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第三节  消防设备的联用

  火场供水方法

火场上所需要采取的供水方法,是根据控制火势、保护物资设备和扑灭火灾的需要,结合火灾现场的水源和消防器材等情况来决定。水源离火场超过150米(或200米),除接力供水外还有运水供水方法。通常水源里火场的距离介于150-1500米之内,采用接力供水(串联供水);若水源离火场较远>1500米,且有宽阔的道路可采用运水方法。

1、 消防车的供水方法

由于水龙带长度有限,火场灭火时由于水源、火场、加压、占地空间的限制,往往采用多条水带联合使用灭火。在此需要明确直接供水和联合供水的含义,所谓直接供水指火场供水战斗车直接停靠水源,利用吸水管或消火栓自身的压力从水带或消火栓内取水,消防车直接铺设水带干线出水灭火。所谓联合供水指一辆消防车接出两条或两条以上水带干线,通过多种方法连接(串接或分水器连接)供大功率水车或水枪灭火供水。消防车从水源往水场  3-1 单干线直接供水

供水的方法有四种:单干线直接供水、双干线供水、单干线分水器供水和消防车并联供水。

1)、单干线直接供水。火场距离水源≤100米,火场供水车直接停靠水源, 利用一条或几条水带吸水或利用消火栓自身压力用水带从消火栓内取水,分别向火场供水。                         

2)、双干线直接供水。火场距离水源<100米,或火场距离水源>100米但<150米(或200米)而此时火场需要使用大口径水枪时,消防车采用                   3-2 双干线直接供水

数支ф65mm 麻质水带,可采用双干线或采用分水器双干线供水方法,将水源地的水送往火场。进行灭火,但水枪不能同时使用ф19 mm。                           

3)、单干线分水器供水。一台大功率的消防车,用分水器分成几支分别接65mm的水带;然后各自接水枪灭火。

4)、消防车并联供水。指水源离火场较远,超过消防车的直接供水能力(150-200米),应采用消防车接力供水方法,将水源地的水送往火场。通常由两辆或三辆供水车,为一台大吨位灭火车供水。除了用大口径干线供水外,若用65mm的水带作为干线,应采用双干线接力供水方法。

2、 消防车的吸水方式

利用天然水源水池、景观池等均可做消防水源。吸水时注意吸水管不要高出水泵轴,否则容易形成气蚀现象。

3、 排吸器的供水

  水源距离消防车8米以上,消防车无法停靠或超过消防车的吸水深度,水温超过60℃影响水泵真空度时,可采用排吸器与消防车上水泵联合引水,向灭火阵地供水。

4、合理使用消火栓  正确合理使用消火栓取水灭火的方法是

1)、在消火栓的出口上连接水带向水罐车供水。

 

 

 

 

2)、在消火栓的出口上连接水带,再用集水器连               3-5消防车的吸水方式

接在水泵进水口,用水泵吸水。

3)、直接将吸水管连接在消火栓出口上,       

用水泵吸水。          

  计算

1、 水头损失计算

1)、水带分类  水带按材料不同分为麻织、绵织涂胶、尼龙涂胶。按口径不同分为50mm、65mm、75mm和90mm;按承压不同分为甲、乙、丙、丁四级各承受的水压强度不同,

喷嘴口径

(毫米)

出流率

(ρ)

阻抗系数

(S)

13

0.588

2.890

16

0.891

1.260

19

1.260

0.634

22

1.680

0.353

25

2.170

0.212

28

2.730

0.134

30

3.130

0.102

32

3.560

0.079

38

5.020

0.040

44

6.740

0.022

50

8.700

0.0132

65

14.40

0.0046

75

19.30

0.00268

90

27.80

0.00130

100

34.40

0.00082

3-3  各种口径水枪喷嘴出流率及阻抗系数

 

 

 

 

 

 

 

 

2)、水枪消防射流的相关技术数据见表3-3、表3-4、表3-5

3- 4直流水枪技术数据表

()

喷嘴口径

(13毫米)

喷嘴口径

(16毫米)

喷嘴口径

(19毫米)

喷嘴口径

(22毫米)

喷嘴口径

(25毫米)

压力(米水柱)

流量

(/)

压力(米水柱)

流量

(/)

压力(米水柱)

流量

(/)

压力(米水柱)

流量

(/)

压力(米水柱)

流量

(/)

606

8.1

1.7

8.0

2.5

7.5

3.5

7.5

4.6

7.5

5.9

7.0

9.6

1.8

9.2

2.7

9.0

3.8

8.7

5.0

8.5

6.4

8.0

11.2

2.0

10.5

2.9

10.5

4.1

10.0

5.4

10.0

6.9

9.0

13.0

2.1

12.5

3.1

12.0

1.3

11.5

5.8

11.5

7.4

10.0

15.0

2.3

14

3.3

13.5

4.6

13.0

6.1

13.0

7.8

11.0

17.0

2.4

16

3.5

15.0

4.9

14.5

6.5

14.5

8.3

12.0

19.0

2.6

17.5

3.8

17

5.2

16.5

6.8

16.0

8.7

12.5

21.5

2.7

19.5

4.0

18.5

5.4

18.0

7.2

17.5

9.1

13.0

24.5

2.9

22.0

4.2

20.5

5.7

20.0

7.5

19.0

9.6

13.5

26.5

3.0

24.0

4.4

22.5

6.0

21.5

7.8

21.0

10.0

14.0

29.5

3.2

26.5

4.6

24.5

6.2

23.5

8.2

22.5

10.4

15.0

33.0

3.4

29.0

4.8

27.0

6.5

25.5

8.5

24.5

10.8

15.5

37.0

3.6

32.0

5.1

29.5

6.8

28.0

8.9

27.0

11.3

16.0

41.5

3.8

35.5

5.3

32.5

7.1

30.5

9.3

29.0

11.7

17.0

47.0

4.0

39.5

5.6

35.5

7.5

33.5

9.7

31.5

12.2

17.5

53.0

4.3

43.5

5.9

39.0

7.8

36.5

10.1

34.5

12.8

18.0

61.0

4.6

48.5

6.2

43.0

8.2

39.5

10.6

37.5

13.3

19.0

70.5

4.9

54.5

6.6

47.5

8.7

43.5

11.1

40.5

13.9

19.5

82.0

5.3

61.5

7.0

52.5

9.1

47.6

11.7

44.5

14.5

20

98.0

5.8

70.0

7.5

59.0

9.6

52.5

12.2

48.5

15.2

                                                          

