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刍议消火栓保护半径

发布于：2022-05-11 09:48:11 来自：给排水工程/建筑消防给水 [复制转发]

个人浅见，一家之言，仅供参考！

经常会看到一些关于消火栓保护半径的讨论，很多讨论中将消火栓的保护半径视为定值，非A即B，保护半径计算，似乎变得模糊，从而沦为了一个经验值，个人试就消火栓保护半径问题做进一步探讨，期待明确以下几个问题：

-1 消火栓保护半径计算方法。（方法）

-2 充实水柱计算倾角的确定。（理论）

-3 增加消火栓保护半径的途径。（目的）

1. 消火栓保护半径计算方法

公式

消火栓保护半径计算方法见《消水规》10.2.1条-公式10.2.1，如下：

式中：R0——消火栓保护半径（m）；

k3——消防水带弯曲折减系数，宜根据消防水带转弯数量取0.8~0.9；

Ld——消防水带长度（m）；

Ls——水枪充实水柱长度在平面上的投影长度。 按水枪倾角45°时计算，取0.71Sk（m） ；

Sk——水枪充实水柱长度，按本规范第7.4.12条第2款和第7.4.16第2款的规定取值（m）。

分析

从上述公式可以看出，消火栓的保护半径由3个因素共同决定，即：

1）折减系数k3；2）水带长度Ld；3）水枪充实水柱长度Sk。

折减系数 k3

65mm直径的水龙带转弯半径为1m，火灾时从消火栓到起火地点，建筑物可能有很多转弯，造成水龙带无法按直线敷设，转弯越多，造成的敷设距离越短，因此 宜根据转弯数量来确定折减系数 ，规定可取0.8~0.9。

消火栓口离地面高度为1.1m，设消防人员操作消火栓时，水枪高度也为1.1m，直线拉伸时，水带贴地面敷设，设消火栓处及消防人员操作处水带竖向倾角为45°，则可知，25m长的水带，在此常规情形下的敷设长度如下图所示：

由上图可计算，在“0转弯”-即直线敷设的情况下，折减系数约为0.96。

敷设过程中通常存在转角，通常单个转角小于或等于90°，设单个转弯均为90°，65mm水带转弯半径为1m，如下图所示：

则转弯90°的水带长度损失为：3.564-2.829=0.735m。

则单个弯头损失长度约为0.735m，根据转弯数量计算水带敷设长度及折减系数，可得下表：

规范规定折减系数取值范围为0.8~0.9，另，根据上表，个人建议：

a.当转弯数量n≤2时，折减系数可取0.9；

例如：消火栓设置于走道，房间内再无分隔时，或即便存在分隔，房间内敷设时水带无需转弯，适用于该折减系数。

b.当转弯数量n≥3时，考虑转弯数较多，实际情况复杂，可能存在不确定的障碍，折减系数宜根据具体情况取0.8~0.85。

水带长度Ld

《消水规》7.4.2-2：室内消火栓配置的消防水带长度不宜超过25m。

消火栓箱产品标准-《消火栓箱》GB/T 14561-2019第5.9.3.2条规定： 消火栓箱内配置的消防水带的长度应为20m或25m 。

结合2个条款可知：消火栓箱内配置的单根消防水带长度不应超过25m。通常一处仅设置1根消防水带，水带长度宜取25m。

水枪充实水柱长度Sk

水枪充实水柱长度，按《消水规》第7.4.12条第2款取值，即：

建筑物类别	充实水柱长度
高层建筑、厂房、仓库室内净高大于8m的民用建筑	13m
其他场所	10m

注: 该条款用词为“应按**m计”，个人觉得有失严谨，在某些高大空间中需要通过放大栓口压力来满足更高的保护高度及更大的保护半径，栓口压力规范用词为“ 不应小于 ”，此处应相同。

其他

在考虑以上内容后，还应特别注意的一个点是： 水枪喷射的水柱不能拐 弯。故，在考虑消火栓是否能保护到相应位置时，应考虑水带是否能够拉到该房间内。

例如：根据上述推论，当折减系数取0.8时，在满足保护半径的情况下，还应满足消火栓口至该房间的最近行走距离不大于20m（25m*0.8）。

2. 充实水柱计算倾角的确定

疑问探讨

目前很多解读-包括《消水规-实施指南》及部分论文，在计算消火栓保护半径时，将楼层层高纳入了计算公式中，将计算倾角45°和具体楼层层高进行了结合，将消火栓保护半径计算公式进行了演化。

这些解读认为在特定的楼层层高下，充实水柱在地面的投影长度受楼层层高的限制，进而无法直接按0.71Sk进行考虑，个人觉得这个想法的根本问题在于：把规范规定的计算倾角45°等同于实际使用能保证充实水柱的必须倾角。

从规范角度来说， 规范中的计算公式中并未包含楼层层高，随意修改规范公式，并未尊重规范的权威性，在某种程度上，并不合规 。将楼层层高纳入后，很多时候，将明显减小消火栓保护半径，导致消火栓数量增多、投资加大。

那么从合理性角度，按规范公式计算，是否存在弊病呢？在实际使用场景下，是否需要按45°倾角喷射，如果不按该角度，会对充实水柱长度造成什么样的影响？下文继续探讨。

充实水柱长度与水枪倾角

根据朱吕通先生编著的《消防给水》一书，充实水柱与倾角α及分散水柱边界线关系如下图所示：

水枪充实水柱长度随着喷嘴与水平面成的角度不同，充实水柱作用长度也不相同，设倾角为α时的充实水柱长度为Rα，则其计算公式如下：

Rα=fR’

