消防穩(wěn)壓泵、氣壓罐的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、消防穩(wěn)壓泵工作原理一、消防穩(wěn)壓(氣壓)罐的工作原理消防氣壓罐的消防水總?cè)莘e分為 3 個(gè)部分，即消防貯水容積(調(diào)節(jié) 容積)、緩沖水容積和穩(wěn)壓水容積，如圖 1 所示。系統(tǒng)平時(shí)的壓力由穩(wěn)壓泵提供，當(dāng)壓力升高，達(dá)到穩(wěn)壓水容積的高水位時(shí)，穩(wěn)壓泵自動(dòng)停止運(yùn)行;當(dāng)壓力降低，達(dá)到穩(wěn)壓水容積的低水位時(shí)，穩(wěn)壓泵自動(dòng)開(kāi)啟，將穩(wěn)壓水容積提升到最高水位。如此循環(huán) 以保持系統(tǒng)的高壓狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隨著消火栓的投入使用，系統(tǒng)壓力開(kāi)始下降，當(dāng)降至消防貯水容積的最低水位時(shí)，停止穩(wěn)壓泵，自動(dòng)開(kāi)啟消防泵滅火。 二、消防穩(wěn)壓(氣壓)罐的設(shè)計(jì)計(jì)算氣壓罐增壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容主要有兩個(gè)部分，即氣壓罐總?cè)?積的計(jì)算和每個(gè)壓力控制點(diǎn)壓力

2、值的計(jì)算?？?cè)莘e的計(jì)算確定所選壓力罐的大小，壓力的計(jì)算確定穩(wěn)壓泵的 啟、停范圍以及開(kāi)啟消防泵的壓力值。1、氣壓罐的總?cè)莘e v氣壓罐的總?cè)莘e一般按公式 v=vx(1-b)計(jì)算。式中：v 為氣壓罐的總?cè)莘e m3;vx 為消防水總?cè)莘e等于消防貯水容積、緩沖水容積和穩(wěn)壓水容積之和 為氣壓罐的容積系數(shù)，臥式、立式、隔膜式氣壓罐的容積系數(shù)分別為 1.25，1.10 和 1.05b 為氣壓罐最低工作壓力和最高工作壓力之比(以絕對(duì)壓力計(jì))，一般宜采用 0.650.85。消防貯水總?cè)莘e(vx)：設(shè)置氣壓罐的目的是為了保證火災(zāi)發(fā)生初期消防泵沒(méi)有啟動(dòng)之前消火栓和噴頭所需的水壓，這段時(shí)間約為 30s。對(duì)于消火栓給水系

3、統(tǒng)，按同時(shí)使用 2 支水槍 ( 每支水槍流量 5l/s) 計(jì)，消防貯水容積為 2*5*30=300l;對(duì)于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，按 5 個(gè)噴頭同時(shí)開(kāi)啟，每個(gè)噴頭以 1l/s 計(jì)，消防貯水容積為 5*1*30=150l。當(dāng) 2 個(gè)系統(tǒng)共用氣壓罐時(shí)，消防貯水總?cè)莘e為 300+150=450l。緩沖水容積 v1 一般不小于 20l，穩(wěn)壓水容積 v2 一般不小于 50l。 2、壓力控制點(diǎn)壓力值的計(jì)算氣壓罐設(shè) 4 個(gè)壓力控制點(diǎn)，如圖 2 所示。其中：p1 為氣壓罐最低工作壓力點(diǎn)或氣壓罐充氣壓力，即消防貯水容積的下限水位壓力，等于最不利點(diǎn)消火栓所需的水壓 hmin，其計(jì)算方法同增壓泵;p2 為最高工作壓力，即

4、啟動(dòng)消防泵的壓力值。按下式計(jì)算： p2=(p1+0.098)b-0.098p01 為穩(wěn)壓水容積下限水位壓力，此時(shí)啟動(dòng)穩(wěn)壓泵;p02 為穩(wěn)壓水容積上限水位壓力，即氣壓罐最高工作壓力，此時(shí)停止穩(wěn)壓泵。由于壓力傳感器有精度、穩(wěn)定性的要求，一般使緩沖水容積的上、下限水位壓差不小于 0.020.03mpa;穩(wěn)壓水容積的上、下限水位壓差不小于 0.050.06mpa。則：p01=p2+0.020.03mpap02=p01+0.050.06mpa=p2+0.070.09mpa3、計(jì)算舉例在一棟建筑高度接近 100m 的一類綜合樓建筑中，頂部幾層采用立式氣壓罐穩(wěn)壓，屋頂水箱至頂層消火栓栓口的距離:h=4m。屋

