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有關(guān)室內(nèi)消火栓水槍上傾角的探討

2018-10-08 06:16朱永明
浙江化工 2018年9期
關(guān)鍵詞:凈空水柱水槍

朱永明

(中石化寧波工程有限公司,浙江 寧波 315103)

消防水流的有效射程通常用充實水柱表示。《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[1]2.1.23條定義了水槍的充實水柱:從水槍噴嘴起至射流90%的水柱水量穿過直徑380 mm圓孔處的一段射流長度。

《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[2]7.4.12條第2款:高層建筑、廠房、庫房和室內(nèi)凈空高度超過8 m的民用建筑等場所,消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.35 MPa,且消防水槍充實水柱應(yīng)按13 m計算;其它場所,消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.25 MPa,且消防水槍充實水柱應(yīng)按10 m計算?!镀噹臁⑿捃噹?、停車場設(shè)計防火規(guī)范》[3]7.1.9條:室內(nèi)消火栓水槍的充實水柱不應(yīng)小于10 m?!痘鹆Πl(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》[4]7.4.2條第2款:水槍的充實水柱長度應(yīng)由計算確定。對于主廠房及二層或二層以上且建筑高度超過24 m的建筑,充實水柱長度不應(yīng)小于13 m;對于超過4層且建筑高度≤24 m的建筑,水槍的充實水柱長度不應(yīng)小于10 m;對于其它建筑,水槍的充實水柱長度不宜小于7 m。

當水槍的充實水柱長度小于7 m時,火場的輻射熱使消防人員無法接近著火點,達不到有效滅火目的;當水槍的充實水柱長度大于15 m時,因射流的反作用力而使消防人員無法把握水槍滅火,故水槍的充實水柱宜為7~15 m。

1 室內(nèi)凈空高度、水槍充實水柱與水槍上傾角的關(guān)系

關(guān)于水槍充實水柱長度,《給水排水設(shè)計手冊》[5]有以下公式:

式中:Sk-水槍充實水柱長度,m;

H1-室內(nèi)最高著火點距地面高度,m;

H2-水槍噴嘴距地面高度(m),一般為1 m;

α-水槍的上傾角,一般可采用45°,最大

上傾角不應(yīng)大于60°。

當 α 為 45°時,(1)式轉(zhuǎn)化為:

室內(nèi)最高著火點距地面高度為地(樓)面至上部樓板底面或吊頂?shù)酌嬷g的垂直距離,即室內(nèi)凈空高度。取消防水槍噴嘴距地(樓)面的距離為 1 m,由(1)式可得:

圖1 水槍充實水柱示意圖

式中:Sk-水槍的充實水柱長度,m;

H凈高-保護建筑物的地(樓)面至上部樓板底面或吊頂?shù)酌嬷g的垂直距離,m;

α-水槍的上傾角。按設(shè)計手冊,一般可采用45°,最大上傾角不應(yīng)大于60°。

對于某一給定的保護建筑物,室內(nèi)凈空高度已知,根據(jù)⑶式即可得出水槍充實水柱長度。例如,保護建筑物的室內(nèi)凈空高度為3.5 m時,取水槍上傾角為45°,根據(jù)⑶式可得充實水柱長度Sk為3.54 m。但是此值小于7 m,小于規(guī)范最低要求。其它室內(nèi)凈空高度的充實水柱長度計算值見表1。

表1 室內(nèi)凈空高度H凈高與水槍充實水柱長度Sk關(guān)系表(按α=45°計)

由表1可知,為達到最小充實水柱長度7 m,在水槍上傾角為45°的前提下,所需的建筑物室內(nèi)凈空高度為6.0 m,要想達到13 m的充實水柱長度,建筑物的室內(nèi)凈空高度需要大于10 m。當增大上傾角時,對建筑物室內(nèi)凈空高度要求更高。在一般情況下,民用建筑的室內(nèi)凈空高度為3~3.5 m,只有某些倉庫和特殊功能的建筑的室內(nèi)凈空高度才能達到10 m。所以按水槍上傾角45°計算,充實水柱長度很少能達到規(guī)范要求。

由⑶式亦可知,對于規(guī)范中要求的某一特定充實水柱長度,水槍的上傾角與室內(nèi)凈空高度存在一一對應(yīng)關(guān)系,如表2。

表2 水槍的上傾角α(°)與室內(nèi)凈空高度H凈高、充實水柱長度Sk的關(guān)系表

由表2可知,為達到7 m的充實水柱長度,當建筑物室內(nèi)凈空高度為3.0 m時,水槍傾角為16.60°,當室內(nèi)凈空高度為6.0 m時,水槍上傾角才需要45°。在同樣的室內(nèi)凈空高度條件下,10 m充實水柱長度的水槍上傾角更小,13 m充實水柱長度的水槍上傾角最小。

由此可知,水槍的上傾角應(yīng)綜合保護建筑物的室內(nèi)凈空高度和充實水柱長度來確定,而不是一概而論地取45°。實際工程中,對很多建筑物來說,水槍上傾角45°是偏大的。

2 水槍充實水柱和上傾角的計算方法

水槍充實水柱長度由水槍噴嘴處壓力確定?!督ㄖo水排水工程》[6]給出了水槍噴嘴處壓力的計算公式:

式中:Hq-水槍噴嘴處壓力,kPa;

Sk-水槍的充實水柱長度,m;

αf-與水槍充實水柱長度有關(guān)的系數(shù),αf=1.19+80(0.01Sk)4,也可以按表 3選用;

φ-與水槍噴嘴口徑有關(guān)的阻力系數(shù),見表4。

表 3 系數(shù) αf值

表4 系數(shù)φ值

水槍的射流量可由水槍噴嘴處壓力確定:

式中:qxh-水槍的射流量,L/s;

Hq-水槍噴嘴處壓力,kPa

表5 水槍水流特性系數(shù)B

由式(4)、(5)計算制成表 6,根據(jù)水槍口徑和充實水柱長度可查出水槍的射流量和壓力值。

表6 水槍充實水柱Sk、噴嘴處壓力Hq與流量qxh之間的關(guān)系表

根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[2]表3.5.2,可得每支水槍的最小射流量qxh。除21 m<高度h≤27 m的多層住宅最小射流量qxh為2.5 L/s外,其余最小射流量qxh均為5 L/s。

由(5)式可得:

與(4)式聯(lián)立得:

根據(jù)規(guī)范要求的水槍最小射流量qxh,可確定水槍充實水柱長度Sk。對于某一給定保護建筑物,室內(nèi)凈空高度已知,由(3)式可得水槍上傾角:

由此可確定室內(nèi)消火栓的保護半徑:

式中:R-室內(nèi)消火栓保護半徑,m;

k-水帶折減系數(shù),一般取0.8~0.9;

Ld-水帶長度,m;

Ls-消火栓水槍充實水柱長度的水平投影(m),Ls=Sk·cosα。

將式(8)、式(9)代入式(10)即可得消火栓的保護半徑。

3 結(jié)論

室內(nèi)消火栓充實水柱長度與水槍上傾角的確定步驟如下。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定的水槍最小射流量,計算得出水槍充實水柱長度。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定的最小充實水柱長度復(fù)核計算值,取大值作為水槍充實水柱長度。

根據(jù)保護建筑物室內(nèi)凈空高度和充實水柱長度,確定水槍上傾角。

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