手动两种启动方式．灭火系统设计浓度设计浓度为9%,防护区设计喷放时间不大于8 s,灭火浸渍时间5 mm,并在每个防护区内设置自动泄压阀,同防护区内灭火系统装置多余1台时,必须同时启动,其动作响应时差不得大于2 s．
3.5 灭火器装置
本项目火灾类别为A类,危险等级为中危险级．最大保护距离为20 m,单具最大保护面积为75 m2,灭火器采用手提式碳酸铵盐干粉灭火器MF/ABC5．灭火器位于组合式消防柜内,每组消防柜内放置2具．
4 结论
当室外给水管网提供的水量、水压在任何时候均能满足建筑用水时,直接把室外管网的水引入建筑内的直接给水方式．常在建筑物不太高,室外给水管网的压力和流量完全能满足室内最不利点消火栓的设计水压和流量时采用无加压泵和水箱的室内消火栓给水系统．该供水方式具有系统简单,造价低,管理方便的优点．
