高等院校的專(zhuān)業(yè)教材《建筑給水排水工程》（第6版，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“教材”）中詳細敘述了消火栓栓口所需水壓Hxh的計算過(guò)程，明確栓口所需水壓由3部分組成，分別為水槍噴嘴處的壓力Hq、水帶的水頭損失hd、消火栓栓口水頭損失Hk，公式如式（1）所示：

Hxh=Hq+hd+Hk      （1）

式（1）中等號右側第二項hd所指的是槍入口前水帶部分的水頭損失，未包含水槍部分的水頭損失；第一項Hq按字面意思理解所指為水槍噴嘴出口滿(mǎn)足充實(shí)水柱要求所配置的壓力值，是否包含水槍自身的局部水頭損失尚有存疑。其次在對水槍局部水頭損失的計算過(guò)程中，發(fā)現大量設計參考資料中提供的數據可能存在排版或印刷方面的錯誤。本文針對以上兩點(diǎn)疑問(wèn)，逐步展開(kāi)敘述。

“教材”中已包含詳細的計算公式和計算過(guò)程，本文不重復羅列，計算結果見(jiàn)表1。

計算參數：孔口流量系數μ取值1.0，圓周率π取值3.141 59，重力加速度g取值9.80 665 m/s²。

2.1 技術(shù)措施摘錄

表2摘自《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施 給水排水》(2009年版)第226頁(yè)表7.1.5-3。

2.2 對比分析

表2中12.5~17 m的充實(shí)水柱所對應的壓力和流量值，均與表1計算結果不符。經(jīng)過(guò)比對后發(fā)現2個(gè)排版問(wèn)題。

其一，估計是充實(shí)水柱中加入了12.5、13.5、15.5三個(gè)值，但未調整對應的流量和壓力值，導致后續計算結果錯位。若按表3的對照關(guān)系替換充實(shí)水柱數值后，除表2右下角（33.5）以外，其余均可與表1計算結果吻合。

其二，表2中右下角（33.5），即充實(shí)水柱0.17 MPa，水槍噴嘴直徑19 mm所對應的壓力值有誤。因為壓力值0.335 MPa和流量值7.5 L/s這兩個(gè)數據并不符合孔口出流公式，可能排版時(shí)錯把35.3寫(xiě)成了33.5。

2.3 與其他相關(guān)資料的對比

《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施 給水排水》(2003年版)和2009年版中的表7.1.5-3與《建筑給水排水設計手冊》(1992年)中第75頁(yè)表2.1-3和《建筑給水排水設計手冊》(第2版,上冊）中第511頁(yè)表6.2-15完全一致，且此表被原封不動(dòng)地廣泛引用在后續出版的其他設計手冊或設計資料中。

比1992年更早的設計資料，筆者能找到的是1986年出版的《給水排水設計手冊》，“充實(shí)水柱對應壓力和流量”對照表位于第2冊第82頁(yè)表2-20。雖然其計算結果與“技術(shù)措施”等略有不同，但很巧合，也是從12.5 m充實(shí)水柱后（見(jiàn)表4）開(kāi)始出現計算偏差，可能跟11.3和11.5這些干擾項有關(guān)，導致排版錯位。

2.4 偏差影響分析

排版錯位導致計算結果偏差的可能性較大，但也不排除采用了不同的計算公式，但在上述設計資料中均未找到采用了哪些特殊公式。

假設確實(shí)存在排版錯位，經(jīng)分析發(fā)現所有的偏差均為正偏差，也就是說(shuō)表中壓力和流量值均大于計算值，相對而言并不會(huì )產(chǎn)生太多不利影響。而且充實(shí)水柱越大時(shí)偏差才越大，充實(shí)水柱13 m時(shí)的偏差很小，而充實(shí)水柱13 m以上的工程并不多，故影響也有限。此外國家標準《消防給水及消火栓系統技術(shù)規范》（GB 50974-2014，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“水消規”）已經(jīng)弱化了水槍充實(shí)水柱的相關(guān)計算，代之以較為簡(jiǎn)潔的消火栓栓口動(dòng)壓，一定程度上也消弱了影響。至于0.25 MPa和0.35 MPa究竟相當于多少米充實(shí)水柱，下文將繼續討論。

3.1 流態(tài)分析

消防水槍的構造近似于漸縮管。一般情況下，漸縮管中的流線(xiàn)不會(huì )脫離壁面，流動(dòng)阻力主要由沿線(xiàn)摩擦引起,水頭損失較小。但消防水槍進(jìn)出口面積差較大，并且出口斷面處的雷諾數為（3.3～5）×105（對應流量5～7.5 L/s）,慣性力對流場(chǎng)的影響大于粘滯力，流體流動(dòng)不穩定，進(jìn)口斷面處壓力的微小變化容易發(fā)展和增強，形成紊亂不規則的流場(chǎng)。因此需考慮消防水槍自身的局部水頭損失。