3-5 直流水枪的反作用力(/cm2)

喷嘴口径

(毫米)

喷嘴压力

(米水柱)

13

16

19

22

25

28

32

38

10

2.7

4.0

5.7

7.6

9.8

12.3

16.1

22.6

20

5.4

8.0

11.3

15.2

19.6

24.6

32.2

42.2

27

7.3

10.8

15.5

20.5

26.5

33.2

43.5

27.0

29

7.8

11.6

16.6

22.0

28.4

35.7

46.7

61.2

33

8.9

13.2

18.9

25.0

32.3

40.6

53.2

69.6

40

10.6

18.1

22.0

30.0

39.1

49.4

64.2

90.4

45

12.0

20.0

26.0

34.0

44.1

55.5

72.5

101.7

50

13.0

22.0

28.0

38.0

49.0

61.5

80.5

115

55

14.5

24.0

31.0

41.5

54.0

68.0

88.5

125

60

16.0

26.0

34.0

45.0

59.0

74.0

96.5

135

65

17.5

28.0

37.0

49.0

63.9

80.0

105

180

70

19.0

30.0

40.0

53.0

68.7

86.2

110

160

75

20.0

32.0

42.5

57.0

73.7

92.5

120

170

80

21.0

34.0

45.0

61.0

78.5

100

130

180

85

22.5

36.0

48.0

64.5

83.5

105

135

190

90

24.0

40.0

51.0

68.0

88.1

110

145

200

100

27.0

44.0

63.0

76.0

100.0

125

160

225

 

              

 

 

 

 

 

   3-6  每条水带水头损失  mH2O柱)

水带类型

麻质水带

衬胶水带

  直径

    (mm)

流量

(l/s)

50

65

75

90

50

65

75

90

2.0

1.25

0.345

0.120

0.064

0.600

0.140

0.060

0.0320

2.3

1.59

0.451

0.159

0.086

0.764

0.185

0.079

0.0430

2.5

1.88

0.540

0.188

0.1400

0.938

0.219

0.118

0.0500

3.0

2.70

0.771

0.270

0.144

1.35

0.315

0.135

0.0720

3.3

3.27

0.940

0.327

00175

1.68

0.381

0.163

0.0875

3.4

3.47

0.995

0.347

0.195

1.73

0.405

0.173

0.0925

4.0

4.80

1.371

0.480

0.250

2.40

0.560

0.240

0.1280

4.6

6.35

1.810

0.035

0.338

3.17

0.740

0.317

0.1690

4.8

6.71

1.970

0.671

0.370

3.46

0.806

0.346

0.185

5.0

7.50

2.150

0.750

0.400

3.75

0.875

0.375

0.200

5.5

9.08

2.60

0.910

0.484

4.54

1.06

0.454

0.242

6.0

10.79

3.07

1.08

0.574

5.40

1.26

0.540

0.287

6.1

11.16

3.20

1.12

0.592

5.58

1.30

0.559

0.296

6.5

12.67

3.62

1.27

0.676

6.34

1.48

0.634

0.338

6.8

13.87

3.96

1.31

0.740

6.94

1.62

0.694

0.370

7.0

14.70

4.20

1.47

0.780

7.35

1.72

0.735

0.392

7.5

16.87

4.80

1.69

0.900

8.44

1.97

0.844

0.450

8.0

19020

5.50

1.92

1.012

9.60

2.24

0.86

0.511

8.2

20.17

5.77

2.02

1.018

10.01

2.35

1.01

0.540

8.5

21.67

6.20

2.17

1.156

10.82

2.53

1.08

0.578

9.0

24.30

6.97

2.43

1.206

12.15

2.64

1.22

0.648

9.6

27.64

7.90

2.77

1.480

13.65

3.32

1.38

0.740

9.9

29.40

8.45

2.94

1.580

14.65

3.43

1.47

0.790

10.0

30.00

8.60

3.00

1.600

15.00

3.50

1.50

0.80

10.8

 

10.03

3.50

1.86

 

4.08

1.75

0.93

消防时,水带有时仅设一条干线,有时设两条或多条干线并联供水,但每一条干线上,可能设几条不同情况(口径、材质)的水带,如何确定它们的水头损失呢? 不同连接方式的水头损失不同,以下分别进行讨论。

1)、水带串联

①单水带的水头损失

水带的水头损失与水带壁的粗糙度、水带的长度、水带的直径和水带内流量有关,用公式H=ALQ2=SQ2

消防车每条20米,其阻抗系数S值见表3-7

3-7 水带的阻抗系数

水带直径          

水带类型

50

65

75

90

麻质水带

0.30

0.086

0.03

0.016

胶衬水带

0.15

0.035

0.015

0.008

2)、多水带串联系统的水头损失

从水源地将水送往火场,需要几条水带串接。串联水带水头损失计算方法有两种:

①水头损失迭加法h=h1+h2+h3+……当几条水带同一型号时h=nhd或H=nSQ2

②阻力系数法h=S1Q12+S2Q22+S3Q32+……依据, 水带不同材质、不同口径可以查表3—6直接得不同流量Q 、不同口径下水带的水头损失SiQi2,最后求出系统h

例 一条水带干线。接出一支水枪,水带线长度5条,其中3条DN65mm,另两条DN50mm, 均为麻质,水枪流量4.8L/s,求水带干线损失。

解:方法1   查表法,查表3—6得出DN65麻质水带水头损失h1=1.97mH2O水柱,DN50麻质水带水头损失Q=4.8L/s 时H2=6.71mH2O水柱

H=3h1+2h2=3×1.97+2×6.7=19.33mH2O水柱。

方法2  阻力系数法,由表3—7可知,直径为65mm水带阻力系数为S1=0.086,                      

直径为50mm水带阻力系数为S2=0.30

h=(3×s1+2×s2)×Q2=(3×0.086+2×0.30)×4.82=19.77mH2O水柱。

3)、水带并联系统水头损失

灭火使用大口径水枪时,使用一般口径的水带,需要进行并联以增加水量。将水源地的水送往火场,供大口径水枪(带架水枪)用水。该系统干线的水头损失可按阻力系数法计算。

①阻力系数法计算并联系统水头损失

消防车的出水口(A点)压力(A点)和各条水带干线在水枪的汇合处(B点)压力差是相同的。起点A与终点B是各自汇合在一起的,因此各并联干线的水带水头损失相等。水带水头损失依公式Hd=SQ2计算

 

 

 

 

 

 

 

 

Q=,则每条干线的流量分别为Q1=Q2=Q3=

 

三条干线的总流量Q=Q1+Q2+Q3=

而总干线的流量为 Q=.

