室内消火栓的有效保护距离探讨

张 稳

上海铧曦房地产开发有限公司 上海 200120

正文：

前言

目前，随着我国国民经济的发展，建筑市场活跃，各式各样的建筑层数不穷，内部功能结构也更加复杂，由此，建筑的防火更须谨慎，采取的措施更加多样化，而这必然要求对于建筑设计人员更加谨慎细心，更好的理解规范，把握设计的原则。对于火灾，最有效最直接的救火方式就是室内消火栓与喷淋系统，本文通过数学理论分析等，对室内消火栓灭火系统中规范未详细论证的消火栓保护距离问题，进行深入探讨分析。

1 规范相关规定及一般要求

消防给水及消火栓系统技术规范中规定：

7．4．12 室内消火栓栓口压力和消防水枪充实水柱，应符合下列规定：

1 消火栓栓口动压力不应大于0.50MPa；当大于0.70MPa时必须设置减压装置；

2 高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过8m的民用建筑等场所，消火栓栓口动压不应小于0.35MPa，且消防水枪充实水柱应按13m计算；其他场所，消火栓栓口动压不应小于0.25MPa，且消防水枪充实水柱应按10m计算。

故可看出，规范中关于消火栓距离水压等的不同要求进行归纳，新的规范要求的消防水枪的充实水柱分为2种基本类型，临界值分别为10m、13m。

2消火栓保护距离的计算公式：

室内消火栓的保护距离按照此公式计算：

此公式中，若计算出消火栓的保护半径需要知道三个相关量，而水带的长度、折减系数都有比较明确的值。而不明确的就是h--水枪倾斜时的水平投影。它的计算值和水枪出水口的水压、水流量、水枪喷射时倾斜角、楼层高度均有关系，通过限定变量，对变量因子进行定量分析，来讨论不同情况下的值。

3消火栓口压力与充实水柱的计算：

此公式中只需确定Hq、Hd的值，则可确定消火栓口的水压---Hxh。所以对这两个值分别进行分析求解。

水带的损失--Hd的计算按照此公式：

麻织取系数：0.00430 衬胶取系数：0.00712 。

考虑空气阻力推导出

水枪喷嘴压力Hq与射流量qxh之间的关系可用下列公式计算：

B：水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，可查表如下：

水枪喷射直径B（mm）： 19mm ，B= 1.577

4消火栓保护距离影响因素的探讨

取单位质量的水元作为研究对象，计算其从水枪嘴喷射后的喷射轨迹。

分别求出充实水柱分别为10、13m时的喷口平均流速：15.84m/s，19.36m/s 。

结合公式9、 10、11，得出表格如下：

?

由于灭火喷射距离受到建筑高度的限制，因此讨论三个常见层高，分别为3.0m，4.0m，5.0m 。由于手持水枪，距离地面大约为1m，为从距地面1m处算起的高度，即分别取2.0m，3.0m，4.0m 。水枪喷射角度，常用的为45°-- 60°，在此分析45°和60°两种情况，其他情况可以参照这两种情况进行适当选取。当水枪碰到最顶部时候，水柱的水平喷射距离,即为水枪充实水柱倾斜时的水平投影。

根据公式1、公式9、公式10推导出充实水柱、喷射角度、水平喷射距离、消火栓保护距离如下表。（其中公式1中的弯曲折减系数取0.9）

当使用19mm口径水枪、水带长25m ：

?

由以上表格数据可得，消火栓的保护距离受层高、水枪的喷射角度、充实水柱的大小（即压力）影响。

下面列出理想状态下，不同角度喷射时，两种不同充实水柱的喷射轨迹图。

水枪45°喷射不同充实水柱的喷射轨迹图

水枪60°喷射不同充实水柱的喷射轨迹图

根据表格数据与喷射轨迹的定量、定性分析，可以得出以下结论：

1、当层高一定、喷射角度一定时，消火栓保护距离随着充实水柱的增大而减小。

2、当层高一定，充实水柱一定时，消火栓保护距离随水枪与水平夹角角度增大而减小。

3、当喷射角度一定，充实水柱一定时，消火栓保护距离随层高的增大而增大。按照设计中常选用的25m长水带、19mm水枪喷口的消火栓计，其保护距离，约从24.7m到27.4m不等。理论中，要根据规范中规定的充实水柱的大小，考虑灭火时消防队员的安全和扑灭效果而采用的水枪喷射角度，还有建筑物的层高等限制因素，来确定消火栓的保护半径。设计时往往只是粗略的选用保护距离，往往忽略层高等的影响。在此，笔者理想状态下计算了各种因素下的消火栓保护半径，分析确定消火栓保护距离的三种影响因素。设计时，可以适当留有一些余量，适当选用消火栓灭火距离，以达到合理配置消火栓的目的。