室内消火栓保护半径的设计计算

室内消火栓保护半径的设计计算

摘要：通常消火栓水枪的充实水柱及消火栓保护半径计算公式多以水枪上倾角为45°来考虑，这种做法有一定的局限性，不能充分发挥消火栓充实水柱的作用。本文提出充实水柱可以大于规范要求的最小充实水柱，减少消火栓的设置数量。在满足消防安全的前提下，从充实水柱的选择范围角度对消火栓保护半径的计算方法提出了新的看法。

章编号：1009-2455（2000）06-0051-02

前言

有关技术书刊中推荐的消火栓水枪的充实水柱及消火栓保护半径公式大多是以水枪上倾角45°来考虑的，但在实际设计中，45°倾角的情况是很少的。《中国给水排水》1999年第10期刊登了《关于消火栓保护半径的计算》一文，对此问题做出了一定的论述，但篇尾仍然推荐当建筑物所需的最小充实水柱大于规范要求时，上倾角按45°考虑的公式，笔者认为值得探讨。

1 两种消火栓保护半径的计算公式

1.1 推荐的水枪上倾角为45°的消火栓保护半径计算公式

R=Ld+Ls=Ld+0.71Sk (1)

式中 R——消火栓保护半径，m；

Ld——水龙带敷设长度，m,一般取20m，考虑到水龙带的转弯曲折应为水龙带长度乘以折减系数0.8；

Ls——水枪充实水柱在平面的上的投影长度，m；

Sk——水枪充实水柱的长度，m。

1.2 合理的消火栓保护半径公式

R=Ld+Ls=Ld+[(S k2-(H1-1)2]1/2

(2)

以上两公式可以从水枪充实水柱图见图1推导得出。

1.3 水枪充实水柱计算公式

S K=(H1-H2)/sinα(3)

式中H2--水枪喷嘴离地面的高度，m，一般取1m；

α--水枪上倾角，度。

由此公式(3)看出：充实水柱、层高、上倾角三者密切关联。对于给定的某一建筑物来说，层高一定，上倾角和充实水柱为一一对应关系，其大小可根据建筑物内部布置情况灵活选定，上倾角45°只是其中一种情况。所有设计中上倾角皆取45°是不合理的。角度过大会加大消防人员消防时操作难度，因此需加以限制，一般规定不大于45°。下面从规范的要求进一步讨论此问题。

2 规范要求的最小充实水柱

从不同类型建筑物安全角度出发，规范规定了不同类型的建筑物的最小充实水柱。在消防设计规范中规定：一般多层建筑室内消火栓水枪充实水柱长度不应小于7m；甲、乙类厂房、超过六层的民用建筑、超过四层的厂房和库房内消火栓的充实水柱长度不应小于10m；建筑高度小于100m的高层民用建筑消火栓充实水柱不应小于10m；高层工业建筑、高架库房内消火栓的充实水柱长度不应小于13m。

3 规范允许的最大充实水柱

水枪造成一定的充实水柱需一定的消火栓栓口水压，消火栓栓口压力愈大，消火栓水枪的充实水柱愈大，在消防规范中规定：消火栓栓口处的出水压力超过0.5MPa时，应有减压措

施。由此可见当消火栓栓口压力取0.5MPa水柱时，可对应满足规范要求的一个最大消火栓水枪的充实水柱。

有关计算公式：

3.1 室内消火栓栓口水压计算公式[1]

H xh=h d+h0=Ad.Ld.qx2h+h g+h0 (4)

H xh——消火栓栓口所需水压，mH2O；

h d——消防水龙带的水头损失，mH2O；

hg——水枪喷嘴要求压力，mH2O；

A d——消防水龙带比阻，见表1；

q xh——消防水龙带通过流量，其值等于水枪出流量，L/s；

h0——水枪损失，mH2O,一般取1.0mH2O；

3.2 直流水枪技术特性关系式：

qx2h=B.hg (5)

式中 B——水流特性系数，见表2；

3.3 由（4）和（5）可得以下关系式

H xh-h0=h d+h g=(A d.L d.B+1)h g (6)

3.4 根据以上公式和直流水枪技术特性[4]当水枪在消火栓栓口压力为0.5MPa时，计算水枪喷嘴压力及充实水柱，见表3所示。

4 消火栓充实水柱的选定

对于一个给定的建筑物，从某种程度上说，消火栓布置其实也是一个充实水柱在规范允许范围内的选定过程。为便于消火栓的布置和减少消火栓的数量，只要不因为充实水柱过大影响到消火栓系统的分区及消防泵负荷过大，可尽量取消火栓水枪充实水柱较大值。

5 确定消火栓的保护半径公式

当α取45°时，由公式（3）可得

H1=S k×Sin45°+1 (7)

根据公式(7)可计算出当上倾角为45°时，规范界定充实水柱对应的建筑物层高见表4。

表4 规范界定充实水柱对应的建筑特层高充实水柱/m 7 10 13

界定层高/m 6 8 10

当建筑物的实际层高小于表4的界定层高时，S k至少采用规范要求值。此时若要充分利用充实水柱，上倾角肯定小于45°，在《关于消火栓保护半径的计算》一文中已充分论述，本文不再赘述。

当建筑物的实际层高大于等于表4的界定层高时，S k在规范允许的范围内的选定范围很宽，例如：某一民用多层建筑物一楼层高为8m大空间，根据规范要求，采用长20m的65mm

麻织水带和QZ19水枪，取上倾角为45°时S k＝(8-1)/sin45°＝9.9m，即充实水柱S k可在9.9m～18.2m之间选择当Sk=9.9m时 R=Ld+0.71Sk=27.0m

当Sk=15m时

R=Ld+Ls=Ld+[(S k2-(H-1)2]1/2

=20+[152-(8-1)2]1/2=34m

当Sk=18m时

R=Ld+Ls=Ld+[(S k2-(H-1)2]1/2

=20+[182-(8-1)2]1/2=36.6m

由此可见，无论充实水柱是否大于规范所规定的最小充实水柱，消火栓的保护半径都按 R＝L d+[S k2-(H1-1)2]0.5比较合理。只有这样，才能充分发挥消火栓充实水柱的作用，减少消火栓的数量，使消防设计既安全又经济。