  =      

注:当几条同型号同径水带并联工作时,S 、hd相同,有下面

两条干线并联时S ===

三条干线并联时 S==

四条干线并联时 S== 

所以Q=×

②流量平分法

n条同型同径水带做干线并联, S、Hd均相同,每条干线流量平分,则q=

其中:Q—并联系统供水的总流量;n—并联干线条数。

由于消防车的出口压力是相同的,同时数条干线的汇合点处的压力也是相同的。因此数条干线并联时,各条干线的水头损失也相同。故任一条干线的水头损失即代表并联系统的压力损失。几条同型同径水带干线并联,水头损失是相同的。

而并联干线中,选任一条干线水带计算其压力损失,可采用串联水头损失叠加法或串联阻力系数法进行计算。任一条干线串联1、2、3……n条水带,其水头损失Hd

Hd =hd1+hd2+……+hdn

Hd=S1()2+S2()2+……+Sn()2 =      

S1+S2+……+Sn=S

Hd=

2:东风牌消防车利用双干线并联供水,如图所示,每条干线有8条水带,水带为直径65mm的麻质水带,带架水枪口径为25mm,水枪的有效射程为18米,水枪流量为13.3L/s,喷嘴压力为37.5mH2O水柱,试求并联系统水带的水头损失?

 

 

ø25 

DN65—8

 

 

 

 

 

解:每条干线采用同型同径等长水带,可采用流量平分法计算,则每条干线的流量为q=13.3/2=6.65(l/S)

并联系统水带的水头损失。查表3-6得知每条水带的水头损失为3.8mH2O,则每条干线的水头损失Hd=n×hd=8×3.80=30.4(mH2O)

3.高压消火栓利用两条干线水带供一支带架水枪用水,如下图,其中一条干线水带直径为75mm,另一条直径为65mm,每条干线均为5条麻质水带,水枪流量为20L/S,计算水带并联系统的水头损失。

解:该系统属于不同径水带并联工作,所以采用阻力系数法,并联系统总阻抗与各条干线水带

 

                                           

 

 

 

 

 

阻抗的关系为:=

5条直径75mm麻质水带干线的阻抗系数为S1=5×0.03=0.15

5条直径65mm麻质水带干线的阻抗系数为S1=5×0.86=0.43 ,代入上式得系统总阻抗系数S=0.06

并联系统流量为Q=20 L/S,因此,并联系统的水头损失 h=S×Q2=0.06×202=24(mH2O)

4)、并联和串联混合系统的水头损失

   离火场较近或采用大口径干线水带工作时,需要将几条小口径水带采用分水器供水进行串并联连接,以满足火场需要


 

 

 

 

1、串联和并联混合系统

 

混合系统的水带阻抗  S=S+S

 

工作水带支线是并联的,该并联系统的总阻抗为   SÌ=S/n2   ∴S=S+S= S+ S/n2

 

干线水带利用分水器供水,与并联后的工作水带串联,则混合系统的水带水头损失

Hd = S×Q2   式中Q表示混合系统的流量。

 

4.消防车使用单干线利用分水器供水,出两支口径为16mm的水枪,干线直径65mm麻质水带,长度5条,工作水带均为直径65mm的麻质水带,长度为3条,已知两支水枪的总流量为9.32L/s,试求水带系统的水头损失。

解:

 

 

 

 

1、作水带的阻力:SÌ=S/n2

 

每支水带阻抗S=S2=3×0.086=0.258

两支水带阻抗 s=S/n2=0.258/22=0.0645

2、水干线阻抗 S=5×0.086=0.43

3、合系统的阻抗  S=S+S=0.43+0.0645=0.4945

混合系统的水带水头损失h=S×Q2=0.4945×9.322=42.95 (mH2O水柱)

 

第四节   消防车供水压力计算

  消防水泵的性能

消防车上使用的水泵是由消防车的发动机带动的,水泵均为离心泵,其流量大小由灭火所需水枪大小决定的 ,当然不能超过水泵的最大流量范围。转速n,流量 Q ,扬程H,功率N之间存在以下关系,当转数由n1Q1H1N1

Q1=Q   ,  H1=()2 H  ,  N1==()3N

1、水泵的并联

在火场上两台消防水泵向一支带架水枪供水,称为消防水泵的并联。

消防离心泵并联目的是增加消防流量,并联离心泵的出水压力应基本相同,这样使泵保持稳定的工作。出口压力相差很大的离心泵并联,将引起出口压力较小的泵产生不正常的工作,甚至发生故障和损坏。

两台同型号泵并联,其工作情况是把一台泵的Q-H曲线1上各点的横坐标增加一倍,并将各延长线的终点连接起来,即为曲线2 。A点是一台泵的出水量,B点是两台泵并联后的流量值q2(大约为单台水泵流量的1.93倍),则每台泵的出水量为q1,见图3-6

2、  2、  水泵的串联

在火场上为了增加供水压力,将一个泵的出水管连接到另一个泵的吸水管上成为离心水泵的串联,水泵的串联是为了增加压力,流量基本上不增加。如图3-7可知泵C与泵B串联的扬程曲线迭加成曲线A。

                

3-6 水泵并联Q-H曲线                           图3-7 水泵串联Q-H曲线

  消防车水泵压力计算

消防车上安装的水泵是由汽车发动机(内燃机)带动的,消防水泵的转数n可由变速器或油门控制,根据火场需要进行变速。在火场不同供水方式中消防水泵的压力与水枪的流量和压力之间的关系如下,可以从理论上进行计算。

