室內消火栓保護半徑計算公式的選擇*

傅 斌

(重慶大學 城市建設與環(huán)境工程學院，重慶 400045)

城市管理水平體現著一個國家管理的先進程度，而消防作為城市公共安全和公眾服務在各個時期都是城市管理的重中之重，從我國國情來看更是這樣[1]。在建筑消防滅火系統(tǒng)中，室內消火栓系統(tǒng)是目前建筑主要的消防設備。對于室內消火栓系統(tǒng)設計，國家現行有關消防規(guī)范作了若干規(guī)定，但在實際工程設計中尚存在較多定性、不定量的問題，給工程設計與審查帶來較多不確定因素。在工程設計中，消火栓的設置需要根據建筑物的實際情況，既要滿足有效滅火的要求，又要減少消防立管，節(jié)省安裝投資。因此，有必要對室內消火栓保護半徑計算公式的選擇進行分析探討，以便更好地在工程實際中應用。

1 計算原理

1.1 基本概念

(1) 水槍充實水柱長度。水槍射流在直徑為26～38 mm圓斷面內、包含全部水量75%～90%的密實水柱長度稱為水槍充實水柱長度[2]。

(2) 水槍充實水柱長度幾乎與傾角無關，在計算時水槍充實水柱長度與充實水柱高度可視為相等[3]。

(3) 水槍充實水柱所及之處均為有效滅火點。水槍充實水柱見圖1。

圖1 水槍充實水柱

1.2 消防規(guī)范相關規(guī)定

(1) 《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016-2006 第8.4.3條第7款規(guī)定：室內消火栓的布置應保證每一個防火分區(qū)同層有兩支水槍的充實水柱同時到達任何部位。建筑高度小于等于24.0 m且體積小于等于5 000 m3的多層倉庫，可采用1支水槍充實水柱到達室內任何部位。水槍的充實水柱應經計算確定，甲、乙類廠房、層數超過6層的公共建筑和層數超過4層的廠房(倉庫)，不應小于10.0 m；高層廠房(倉庫)、高架倉庫和體積大于25 000 m3的商店、體育館、影劇院、會堂、展覽建筑，車站、碼頭、機場建筑等，不應小于13.0 m；其它建筑，不宜小于7.0 m[4]；

(2) 《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB 50045-95 第7.4.6.2條規(guī)定：消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定，且建筑高度不超過100 m的高層建筑不應小于10.0 m；建筑高度超過100 m的高層建筑不應小于13.0 m[5]。

1.3 兩種消火栓保護半徑的計算公式

1.3.1 推薦的水槍上傾角為45°的消火栓保護半徑計算公式

R=Ld+Ls=Ld+0.71Sk

(1)

式(1)中R為消火栓保護半徑(m)；Ld為水龍帶敷設長度(m)，一般取20 m，考慮到水龍帶的轉彎曲折應為水龍帶長度乘以折減系數0.8～0.9；Ls為水槍充實水柱在平面上的投影長度(m)；Sk為水槍充實水柱的長度(m)。

1.3.2 合理的消火栓保護半徑公式

(2)

式(2)中H1為室內最高著火點離地面的高度或被保護建筑物的層高(m)；H2為水槍噴嘴離地面的高度(m)，一般取1 m。

1.3.3 水槍充實水柱計算公式

Sk=(H1-H2)/sinα

(3)

式(3)中α為水槍上傾角(°)，α一般取45°。

由式(3)看出：水槍充實水柱、層高、上傾角三者密切關聯。對于給定的某一建筑物來說，層高一定，上傾角和充實水柱為一一對應關系，其大小可根據建筑物內部布置情況靈活選定，上傾角45°只是其中一種情況。所有設計中上傾角皆取45°是不合理的。角度過大會加大消防人員消防時操作難度，因此需加以限制，一般規(guī)定不大于45°[6]。

2 案例分析

一般情況下，充實水柱長度要求不小于10 m者居多，取Sk=10 m，α=45°，則：H1=Sk·sin 45°+H2=10×sin 45°+1=8 m。

由上可知，如要在水槍仰角為45°的情況下充分發(fā)揮水槍的充實水柱，建筑物的層高要達到8 m，這在實際情況中是很少的。一般常見的建筑物如住宅，層高一般不超過3 m，辦公樓、賓館、醫(yī)院、學校等公用建筑，層高一般在3.6 m左右[7]。按水槍仰角為45°計算，則：

前者所需充實水柱長度：Sk=(H1-H2)/sin 45°= (3-1)/sin 45°=2.8 m

后者所需充實水柱長度：Sk=(H1-H2)/sin 45°=(3.6-1)/sin 45°=3.7 m

假設一公用建筑層高為4 m，規(guī)范規(guī)定其最小充實水柱長度為10 m，水龍帶長度為20 m，則：

按式(3)計算，所需充實水柱長度為：Sk=(H1-H2)/sinα=(4-1)/sin 45°=4.2 m<10 m

按式(1)計算，R1=Ld+Ls=Ld+0.71Sk=20×0.8+0.71×4.2=19m

R1

由此可見，當建筑物所需的充實水柱小于規(guī)范所規(guī)定的最小充實水柱時，按水槍仰角45°計算消火栓保護半徑，除了不能充分發(fā)揮消火栓充實水柱的作用、浪費能量、提高泵的造價外，同時又增加了消火栓的數量，同樣提高了工程造價，致使消防設計不能做到經濟、合理[7]。

再假設一公用建筑層高為9m，規(guī)范規(guī)定其最小充實水柱長度為10m，水龍帶長度為20m，則：

按式(3)計算，所需充實水柱長度為：Sk=(H1-H2)/sinα=(9-1)/sin45°=11.3m>10m

按式(1)計算，R1=Ld+Ls=Ld+0.71Sk=20×0.8+0.71×11.3=24m

R1>R2，為了充分發(fā)揮消火栓充實水柱的作用，取R1為宜。

由此可見，當建筑物所需的充實水柱大于規(guī)范所規(guī)定的最小充實水柱時，按水槍仰角45°計算消火栓保護半徑，能充分發(fā)揮消火栓充實水柱的作用，減少消火栓的數量，降低工程造價，使消防設計做到既經濟又合理。

3 結 語

參考文獻：

[1] 楊藝，青宏虹. 城市消防預警系統(tǒng)的系統(tǒng)構成[J]. 重慶工商大學學報：自然科學版，2005(4)：368-372

[2] 王增長. 建筑給水排水工程[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

[3] 給水排水設計手冊：第2冊[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001

[4] GB 50016-2006 建筑設計防火規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2006

[5] GB 50045-95高層民用建筑設計防火規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2005

[6] 孟相民. 室內消火栓保護半徑的設計計算[J]. 工業(yè)用水與廢水， 2000，31(6)：51-52

[7] 楊印勝，呂海娥. 關于消火栓保護半徑的計算[J]. 中國給水排水, 1999，15(10)：24-25