9.2 管道水力计算

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。
9.2.2 每米管道的水头损失应按下式计算：

    式中 i——每米管道的水头损失(MPa/m)；
         V——管道内水的平均流速(m/s)；
         d_j——管道的计算内径(m)，取值应按管道的内径减1mm确定。
9.2.3 管道的局部水头损失，宜采用当量长度法计算。当量长度表见本规范附录C。
9.2.4 水泵扬程或系统入口的供水压力应按下式计算：

      

    式中 H —— 水泵扬程或系统入口的供水压力(MPa)；
         Σ_h—— 管道沿程和局部水头损失的累计值(MPa)，湿式报警阀取值0.04MPa或按检测数据确定、水流指示器取值0.02MPa、雨淋阀取值0.07MPa；
         P_o——最不利点处喷头的工作压力(MPa)；
         Z——最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高程差，当系统入口管或消防水池最低水位高于最不利点处喷头时，Z应取负值(MPa)。
 

9.2 管道水力计算
 
9.2.1 采用经济流速是给水系统设计的基础要素，本条在原规范第7.1.3条基础上调整为宜采用经济流速，必要时可采用较高流速的规定。采用较高的管道流速，不利于均衡系统管道的水力特性并加大能耗；为降低管道摩阻而放大管径、采用低流速的后果，将导致管道重量的增加，使设计的经济性能降低。
    原规范中关于“管道内水流速度可以超过5m/s，但不应大于10m/s”的规定，是参考下述资料提出的：
    我国《给排水设计手册》(第三册)建议，管内水的平均流速，钢管允许不大于5m/s；铸铁管为3m/s；
    原苏联规范中规定，管径超过40mm的管内水流速度，在钢管中不应超过10m/s，在铸铁管中不应超过3～5m/s；
    德国规范规定，必须保证在报警阀与喷头之间的管道内，水流速度不超过10m/s，在组件配件内不超过5m/s。
9.2.2 自动喷水灭火系统管道沿程水头损失的计算，国内外采用的公式有以下几种：
    我国现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001采用原《建筑给水排水设计规范》GBJ 15-88的公式：

         

或

             

    式中  d_j—— 管道计算内径(m)。
    该公式的管道摩阻系数按旧钢管计算，并要求管道内水的平均流速，符合V≥1.2m/s的条件。
    我国原兵器工业部五院对计算雨淋系统管道水头损失采用的公式：

             

    上式中的粗糙系数n值，考虑平时管道内没有水流，采用n=0.0106(生活给水管的n值采用0.012)。
    公式(5)可换算成：

           

    原苏联《自动喷水系统规范》采用公式(5)，但n值采用0.010，可换算成：

    英、美、日、德等国的自动喷水灭火系统规范，采用Hazen-Williams(海登—威廉)公式：

          (8)

    式中  C——管道材质系数，铸铁管C=100，钢管C=120。
    美国工业防火手册规定：当自动喷水灭火系统的管道采用钢管或镀锌钢管时，管径为2in或以下时C=100；大于2in时C=120。
    日本资料介绍：
    当管径大于50mm，管道内平均流速大于1.5m/s时采用Hazen-Williams公式。其中C值：干式系统的钢管C=100，湿式系统的钢管C=120，铸铁管C=100。
    对管径为50mm及以下者，水头损失按Weston公式计算：

      (9)

    上式适用于铜管等相当光滑管道，旧钢管的水头损失按上式增加30%。
    选择上述公式计算的水头损失值见表14。
    式中i —— 每米管道水头损失(mH₂O/m)；
        Q —— 流量(L/min)；
        V —— 流速(m/s)；
        g —— 重力加速度
        d —— 管道内径。

    从上表可见，由于各公式本身的局限性或某些缺陷，使计算结果相差较大。其中按我国采用公式计算出的水头损失最高。
    考虑下述因素，仍沿用原规范采用的计算公式。
    1 自动喷水灭火系统与室内给水系统管道水力计算公式的一致性；
    2 目前我国尚无自动喷水灭火系统管道水头损失实测资料；
    3 据《美国工业防火手册》介绍：“经过实测，自动喷水系统管道在使用20～25年后，其水头损失接近设计值”。
9.2.3 局部水头损失的计算，英、美、日、德等国规范均采用当量长度法。原规范规定：自动喷水系统管道的局部水头损失，可按沿程水头损失的20%计算。为与国际惯例保持一致，本规范此次修订改为规定采用当量长度法计算。由于我国缺乏实验数据，故仍采用原规范条文说明中推荐的数据。
    美国标准的规定见表15。
    日本、德国规范的当量长度表与表14相同。表14中的数据是按管道材质系数C＝120计算，当C＝100时，需乘以修正系数0.713。
9.2.4 本条规定了水泵扬程或系统入口供水压力的计算方法。计算中对报警阀、水流指示器局部水头损失的取值，按照相关的现行标准作了规定，其中湿式报警阀局部水头损失的取值，随产品标准修订后的要求进行了修改。要求生产厂在产品样本中说明此项指标是否符合现行标准的规定，当不符合时，要求提出相应的数据。