1、已知消防车压力,确定水枪流量和压力H=SQ2则已知H,则     Q=

式中    H—为供水系统的起点压力,

S—供水系统的阻抗,

只需知道s消防车的压力H则可求Q

1.有一东风牌消防车单干线供水,接出6条直径65mm麻质水带和一支口径直径为19mm的水枪,消防车的出水口压力为70mH20柱,水源至火场的地势平坦,试求水枪的流量和喷嘴的水头。


解:消防车出口压力H=70mH20。地势平坦H1-2=0

供水系统的阻抗包括水带和水枪两个部分:即S=Sd+S

查表2—17直径为65mm麻质水带的阻抗为0.086,麻质6条直径为65mm的麻质阻抗为:Sd=6×0.086=0.516

查表2—14直径为19mm的水枪阻抗为 S=0.634

S=Sd+S=0.516+0.634=1.15

1)、口径19mm的水枪流量为Q====7.8(L/s)

2)、水枪喷嘴压力:h=sQ2=0.634×7.82=35.57mH20


2.东风牌消防车单干线利用分水器供水,干线为3条直径65mm的麻质水带,工作水带为直径65mm麻质水带,长度各为2条,分别接出口径19mm和口径 16mm水枪各一支.如下图,水源地比火场                    


低10米。消防车出口压力为70mH2O柱.试求水枪流量和水枪压力?


解:干线流量即为水枪的总流量

思路:求两支水枪的总流量(干线流量)Q=,然后分别求出各自流量。

消防车出口压力为70mH2O柱,水源地比火场低10米,则实际工作压力H=70-10=60mH2O柱

1、计算供水系统的阻抗S=S+SÌ

其中:干线阻抗S=3×0.086=0.258

2、工作水带系统的阻抗 ,每条水带支线的阻抗包括水带阻抗和水枪阻抗,

直径为19mm SÌ=2×0.086+0.634=0.806

直径为16mm SÌ=2×0.086+1.26=1.432

两条水带并联,则并联后的水带阻抗:+

带入SÌ联=0.262

2、供水系统总阻抗=S+SÌ联=0.258+0.2626=0.5206

3、供水系统总流量Q===10.74(L/S)

4、每支水枪的流量

HA到HB=qB=qA

1)、先求出B点压力即分水器压力,即分压力。

HB=HA-H1-H2-H=70-10-3×0.086×10.742=30.24(mH2O柱)

2)、每支水枪的流量:

直径19mm水枪流量:Q19====6.128(L/S)

直径16mm水枪流量Q16===4.595(L/S)

5、水枪喷嘴压力:H=S×Q2

直径19mm水枪压力:H1=0.634×6.1282=23.8(mH2O水柱)

直径16mm水枪压力:H2=1.26×4.5972=26.63(mH2O水柱)

  消防车出口压力的计算

在火场上,往往根据扑救火灾需要的有效射程的要求,确定消防水泵的出口压力。保证有效的扑救火灾,需要对消防车水泵压力进行估算,消防水泵压力过低,水枪有效射程不够,是造成扑救初期火灾失利的主要原因,消防水泵压力过高,水枪反作用力过大,灭火人员难以把握住水枪,尤其在高空作业中还会造成意外的伤亡事故,和不必要的水渍损失,因此,在灭火上要求指挥人员在不同的供水场合,迅速作出消防水泵出口压力的估算,以便有效的扑救火灾。

消防水泵出口压力可按公式计算:HB=H1-2+Hd+HHB=H1-2+Hd+H  根据不同情况进行个别调整。

1、消防车水泵出水口压力计算

消防车水泵出水口压力计算分消防车单线供水和双干线供水,这两种供水情况消防车水泵的出口压力计算方法是相同的。Hb=h+hd+h1-2

 

式中   h—表示水枪喷嘴压力,依火场需要的充实水柱(有效射程)决定。室内初起火灾Hm=10米;扑救室内较大火灾和室外一般火灾Hm=13米;扑救油罐或室外较大火灾Hm=15米,可查表2-15

hd—表示水带水头损失。知道水带口径及水带流量可查水带头损失。查表2-1-14

h1-2—表示水枪手与水泵各自所在地的标高差。

 


3:东风牌消防车从天然水源吸水,越丘扑救室外火灾,如下图,试决定消防车出口压力。

解: H1-2=10米;查表1217当室外充实水柱Hm=15米,直径65mm 流量为q=6.5L/s麻质水带的水头损失为3.62 mH2O,9条水带的损失Hd=9×3.62=32.58 mH2O;查表2-15水枪喷嘴口径为19mm,q=6.5 L/S时,喷嘴压力H=27mH2O,故h=27mH2O柱。

所以消防车出口压力Hb=h+hd+h1-2=27+32.58+10=69.58 mH2O柱

 

2、分水器供水消防水泵压力计算

利用分水器供应数支水枪用水,消防水泵的出口压力应满足最不利水枪的有效射程要求。水泵的压力计算可利用公式Hb=h+(hd干+hd工)+H1-2或HB=hd干+hd分水器+H1-2

式中各参数代表的含义同上hd干—干线水带的水头损失;

hD工 —工作水带的水头损失

hd分水器—分水器的水头损失


4:东风牌消防车,从天然水源吸水,水源地离火场较近,出一支干线利用分水器供应火场用水,干线长度为2条直径为65mm麻质水带,分别接口径为直径19mm和直径16mm的水枪,扑救室外火灾,水源至火场地势平坦,试决定消防车上水泵出口的压力?

