室内消火栓设计问题探究.doc

室内消火栓设计问题探究摘要：随着城市现代化进程的推进，建筑类型愈来愈多，结构日趋复杂，建筑防火难度日益增大。室内消火栓作为建筑消防的关键环节，其系统的完备亦成为重中之重。在深入研习消防规范的基础上，结合实际工作经验，探讨了消防水枪的选取和室内消防用水量的计算，建议根据实际情况确定消防水枪直径，以便计算相应实际室内消火栓用水量。关键词：室内消火栓 消防水枪 室内消防用水量Study on design issue of Fire hydrantAbstract：Along with the advancement of city modernization, the difficulty of building fire protection is increasing，as a growing number of complicated structural buildings are appear. As a key link of building fire protection, fire hydrant must have a complete system. According to the actual work experience combined with in-depth study of code, study on the selection of fire-fighting lance and calculation of indoor fire water consumption was raised. Recommendations was given，that fire-fighting lance diameter should be determined according to the actual situation, thus calculate the actual fire hydrant water consumption.Keywords：Fire hydrant fire-fighting lance indoor fire water consumption前言随着城市现代化进程的推进，建筑物类型愈来愈多，结构日趋复杂，从而导致建筑防火难度日益增大。水作为火灾扑救过程中的主要灭火剂，其供应量的多少将直接影响建筑灭火的成效1。室内消火栓作为消防给水中普遍设置的消防设施，成为消防队员和建筑物内人员进行灭火的重要措施。因此，在设计及施工的过程中，必须严格注意室内消火栓系统的完备。笔者结在深入研习消防规范的基础上，结合实际工作经验，主要就室内消火栓设计的的有关问题进行了探究分析。1、消防水枪选择问题消防给水及消火栓系统技术规范（GB50974-2014）（下文简称消规）中7.4.2.3条中指出“宜配置当量喷嘴直径16mm或19mm的消防水枪，但当消火栓设计流量为2.5L/s时宜配置当量喷嘴直径为11mm或13mm的消防水枪” 1。同时消规中建筑物室内消火栓设计流量表1规定，消火栓设计流量为2.5L/s仅适用于建筑高度为大于21m且小于等于27m的住宅，其余类型建筑室内消火栓设计流量均为5L/s。但对于不同设计流量下，消防水枪直径的选择方法并没有明确说明。全国民用建筑工程设计技术措施给水排水（2009版）（下文简称技措）中7.1.5.2条给出的室内消火栓栓口的最低水压计算公式2为： Hxh=hd+Hq+Hsk=AdLdqxh2+qxh2B+Hsk（1）其中，Hxh消火栓栓口的最低水压（0.010MPa）hd 消防水带的水头损失（0.010MPa）Hq 水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压（0.010MPa）Ad 水带的比阻Ld 水带的长度（m）qxh 水枪喷嘴射出流量（L/s）B 水枪水流特性系数，对应不同水枪直径Hsk消火栓栓口水头损失，宜取0.02MPa查阅技措表7.1.5-1 2可知水带口径65mm的比阻Ad为0.00172，又消规中明确水带长度25m，即原公式变为： Hxh=0.043qxh2+qxh2B+0.02（2）查阅技措表7.1.5-22可知喷嘴直径为13、16、19mm时，B值分别为0.346、0.793、1.577，故在喷嘴直径一定的情况下，公式（2）为Hxh关于qxh的方程。消规中7.4.12.2条中指出“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。”1，即消火栓栓口最小压力已确定，由公式（2）可求出相应水枪直径下的喷嘴射出流量。通过查阅技措表7.1.5-32可得相应条件下充实水柱。