3.2 噴口試驗系數φ的疑問(wèn)

由充實(shí)水柱高度推求噴口所需水壓時(shí)需要用到一個(gè)與水槍噴口直徑有關(guān)的試驗系數φ，根據試驗結果得到的計算公式為φ=0.25/df+(0.1df)3(其中，df為局部水頭損失)。如圖1所示，對Hq的直觀(guān)感覺(jué)是標注在水槍噴嘴處，而非水槍入口處，即為水槍噴嘴處的壓力，而非水槍入口的壓力。而且從能收集到的資料無(wú)法求證此φ值是否已經(jīng)包含了水槍的局部水頭損失，有可能只是克服空氣阻力的損失。

3.3 計算參數取值

假定φ值未包含水槍的局部水頭損失，參考《水力計算手冊》(第2版)第10頁(yè)圓形漸縮管的公式計算水槍的水頭損失(見(jiàn)圖2)。

以噴口直徑19 mm的消防水槍為例，角度α為9.23°，k1取值為0.4，面積比A2/A1=0.085，k2取值為0.4，則局部水頭損失系數ζ= k1k2=0.16。

消防水帶阻力系數取值為0.001 72，消防水帶長(cháng)度取值為25 m，消火栓栓口水頭損失取值為0.02 MPa。

3.4 計算結果列表(見(jiàn)表5)

從表5中可以看出，當室內消火栓出水量大于5 L/s（充實(shí)水柱為11.5 m）時(shí)，水槍水頭損失已經(jīng)達到2.56 m，比水帶和栓口的水頭損失均大，故建議消火栓栓口所需水壓Hxh的計算公式中增加一項H槍?zhuān)丛黾铀畼屪陨淼乃^損失，公式如式（2）所示。

Hxh=Hq+hd+Hk+H槍?zhuān)?）

以修正后的公式，按規范規定的栓口動(dòng)壓反算充實(shí)水柱，分單水龍帶和雙水龍帶串接2種情況，計算結果見(jiàn)表6、表7。

顯然表6單水龍帶的計算值大于表7。假設允許雙水龍帶串接并且疊加水槍水頭損失時(shí)，表7中充實(shí)水柱計算值仍然遠遠高于規范規定的10 m和13 m。對于栓口動(dòng)壓與充實(shí)水柱的差異，“水消規”7.4.12條的條文解釋為“計算得到消火栓栓口壓力Hxh為0.251 MPa，考慮到其他因素規定消火栓栓口動(dòng)壓不得低于0.35 MPa”，究竟是哪些其他因素需要將壓力提高40%并未詳細說(shuō)明。

雖然大幅提高了栓口動(dòng)壓，但卻嚴格限制充實(shí)水柱應按10 m和13 m計算（《水消規》7.4.12條），其結果只能是消火栓箱布置數量不減少，而消火栓分區數量增多、管道耐壓等級增高、消防水泵參數增大，并且室內消火栓保護半徑與疏散距離也沒(méi)法掛鉤。那么提高栓口壓力究竟能起多少作用？建議栓口動(dòng)壓提高后，至少應放寬充實(shí)水柱的設計值，按實(shí)際計算值可略微增加室內消火栓的保護半徑；再綜合考慮國際慣例及我國火場(chǎng)滅火實(shí)際操控情況，放寬單栓允許同時(shí)使用的水龍帶數量，進(jìn)一步優(yōu)化室內消火栓系統的相關(guān)規定。

通過(guò)對比高等院校的專(zhuān)業(yè)教材和相關(guān)的設計手冊、措施中有關(guān)充實(shí)水柱所對應的壓力、流量值的數據，設計手冊、措施存在印刷錯誤的可能性較大，建議再版時(shí)核實(shí)后修訂。若非印刷錯誤，而是采用了不同的公式，建議注明公式以便于使用。

參考圓形漸縮管的公式計算消防水槍的局部水頭損失，其值基本大于水帶和栓口的水頭損失，不應忽視。若其已包含在試驗參數φ值中建議明確，若未包含則建議權威機構根據試驗測定后納入規范。

僅單方面提高栓口動(dòng)壓的作用很有限，相關(guān)規定建議與之配套，減少不必要的浪費，充分發(fā)揮室內消火栓的作用。

本文轉自微信公眾號：給水排水，微信對原文有刪減。原文標題“室內消火栓栓口壓力計算中存在的疑問(wèn)”；作者：楊培云，程宏偉；作者單位：廈門(mén)合立道工程設計集團股份有限公司，福建省建筑設計研究院有限公司。刊登在《給水排水》2018年第9期。
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