解:消防车的出口压力为: HB=h+(hd干+hd工)+H1-2

步骤1:选取最不利计算路线

1)、地势平坦H1-2=0

2)、扑救室外火灾,水枪的充实水柱Hm=15m ,则水枪的流量和压力为

查表2-15:充实水柱Hm=15m时,喷嘴口径16mm的水枪,流量4.8L/S,压力29mH2O水柱;喷嘴口径19mm的水枪,流量6.5L/S,压力27 mH2O水柱。

3)、工作水带压力损失,分别计算①号水带和②号水带的水头损失

hDⅠ =2×SQ2=2×0.086×6.52=7.24mH2O水柱

hDⅡ =2×SQ2=2×0.086×2=3.96mH2O水柱  所以①号水带工作压力损失大

4)、分水器B点的压力:以两支工作水带及水枪各自计算分水器处的压力,

 h=7.24+27=34.24mH2O水柱,h=3.96+29=32.96mH2O水柱  取其大值,所以工作水带①为最不利线路。这样分水器处的压力以即hd干+hd工=34.24mH2O柱为准

步骤2:求总流量从而求干线水头损失

此时②号工作水带(直径16mm水枪的那支水带)在分水器处的压力为34.24mH2O柱时的真实出流量要比4.8 L/s 大。先求出②号工作水带的损失为S=S+SdⅡ=1.26+2×0.086=1.432

H=H=34.24mH2O柱,    则Q===4.89(L/s)> 4.8 L/s

干线水头损失hd干= S×Q2=2×0.086×(6.5+4.89)2=22.31mH2O水柱

 

步骤3: 求消防车出口压力

消防车出口压力HB=h+hd+hdI+H1-2=22.31+34.24+0=56.55 mH2O水柱

3、 多干线并联供水,消防水泵出口压力计算

火场使用大口径水枪(带架水枪) 时,需要数支干线并联供水,此时消防水泵出口压力

Hb=hd并+h+H1-2

 

式中    hd并—表示n条支线并联,其中一条支线的损失。

h—表示水枪喷嘴处的压力。

 

4、 消防车最大供水距离的计算

消防车的最大供水距离与消防车上的动力,水泵性能,水带的耐压强度有关。水带直径有50mm65mm75mm90mm四种,长度20米,东风牌消防车配备的水带一般为直径50mm,65mm,和75mm的麻质水带,麻质水带的耐压强度小于等于10kg/cm2,因此,实际上火场上使用的工作压力不宜高于8Kg/cm2。而消防车的最大供水距离,可按公式进行计算:

Sn=(条)

式中   Sn—表示消防车的最大供水距离,求水带条数。

        Hb—表示消防水泵出口压力,mH2O柱

h—表示水枪喷嘴压力力,mH2O柱m

H1-2—表示消防车停放地面与水枪手站立地面的垂直高差,

hd—每条水带的水头损失。

我国消防队配备的消防车,大部分为东风牌消防车,因此在消防给水设计中,在城市消火栓的布局中,应考虑现有消防车供水能力的现状,应按双干线出两支口径为19mm水枪和室外火灾所需充实水柱Hm=15米计算,此时,消防流量为16L/S,每支干线的长度为9条水带。一般情况下,每个消火栓的设计流量可按10~15L/s,采用消火栓和消防水池的保护半径可采用150米,即按9×20=180米折弯后150米)。从东风牌消防车最大距离比较得知,同样是直径19mm水枪,Hm=15米,地面平坦,,满足最大水平供水距离需要直径65mm的水带Sn=9条;直径75mm的水带,Sn=29条;直径90mm的水带,Sn=56条。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目前我国东风牌消防车常采用直径为65mm麻质水带干线,单干线最大供水距离12条;双干线最大供水距离9条;分水器供水,最大距离5条。


  消防车最大供水高度

高层建筑应立足于自救,室内设消火栓及自动喷洒消防系统,但在某些情况下,如室内固定灭火设备发生故障,而建筑物火灾大,用水量不足,有时需要消防队从室外消火栓取水,接出水带和水枪,直接扑救建筑物的火灾。以增强室内供水量(或室内消防用水量的不足)。

1、 多层建筑物常规供水

建筑物的高度<24米时,可考虑沿室内楼梯单干线或垂直铺设双干线供水,将水送往着火楼层。一般情况下,在火场宜优先采用垂直双干线供水。沿楼梯铺设水带时应有战斗对水带进行看护,防止水带打结而爆破。

HB=H+Hd+H1-2

式中    

HB-表示消防车的出口压力,东风牌消防车流量小于6.5L/S时,最大出口压力可采用75mH2O水柱,当流量大于13L/S,出口压力可采用70mH2O水柱

H—水枪喷口的压力以H2O柱计,依据水枪口径及扑救的火灾类别所需的充实水柱确定。

Hd—表示水枪的水头损失,扑救多层建筑物的水带干线长度应为室外水带(3条)室内机动工作水带(2条)和登高水带长度之和进行计算。所以首先有5条水带,然后加上登高供水高度H过程中的水带。登高的水带长度与火场供水方法有关。窗口垂直铺设水带登高水带长度可为实际供水高度的1.2倍;若沿楼梯铺设水带,登高水带长度可为实际供水高度的2倍。

如实际供水高度10米,如从窗户垂直铺设,则登高水带长度为12米(一条);如从楼梯铺设,则登高水带长度为20米(一条)。水泵的压力HB=H+Hd+H1-2=21+(5+1)×2.81+10=47.8mH2O水柱。

如实际供水高度30米, 如从窗户垂直铺设,则登高水带长度为36米(2条);如从楼梯铺设,则登高水带长度为60米(3条)。水泵的压力从窗户铺设HB=H+Hd+H1-2=21+(5+2)×2.81+30=70.60mH2O水柱。从楼梯铺设HB=21+(5+3)×2.81+30=73.40mH2O从上得出垂直供水高度最大30米。消防车常规供水最大高度在24米~30米,所以我国高低层建筑的划分界限为24米。

2、高层建筑物的双干线并联供水

消防车常规供水高度一般在24米~30米之间,但超过消防车常规供水最大高度时,应采用双干线并联垂直供水,供应火场用水的压力差(供水高度)计算公式为H1-2=H-H-Hd

Hd—表示水带系统的水头损失,扑救高层建筑物火灾,为便于火场安全供水,由消防车出口至着火层的窗口一般采用双干线水带,而工作水带长度一般采用2条。因此水带系统的水头损失为并联系统水带水头损失和工作水带水头损失之和,垂直铺设的水带长度应为实际供水高度的1.2倍。

3-7  高层建筑双干线并联供水高度与配备水带情况

供水高度25米

登高水带长度为30m(2条)

双干线水带长度2+2=4条

供水高度40米

登高水带长度为48米(3条)

双干线水带长度2+3=5条

供水高度50米

登高水带长度为60米(3条)