式中：

f-喷嘴与水平面成α角时的充实水柱长度，与喷嘴与水平面成30度时的充实水柱长度的比值，如下表；

R'-喷嘴与地面成30度时的充实水柱长度。

倾角α	15	20	25	30	35	40	45	60
f	1.16	1.10	1.05	1.00	0.95	0.92	0.90	0.85

从上表可以得出： 倾角越小，其充实水柱长度越长 。倾角为15°时，其充实水柱长度约为45°时的1.3倍。

结论

消防人员扑救火灾时，一般最大倾角不宜超过45°，最不利情况下，也不能超过60°，而45°倾角相对于更小角度而言，其充实水柱长度较小，未充分利用充实水柱，其目的，个人理解为是 让消防人员在实际使用时有一定余量，操作起来更安全 。

因此，无论在何种层高下，实际使用时，消防人员均可通过更小的喷射角来获得大于设计值的实际充实水柱长度。规范公式仅为一个统一的计算公式，并不和实际情况对应，不应按45°倾角结合楼层实际净高去计算充实水柱投影长度，也不宜按小角度的倾角来计算充实水柱长度。

3. 增加消火栓保护半径的途径

概述

在一些冷库项目、电气用房、大型货架仓库中，可能存在增加消火栓保护半径的需要。

冷库项目中，规范要求消火栓应设置在常温穿堂或楼梯间内；电气用房内则不适合设置消火栓；部分货架仓库，货架间过道狭长，不便设置消火栓。

上述情况下，消火栓设置困难，则可通过增加消火栓保护半径的方式来实现消火栓的布置与保护。

方法

前文中已经列举了影响消火栓保护半径的几个因素： 1）折减系数k3； 2）水带长度Ld； 3）水枪充实水柱长度Sk。下面分别从这个几个方向探讨如何增加消火栓保护半径。

折减系数k3

折减系数通常受水带敷设路由限制，当环境确定时，敷设路由基本确定，折减系数难以调整。但敷设路由上也可以做点小思考， 条件苛刻时，可与建筑协商，修改门洞位置、或增加房间门数量，以减少绕行距离 。

水带长度Ld

由前文可知，消火栓箱内设置的消防水带规格宜为25m，所以通过延长单根水带长度来实现保护半径的增加，存在问题。则 可考虑水带驳接方式 ， 设置甲型双栓带灭火器组合式消防柜，设置2根消防水带，但仅设一个消火栓栓口 。

采用水带驳接时，不建议考虑由消防人员自带，采用消防人员自带水带驳接与设计逻辑相悖。水带驳接方式，应考虑增加一根水带的水损，需充分设计栓口压力，以保证满足充实水柱要求。

水枪充实水柱长度Sk

规范规定的水枪充实水柱长度应理解为最低标准，当确有需要时，可通过加大栓口动压来增加充实水柱长度，但 应注意按规范留有相应富余压力 ，以应对更为复杂的实际情况。

《消水规》规定厂房、仓库的消火栓栓口动压不应低于0.35MPa，且此时充实水柱长度按13m计算，用13m水柱倒推栓口动压为0.25MPa，即规范留有10m左右的富余压力。

根据上述前提和原则，可计算栓口动压与充实水柱长度之间的关系（此处按麻织水带考虑），如下表：

栓口动压（MPa）	0.35	0.40	0.45	0.50	0.55	0.60
充实水柱长度（m）	13.0	15.2	17.1	18.7	20.1	21.3

其他

采用增加栓口动压的方式来增加消火栓保护半径时，应调整栓口动压，尤其对于高大空间的厂房、仓库，应按需求的栓口动压复核水泵扬程。

对于喷高要求较高的高架仓库，应注意复核充实水柱长度是否满足货架最高处喷射要求，此时，水枪倾角可按最不利倾角— —60°考虑。

栓口动压可利用刘卫老师的“GPS-Tools”软件计算，栓口动压最大值不应超过0.7MPa，当栓口动压为0.5~0.7MPa时，宜选用可调式无后坐力水枪。

民用建筑中，个人不建议采用增加栓口动压的方式来增加消火栓保护半径，对于地下车库等活动功能相对较弱的场所，确有需要增加充实水柱长度时，可将地下车库消火栓管网单独减压，减压后动压不应大于0.5MPa。

附表：消火栓保护半径表

在不考虑水带驳接或增加栓口动压的情况下，消火栓保护距离可按下表执行（仅为个人建议，实际情况复杂，除了考虑转弯个数外，还需要考虑门等其他因素的影响，应根据具体情况酌情处理）：

场所类型	转弯个数对应的保护半径
场所类型	0~2（折减系数-0.9）	3（折减系数-0.85）	≥4（折减系数-0.8）
高层建筑、厂房、仓库室内净高大于8m的民用建筑（充实水柱长度-13m）	250.9+130.71= 31.7	250.85+130.71= 30.4	250.8+130.71= 29.2
其他场所（ 10m ?????? ）	250.9+100.71= 29.6	250.85+100.71= 28.3	250.8+100.71= 27.1