综上分析可得在不同水枪直径、不同最低栓口压力条件下水枪喷嘴出流量与对应充实水柱，见下表：消防水枪充实水柱、压力和流量Substantial water column, pressure and flow of fire-fighting lance栓口压力栓口直径0.25MPa0.35MPa流量(L/s)充实水柱(m)流量(L/s)充实水柱(m)13mm2.81316 mm4.19135.031519 mm5.83136.9816注：表中“”表示该项不做考虑前文已提及室内消火栓设计流量2.5L/s仅适用于建筑高度大于21m且小于等于27m的住宅，对应消火栓最低出口压力为0.25Mpa。由表可知，选用13mm消防水枪时，充实水柱为13m，满足10m充实水柱计算要求；但此时计算喷嘴流量为2.8L/s，对应火灾延续时间内的室内消防所需用水量为47.5 m3，严重超出设计储水量（36 m3），造成消防设计储水量无法满足实际消防扑救用水要求，故不建议采用该类型消防水枪。因技措中尚无11mm消防水枪的水流特性系数，无法采用上述方法确定其喷嘴流量及充实水柱，故实际工程必须采用13mm消防水枪时，笔者建议根据实际计算喷嘴流量相应加大设计储水量，以确保消防用水要求。当建筑室内消火栓设计流量为5L/s时，分为两种情况：第一种情况，消火栓栓口动压不小于0.25Mpa。由表可知，选用16mm消防水枪时，充实水柱为13m，流量为4.19L/s，均满足规范要求。选用19mm消防水枪时，充实水柱为13m，满足10m充实水柱计算要求；但此时计算流量为5.83L/s，按最不利条件（火灾延续时间2h，同时使用水枪数8支）考虑，火灾扑救时所需消防用水量超出设计储水量47.8m3，造成实际消防用水储水量无法满足消防扑救用水要求。故此类情况，笔者建议在设计及施工中采用16mm消防水枪。第二种情况，消火栓栓口动压不大于0.35Mpa。由表可知，选用16mm消防水枪时，充实水柱为15m，满足13m充实水柱计算要求；但流量为5.03L/s，按最不利条件考虑（火灾延续时间3h，同时使用水枪数8支），火灾扑救时所需用水量超出设计储水量（432 m3）2.64m3，超过数量相对较小，可忽略不计。选用19mm消防水枪时，充实水柱为16m，满足13m充实水柱计算要求；但流量为6.98L/s，最不利条件下超出室内设计储水量较大（171.1 m3），造成实际消防用水储水量无法满足消防扑救用水要求。故此类情况，笔者建议在设计及施工中采用16mm消防水枪。综上分析可知，在实际设计及施工时，当建筑室内消火栓设计流量为2.5L/S时，笔者认为若采用13mm消防水枪，建议相应加大设计储水量；当建筑消火栓设计流量为5L/S时，建议采用16mm消防水枪。2、室内消火栓用水量消规中指出室内消火栓用水量Q为室内消火栓设计流量q与火灾延续时间t的乘积”，并根据不同的建筑类型给出了不同的q和t，以便设计人员计算出室内消火栓用水量。笔者发现，规范中给出的q值为最不利点时着火时的消火栓设计流量，而并非室内任何位置着火时的设计流量，即相应的室内消火栓用水量是最不利点发生火灾时的消防用水量。 由规范可知q= qxh*n，其中n（同时使用水枪数量）根据不同建筑类型为不同定值，故q取决于着火点消火栓水枪实际喷嘴流量qxh。由公式（2）讨论可知，qxh的大小取决于栓口实际动压和水枪直径，而对于水枪直径选择，前文已分析定论，故在此基础上分析不同栓口实际动压下，qxh的实际取值。对于栓口实际动压的选取，消规7.4.12.1条中指出“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” 1，条文解释为“水枪反作用力如果大于200N，一名消防队员难以掌握扑救。DN65消火栓口水压如果大于0.50MPa，水枪反作用力将大于220N，故消火栓栓口动压力不应大于0.50MPa” 1。因此实际设计中以0.50MPa为节点，当消火栓口水压大于0.50MPa时设置减压稳压消火栓，不大于则不予考虑，即消火栓栓口动压大小介于0.35MPa（或0.25MPa）和0.50MPa之间。鉴于消火栓口最低工作压力前文已分析，此处仅讨论消火栓栓口动压为0.50MPa时室内设计流量及室内消火栓用水量的情况。以一类高层展览楼为例，选用水枪直径16mm，栓口动压为0.50MPa时，消火栓水枪实际喷流量qxh=6.06L/s，室内消火栓设计流量为q= qxh*n=6.06*8=48.5 L/s，室内消火栓所需用水量为Q=q*t=48.5*3.6*3=523.8m3，比规范规定的设计储水量（432 m3）超出了91.8 m3，造成实际消防用水储水量无法满足消防扑救用水要求。针对以上情况，笔者认为有两种方法可以解决以上情况：第一种，合理设置减压稳压消火栓，确保建筑物任一点处消防水枪喷射出流量与设计值相差较小；第二种，根据实际设置减压稳压消火栓情况，合理计算实际最大消防用水量确定消防水池容积。两种方法各有其利弊，实际设计时应当根据综合造价情况对比来确定选用哪