双干线水带长度2+3=5条

供水高度55米

登高水带长度为66米(4条)

双干线水带长度2+4=6条

计算H=50m时的水泵压力HB=H+Hd+H1-2=21+50+2×2.81+5×0.86×(5.7/2)2=80.1mH2O水柱。由此达到东风牌消防车最大出口压力,因此双干线(垂直铺设水带)并联供水,最大供水高度不超过50m。所以我国高层建筑消防分区供水的高度为50m。若建筑高度大于50米,可以使用黄河牌(或交通牌)消防车供应火场用水。

 

  单位供水总消防车数

火场供水车总数为直接供水车数,接力(串联)供水车数,运水车数和备用机动供水车数的总合。        N=n1 +n2+n3+n4

                                     

备用机动供水车数

                                   运水供水车数

                                接力(串联)供水车数

                              直接供水车数(离火场近,不需接力而能直接供水灭火的车辆)

:火场使用的供水车总数与火场供水战斗车数不同(仅考虑火场燃烧面积,或燃烧周长而与水源状况无关。)。与火场战斗车数有关,还与水源状况有关。

  预先确定供水战斗车数

消防支队在预先确定支队所在附近消防重点消防单位后,还要进行预先深入的调查掌握该单位的建筑状况,生产和储存物资的情况,可燃物质的性质和燃烧特点后,确定火场战斗车数量。如何确定车的数量,依据是什幺呢?

1、 燃烧面积:指可能燃烧的面积,一般为防火墙间的面积

①单层建筑防火墙的占地面积按大于600m2 计算。

②多层建筑防火墙占地面积为单层的1.5倍。即大于900m2时,仍按900m2计算。

2、 水枪控制的燃烧面积:以直径为19mm水枪为单位,其控制面积 F

①当一般固体物质的可燃物数量(及火灾荷载)小于50Kg/m2时,F=50m2/支

②当一般固体物质的可燃物数量(及火灾荷载)大于或等于50Kg/m2时,F=30m2/支。

3、 燃烧周长

指可能燃烧的火场周长。一般露天火灾燃烧周长与风力等级和燃烧时间有关。依地具体条件确定。

4、水枪控制周长

以直径为19mm水枪作为计算单位,每支水枪能控制燃烧周长采用15米。

5、消防车供应用水的水枪数量

以东风牌消防车作为计算单位,一辆消防车按能供应2-3支水枪用水计算。决定第一出动供水力量。第一出动供水力量指报警后发,第一批赶往火场的供水车辆数量。它对扑救初期火灾,阻止火势扩大有决定性作用。因此,应加强第一批出动车辆的供水效能,如:第一批出动车辆宜采用水罐泵浦车,在水源比较缺乏的油田、矿区宜采用大型水罐浦车还要有泡沫罐车;在高层建筑区,除了出动供水车辆外,应同时出动登高车辆,它应该有必要的数量,保证扑救中初期火灾的需要,并有控制较大火灾的能力。

1、 第一出动的依据原则:一般情况下

①建筑高度为单层或多层的建筑, 该类建筑所要求的第一出动车辆应保证《建筑设计防火规范》中所要求的消防用水量。

②高层建筑应保证《高层建筑民用设计防火规范》GB50045—95要求。

③对一般工业建筑物,应保证《建筑物设计防火规范》GBJ16-87及相关企业设计防火规范如《石油企业设计防火规范》GB50160-92。但不论在任何情况下,第一出动车辆应保证满足建筑物室外消防用水量即火场供水战斗车总数的不断用水。石化企业和油罐火灾,第一出动车辆应保证供应冷却需要的用水量。油罐火灾亦可按照火场供水计划需要的供水车辆数,一次全部出动。

:有一教学楼长度50米,宽20米,建筑高度为59米,属于高层建筑,标准层占地面积为1000m2,根据《高层民用建筑设计防火规范》的要求,设置了室外和室内消火栓给水系统,室外消防用水量为30L/s,建筑物内的消防用水量为20L/s,建筑物设有两个水泵接合器。建筑物的位置如图,室内管网如图2,试决定第一出动供水车数。

平面布置图

解:该教学楼建筑高度为59米,大于50米。依次火场可采用东风牌消防车供水

室外消防用水量为30L/s,需要消防车从消防水池或室外消火栓取水,通过水泵接合器向室内消防管网供水;或采用垂直双干线并联供水方式,直接向着火层楼供水灭火。室内消防用水量为20L/s,由室内消防泵供给室内消火栓用水。

1、首先求火场供水战斗车辆数量

该教学楼可能出现的最不利情况下,是固定泵运转损坏,建筑物的消防储水量小于60L/s,均需要用东风牌消防车通过水泵接合器或消防车直接向着火楼层供水。

东风牌消防车向该消防车供水时,可按一辆消防车供应一个水泵接合器或1支水枪用水。

室内管网系统图

1)、室外消防用水量需要供水战斗车辆数。

①室外消防用水量为30L/s,每个水泵接合器10~15L/s,则该建筑物共设两个水泵接合器。

②每辆消防车的供水量在10~15L/s之间,因此,需要2辆供水战斗车。

③在最不利情况下,若需用消防车直接采用垂直双干线并联供水,则需要用供水战斗车数(按每辆车出一支口径为19mm,有效射程12m,流量5.2L/s记为n=30/5.2=5.84 (辆)    取6辆。

2)、室内固定消防泵停运,室内用水量由消防车供水时,则需火场供水战斗车数为=20/5.2=3.84(辆)  取4辆。

3)、供水战斗车总数即为水战斗车总数为室外和室内供水战斗车总和,即6+4=10辆

2、火场供水总车数

火场供水车总数应为水泵接合器供水车数、直接供水车数、接力供水车数和备用机动供水车数的总和。

1)、水泵接合器供水车数

①②③号消火栓分别为1、2、3号水泵接合器供水,需要供水车数为n1=3×1(辆)

但在实际火场可能不利用水泵接合器,直接由消防车出水灭火,而采用垂直双干线并联方法供水,因而需要的消防供水车数(每辆车供一支水枪用水)充实水柱为13米,流量5.2L/s,n2=30/5.2=5.8 (辆)  取6辆