5、頂水 箱至頂層消火栓處的水頭損失h=0.82m氣壓罐工作壓力比：b=0.76氣壓罐總?cè)莘e：v=vx(1-b)=1.1(300+20+50)(1-0.76)=1.70m3選用：sql10000.6 氣壓罐一臺(tái)氣壓罐充氣壓力：p1=hmin=hq+hd+hk+h-h=0.16+0.01+0.02+0.0082-0.04=0.14(mpa)最高工作壓力：p2=(p1+0.098)b-0.098=0.140.76-0.098=0.22(mpa)穩(wěn)壓泵啟動(dòng)壓力：p01=p2+0.020.03mpa=0.22+0.020.03=0.240.25(mpa)穩(wěn)壓泵停泵壓力：p02=p2+0.070.09mpa

6、=0.22+0.070.09=0.290.31(mpa)穩(wěn)壓泵揚(yáng)程：h=(p01+：p02)2=(0.24+0.39)2=0.27(mpa) 穩(wěn)壓泵流量：q5.0l/s選用 40lg12-152 水泵兩臺(tái)一用一備每臺(tái)： q=4.17l/sh=27mn=2.2kw4、穩(wěn)壓泵的流量由于消防初期流量由氣壓罐供給，泵的流量只需考慮系統(tǒng)的滲漏量或氣壓罐對(duì)流量的要求，所以流量可適當(dāng)選小一點(diǎn)。對(duì)于消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵的流量以約小于 1 個(gè)消火栓的出水量計(jì)，為5l/s。噴灑系 統(tǒng)穩(wěn)壓泵的流量以約小于 1 個(gè)噴頭的出水量計(jì)，為1l/s。三、兩種增壓設(shè)施的比較單設(shè)管道泵的增壓系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小，設(shè)計(jì)與施工都較方

7、便，系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，保證系統(tǒng)正常工作的前提是需選擇性能良好的低功率管道泵，可靠的繼電器開(kāi)停裝置;供電應(yīng)保證雙回路并能自動(dòng)切換。此種增壓方式存在的不足之處為：對(duì)于管網(wǎng)漏損壓力波動(dòng)較大的供水系統(tǒng)，管道泵的啟停頻繁，設(shè)備容易損害，故障率高，能耗提 高，從而增加運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)消防安全度較低。與單設(shè)管道泵的增壓系統(tǒng)相比，消防穩(wěn)壓(氣壓)罐不但能調(diào)節(jié)容積(貯存 30s 的室內(nèi)消防用水)，更重要的是貯存能量。穩(wěn)壓泵每啟動(dòng)1 次，可以長(zhǎng)時(shí)間地維持管網(wǎng)壓力，設(shè)備啟動(dòng)次數(shù)少，運(yùn)行費(fèi)用低，頂部管網(wǎng)經(jīng)常處于承壓水狀態(tài)，供水安全可靠?；馂?zāi)初期，氣壓罐不但能保證頂部幾層消火栓和噴頭的壓力要求，而且能提供 30s 的室內(nèi)消防

8、用水(450l)。即消火栓或噴頭隨時(shí)可以取得符合壓力要求的消防用水，在這一點(diǎn)上氣壓罐明顯-優(yōu)于增壓泵。但氣壓罐增壓系統(tǒng)也存在不足之處：設(shè)備占地面積相對(duì)較大，一次性投資相對(duì)較高。 四、選用方法上述 2 種增壓設(shè)施各有所長(zhǎng)，在具體工程中應(yīng)分別對(duì)待，選用合適的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于一類高層建筑和重要的建筑物，火災(zāi)造成的損失巨大，防火要求高，應(yīng)盡量采用氣壓罐增壓設(shè)施解決頂部幾層的壓力需求，且穩(wěn)壓泵應(yīng)設(shè)置備用泵，以提高使用的可靠性;對(duì)于二類高層建筑和普通危險(xiǎn)級(jí)的建筑物，由于受場(chǎng)地、資金等條件的限制，可考 慮只設(shè)增壓泵，但在選用增壓泵產(chǎn)品時(shí)應(yīng)確保質(zhì)量可靠。氣壓水罐其調(diào)節(jié)水容量為兩支水槍和 5 個(gè)噴頭 30s 的用水量，即 25305130450l。這是指消火栓和自動(dòng)噴灑合用氣壓罐， 如果單獨(dú)設(shè)置分開(kāi)即可！至于總?cè)莘e v=vxf/（1-b）式中 v消防氣壓罐總?cè)莘e（m3）vxf消防水總?cè)莘e，等于消防貯水容積、穩(wěn)壓水容積、緩沖水 容積之和（m3）氣壓罐的容積系數(shù)，隔膜式氣壓罐宜為 1.05工作壓力比，宜在 0.50.9 范圍內(nèi)取值。氣壓罐貯水容積和穩(wěn)壓水