一、自动喷水系统水力计算

设计规范：《自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2017》（使用Google Chrome 打开，使用Ctrl+F搜索）

1、设计计算步骤

1. 确定保护对象的性质、划分危险等级和选择系统；
2. 确定作用面积和喷水强度；
3. 确定喷头的形式和保护面积；
4. 确定作用面积内的喷头数；
5. 确定作用面积的形状；
6. 确定最不利点喷头的压力和流量；
7. 计算第一根配水支管上各喷头流量、支管各管段的水头损失,以及支管流量和压力,并计算出相同支管的流量系数；
8. 根据支管流量系数计算出配水干管各支管的流量和各管段的流量、水头损失;并计算出作用面积内的流量、压力和作用面积流量系数。
9. 计算系统供水压力或水泵扬程(包括水泵的选择等)；
10. 确定系统水源和滅压措施。

2、水力计算公式

（1）、系统的设计流量,应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定：

$Q_s=\frac{1}{60}·\sum_{i=1}^nq_i$

式中：

• $Q_s$：系统设计流量（L/s）；
• $q_i$：最不利点处作用面积内各喷头节点的流量(L/min)；
• $n$：最不利点处作用面积内的喷头数量。

（2）、作用面积内喷头数确定：

$N=\frac{A}{A_s}$

式中：

• $N$：作用面积内喷头数量(个)；
• $A$：相应危险等级作用面积（$M^2$）
• $A_s$：喷头保护面积（$M^2$）

注：系统最不利点处洒水喷头的工作压力不应低于0．05MPa。

3、作用面积形状确定

水力计算选择最不利点处作用面积宣为矩形,其长边应平行于配水支管,其长度不宣小于作用面积平方根的1.2倍。

①、作用面积长边计算：$L_{min}=1.2·\sqrt {A}$

式中：

• $L_{min}$：作用面积长边的最小长度（M）；
• $A$：作用面积（$M^2$）。

②、作用面积短边计算：$B=\frac{A}{L}$

式中：

• $A$：作用面积的短边（M）

根据以上两个公式,计算出作用面积的长宽,再根据喷头的保护面积的长宽确定系统设计作用面积,作用面积应是喷头保护面积的整数,并且大于规范规定的设计作用面积。

③、管网水力计算

喷头的出流量可根据保护面积和喷水强度,以及喷头作用压力求出。

a、根据保护面积和喷水强度求喷头的出流量公式：$q=D×A_s$

式中：

$q$：喷头的出流量（L/min）；

$D$：相应危险等级的设计喷水强度（$L/(min・M^2）$）

$A_s$：喷头的保护面积($m^2$)

根据“喷规”附录A(P39)确定建筑物危险等级,查“喷规”5.0.1条表5.0.1、5.0.1A及5.0.10条表5.0.10确定喷水强度D和单个喷头保护的面积A,确定喷头的出流量和最不利喷头的压力。

b、根据喷头作用压力求喷头的出流量公式：$q=k\sqrt {10P}$（简单暴力）

式中：

• q：喷头的出流量(L/min)；
• k：喷头的流量系数；
• P：喷头出口处的压力(MPa)

④、沿程水头损失和局部水头损失

沿程水头损失计算公式：

$h=i·L$；$i=0.0000107·\frac{v^2}{d·j^{1.3}}$（$v=\frac{4q}{D^2·\pi}$）

式中：

• h：沿程水头损失(MPa)；
• i：管道单位长度的水头损失（MPa/m）；
• L：管道长度(m)。
• $d_j$：管道(渠)的计算内径(m),取值应按管内径减1mm确定；
• v：管内水的平均流速(m/s)。必要时可超过5m/s,不应大于10m/s。

局部水头损失的计算：$h_局=i·L_当$

式中：

• $h_局$：局部水头损失(MPa)；
• $i$：同管径同流量下的水力阻力系数；
• $L_当$：管件的当量长度(m)。

各种管件和阀门的当量长度见表。

• 过滤器当量长度的取值，由生产厂提供；
• 当异径接头的出口直径不变而入口直径提高1级时，其当量长度应增大0．5倍；提高2级或2级以上时，其当量长度应增大1．0倍；
• 当采用铜管或不锈钢管时，当量长度应乘以系数1．33；当采用涂覆钢管、氯化聚氯乙烯(PVC-C)管时，当量长度应乘以系数1．51。

系统设计流量的计算,应保证任意作用面积内的平均喷水强度不低于表7.2.13-1和表7.2.13-3\~表7.2.13-10的规定值。最不利点处作用面积内任意4只喷头围合范围内的平均喷水强度,轻危险级、中危险级不应低于表7.2.13-1规定的85%;严重危险级和仓库危险级不应低于表7.2.13-1和表7.2.13-3~表7.2.13-10的规定值。

轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa。

建筑内设有不同类型的系统或有不同危险等级的场所时,系统的设计流量,应按其设计流量的最大值确定。

案例计算

步骤：

1. 确定建筑物危险等级，查出设计作用面积与喷水强度。
2. 确定边长（注意取整）。
3. 确定喷头间距。
4. 确定喷头个数（取整）。
5. 确定喷头实际设计长、宽，同时确定作用面积内支管数量。
6. 复合计算面积（若面积小于规范要求，需要增补喷头）。
7. 计算实际作用面积。

三、总结

（1）、査《建筑设计防火规范 GB 50016-2014（2018年版）》8.3 自动灭火系统，确定设置场所及设置系统；

（2）、查《自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2017》附录A，判断危险等级；

（3）、根据《自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2017》“5 基本设计参数”，确定喷水强度、作用面积（注意作用面积或喷水强度是否需要乘上1.3倍？）、火灾延续时间；

5．0．16 除本规范另有规定外，自动喷水灭火系统的持续喷水时间应按火灾延续时间不小于1h确定。

（4）、根据《喷规》“7喷头布置”布置喷头(水平、竖向、障碍物)；

（5）、根据《喷规》8管道”连接支管、配水管、干管,初定管径；

（6）、根据《喷规》“9水力计算”计算设计流量、压力,校核喷水强度；

• 确定最不利点处喷头；
• 确定最不利作用面积（摆放形式）；
• 确定计算管路；
• 从最不利点开始计算喷头流量、设计流量、入口压力；
• 校核喷水强度；
• 系统设计流量。

具体步骤：

根据最不利点喷头作用压力求喷头的出流量公式：$q=k\sqrt {10P}$（简单暴力）

式中：

• q：喷头的出流量(L/min)；
• k：喷头的流量系数（标准喷头K80）；
• P：喷头出口处的压力(MPa)；

系统的设计流量，应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定：

$Q_s=\frac{1}{60}·\sum_{i=1}^nq_i$

式中：

• $Q_s$：系统设计流量（L/s）；
• $q_i$：最不利点处作用面积内各喷头节点的流量(L/min)；
• $n$：最不利点处作用面积内的喷头数量。

循环计算出每个喷头的流量（流量 ——> 流速与管径 ——> 沿程水头损失+局部水头损失 ——> 压力）

9．2．1 管道内的水流速度宜采用经济流速，必要时可超过5m／s，但不应大于10m／s。

喷水只有在作用面积内喷水，计算同最不利管段超出作用面积后的管径不变。

作用面积内的不同支管合并后计算采用特性系数法。$K_z=\frac{q_z}{\sqrt{10 \cdot P}}$

$\frac{q_1}{q_2}=\sqrt{\frac{P_1}{P_2}}$

（7）、根据《喷规》“9.3减压措施”减压,完成设计；

（8）、其他要求