2、直接供水车数

④⑤为近距离消火栓,使用消防车利用垂直双干线并联供水,每辆消防车出一支水枪,需要供水车数n3=2×1=2(辆)

3)、接力供水车数

⑥⑦⑧⑨号消火栓使用消防车一次接力供水;消防水池停靠三辆消防车,亦采用一次接力供,供应火场用水。每辆消防车出一支水枪,需要供水车数为:n4=7×2=14(辆)

4)、用机动供水车数:采用一辆备用。

供水车数为上述供水车数的总和即 n=n1+n2+n3+n4=1+4+2+14=23(辆) 。

3、第一出动供水车数

建筑起火第一出动供水车数,应满足《高层民用建筑设计防火规范》室外消防用水量,应保证不少于50%供水战斗车不间断用水的需要。

第一种方法:该教学楼的室外消火栓给水系统的用水量为30L/s,即需要6辆战斗车供水,则该建筑物周围需要动用6个消火栓。从平面图中可知:①-⑥六个消火栓仅⑥ 号消火栓离教学楼较远,需要一次接力,而其它消火栓均不需要接力,消防车就能直接向火场供水,因此共需7辆供水车,即第一出动供水车为7辆。因此该教学楼第一出动供水量为7辆。

第五节  城市消防给水系统规划

建筑总平面防火设计中,除了要考虑防火间距,消防通道等因素外,还要考虑室外消防设施的布局。《建筑设计防火规范》中规定:在进行城镇、居住区、企事业单位规划和建筑设计中,必须同时设计消防给水系统,消防设施必不可少。

城市中的消防规划和消防安全车道是整个城市规划与建设的重要组成部分,大中城市应设有消防给水。

  水源

给水系统不断兴起,城市自来水系统是城市的主要消防水源。因此在城市规划和建筑设计时,同时必须设计消防给水,在城市自来水扩建和改建时,应落实消防设施,保障城市用水。

大中城市消防给水的水源,一般不应少于两个,于保障消防用水的安全。消防用水可由消防给水管道或天然水源供水。利用天然水源供水时,应确保枯水期最低水位时消防用水的可靠性,且应设置通向天然水源地的消防车道和可靠的取水设施。按使用水源不同,城市消防给水系统可分为地表水水源给水系统和地下水水源给水系统,若城市管网只能提供一个水源,则相关建筑或小区应另外修建消防水池。

  水压

城市消防给水的水压按消防时水压要求分为高压给水系统、临时高压给水系统及低压给水系统。

1、高压给水系统:任何时间给水管网有足够的水压,能够保证火场上不使用消防车加压,而直接由任一消火栓接出水枪灭火。即生产、生活和消防用水量达到最大时,在管网最不利点的消火栓,接口长度为120米的麻质水带,使用口径为19mm水枪,且水枪布置在保护范围内任何建筑物的最高处,此时水枪的充实水柱为10米水柱,Qxh5L/s ,这样的给水系统称为高压给水系统。通常城市消防给水水压达到这样的要求是较少的,仅在石油化工厂、油库等独立的消防给水系统或建筑区设有高位水池的情况下,才有可能。

2、临时高压给水系统:平时给水系统内水压不高,但设消防泵消防时,启动消防泵加压至所需的建筑消防压力,压力达到系统所需压力称为临时高压给水系统。

3、  3、    低压给水系统:管网内平时压力较低,在发生火灾时,需要使用消防车(或其它移动式水泵)加压,进行灭火的给水系统,称为低压给水系统。但为了使消火栓能有效地供应消防车用水,

Q生产+Q生活+Q消防达到最大时,管网上最不利点处消火栓的水压小于10米H20柱。

  供水设置分类

消防供水系统按用途分为四类

1、生活用水与消防用水合用给水管道系统:通常城市、工矿企业常用此方式。

此时Q=Q生活+Q消防,该共享系统的管道仅按照生活水量确定管径,用消防流量作为最高峰用水量来校核管道管径。

2、生产与消防合用:在工业企业内,若消防时不会影响到生产的正常用水,而且生产设备检修时,不至引起消防用水中断的情况下。可采用生产与消防合用系统。

3、生产、生活、消防三者共享的给水系统:三者合用的给水系统,可以节约大量的投资和管材,是大中城市内广泛采用的给水系统。但在设计时应保证在生产用水和生活用水达到最大时,仍能供应全部消防用水量。

4、独立的消防给水系统:在工业企业内,生活、生产用水量较小而消防用水量较大时或生产用水可能被污染时,水质不同时,采用独立的消防给水系统,而且通常是采用临时高压系统供水。

  城市给水管网布置

城市管网布置形式分为环状和枝状给水系统两种。一般以消防与生活共用水为多,所以顺沿城市给水管网布置。消火栓也隔一定的距离来铺设。为供水安全可靠,城市给水管线一般布置成环状,以防管道损坏停用时检修用水;枝状管网的布置,只能在建筑初期或室外消防用水量小于15L/时,才可采用干线成树枝状的给水系统。

1、室外消火栓应根据需要沿街道,道路设置,并应靠近十字路口,消火栓的间距应根据实际需要确定,当道路宽度超过60m 时,为了避免水带穿越道路,宜在道路两边设消火栓。为保证消火栓取水方便,消火栓距路边不应超过2m, 地上消火栓应减少至1.5 m,为保证消火栓安全使用,距房屋外墙不小于5m。

2、根据我国国产消防车的供水能力和城市街区道路间距,室外消火栓的间距不应超过120 m。由于消防车的最大供水距离为150 m,故消火栓的保护半径为150 m。

3、在城市,每个室外消火栓的用水量,即为每辆消防车的用水量。一般情况下,一辆消防车有两支口径19mm的水枪,当水枪的充实水柱长度在10~17m时,其相应的流量按10~15L/s计算,室外消火栓的数量就是根据建筑物的室外消防用水量和每个消火栓的用水量确定的。而消防量小于等于15L/s的工厂,企业、住宅可不设室外消火栓。建筑物设置室外消火栓的数量:

n=

通常高层建筑室外消火栓应设在高层建筑四层40米范围之内。

4、甲、乙、丙类液体和液化石油气罐区发生火灾,火焰高,辐射热量大,人员很难接近,还有可能出现液体流散,因此消火栓不应设在防火堤内,应设在防火堤外的安全地点。

5、管网流量:城市管网流量=室外消防用水量+Q生活用水量。

6、管径:消防管道的直径,一般由计算确定。通常DN<100mm;若条件许可,宜采用较大的直径。如某些城市规定设有消火栓的管道,其直径小于150mm。

7、阀门:室外消防管网应设有必要数量的消防分隔阀门。为了使消防车达到火场后,能就近利用水源灭火。环状管网上两阀门之间的管段上消火栓的数量应小于5个,以便第一出动供水车辆到达火场后,能就近利用消火栓一次串联供水。消防管网上阀门应在管网节点小管径上设置,并以"n-1"原则进行布置。

  消防水池

城市给水管网为枝状管道或为环状,当生产、生活用水量达到最大,市政给水管道或天然水源不能满足室内外消防用水量时以及市政给水管道为枝状或只有一条进水管时,均应设置消防水池。消防水池是天然水源、市政给水管网等消防水源的一种重要的补充手段,其中有生产、生活和消防合用的消防水池,有生活、消防合用的消防水池,也有独立的消防水池。

1、  1、  防水池的容积 V=火灾延续时间T×消防用水总量(Q=Q+Q),

2、火灾延续时间T

①居住区、工厂及丁、戊类仓库按2小时计算。

②甲、乙、丙类仓库T=3小时

③易燃可燃材料推场T=6h

④储罐区内最大储罐的直径DN小于等于20米;T=4h,直径DN大于20米;T=6h    

⑤高层民用建筑的百货大楼、展览楼、图书馆、邮政楼和高级宾馆和重要的办公楼以及H大于50米的医院T=3h。

其它高层民用建筑T=2h

V=QT-V           ……①

另消防水池的水一经动用,应尽快补充,补充时间t≤48h,

V×48=V            ……②

由①②可解出:Q  及V

3、备注:①生产+生活+消防合用时,应设有消防用水不作它用的设施

②当V>1000m,应分设成两个。

③当高层民用建筑的V消=500m3时,就应分成两格。

④消防水池与建筑物之间的距离小于15米。且水池周围应设消防车道,以便消防车从水池内取水灭火,消防车道应通向被保护建筑物。

  室外消防用水量

城市(或居住区)室外消防用水量依据居住区人口数量、一次灭火用水量、同一时间内的火灾次数的乘积确定。而同一时间内的灭火次数和一次灭火的用水量分别见下表3-8和3-9

对于耐火等级为一、二级且体积≯3000m3 的戊类丁房或居住区人数不超过500人,且建筑物不超过二层的居住小区,可不设消防设施。除此之外均设消防设施。

 

 

3-8城市(居住区)室外消防用水量

人数(万人)

同一时间内火灾次数

一次灭火用水量

全部为一、二建筑

一、二层建筑或二层以上建筑物或全部为二层以上建筑物

<1.0

1

10

10

1.0-2.5

1

10

15

2.5-5.0

2

20

25

5.0-10

2

25

35

10-20

2

 

40

20-30

2

 

55

30-40

2

 

70

40-50

3

 

80

:①人数大于50万的城市,在同一时间内的火灾次数和一次用水量,具体而定。

       ②城市室外消防用水量包括居住区、工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量。

③当工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量。

④高层民用建筑按Q+Q计算。

       ⑤当一个单位内 设有泡沫设备带架水枪、喷洒设备及其它消防冷冻用水设备时,其消防用水量,应按上述设备所需的全部消防用水量加上表3-9室外消防用水量的25%。若Q小于表3-9的用水量,仍按上表中的水量。高层建筑内设有数种灭火器设备时,按其同时开启的消防用水量之和计算。

⑥消防用水和生产、生活用水合用的室外低压给水系统和高压(临时高压)给水系统,当生产、生活用水达到最大用水时(淋浴用水量可按15%计算、浇地、洗刷用水量可不计算在内),仍应确保消防用水量(Q+Q)。

3- 9 城市、居住区室外消防用水量

(万人)

同一时间内的火灾次数次)

一次灭火用水量(L/S

(万人)

同一时间内的火灾次数次)

一次灭火用水量(L/S

1

1

10

50

3

75

2.5

1

15

60

3

85

5

2

25

70

3

85

10

2

35

80

3

95

20

2

45

90

3

95

30

2

55

100

3

100

40

2

65

 

 

 

注:城镇的室外消防用水量应包括居住区、工厂、仓库(或堆场、储罐)和民用建筑的室外消防用水量。当工厂、仓库和

民用建筑的室外消火栓用水量按建筑物的室外消火栓用水量计算,其值不一致时,取大值。

   310  工厂、仓库和民用建筑同时发生火灾次数

名称

基地面积

104m2

附近居住区人数(万人)

同时发生火灾次数

           

工厂

100

1.5

1

按需水量最大的一座建筑物(或堆场、储罐)计算

>1.5

2

工厂、居住区各一次

工厂

>100

不限

2

按需水量最大的两座建筑物(或堆场、储罐)计算

仓库、

民用建筑

不限

不限

1

按需水量最大的一座建筑物(或堆场)计算

注:采矿、选矿等工业企业如各分散基地有单位的消防给水系统时,可分别计算。

 

 

 

311   建筑物的室外消火栓用水量

耐火等级

建筑物名称

和火灾危险性

建筑物体积(m3

1500

15013000

30015000

500120000

2000150000

>50000

一次灭火用水量(l/s

 

 

一、

二级

厂房

甲、乙

丁、戊

10

15

20

25

30

35

10

15

20

25

30

40

10

10

10

15

15

20

库房

甲、乙

丁、戊

15

15

25

25

15

15

25

25

35

45

10

10

10

15

15

20

民用建筑

10

15

15

20

25

30

三级

厂房

或库房

乙、丙

丁、戊

15

10

20

10

30

15

40

20

45

25

民用建筑

10

15

20

25

30

四级

丁、戊类厂房或库房

10

15

20

25

民用建筑

10

15

20

25

注:1.消防用水量应按消防需水量最大的一座建筑物或防火墙间最大的一段计算。

2.耐火等级和生产厂房的火灾危险性,详见《建筑设计防火规范》。

 

 

 

 

 

 

 

 

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