囊式定压罐 稳压罐 气压罐旭荣

气压罐用于层消防给水的增压也是设计常用的一种增压设施。气压罐的主要作用是提供足够的消压，而贮存少量的消防用水，室内10min的消量仍然贮存在屋水箱中，因此，消防气压罐的容积较小，这是与其它气压给水系统的不同之处。


气压罐的工作原理
　　消防气压罐的消总容积分为3个部分，即消防贮水容积（调节容积）、缓冲水容积和稳压水容积，如图2所示。系统平时的压力由稳压泵提供，当压力升高，达到稳压水容积的高水位时，稳压泵自动停止运行；当压力降低，达到稳压水容积的低水位时，稳压泵自动开启，将稳压水容积提升到高水位。如此循环以保持系统的高压状态。当发生火灾时，随着消火栓的投入使用，系统压力开始下降，当降至消防贮水容积的低水位时，停止稳压泵，自动开启消防泵灭火。
 

气压罐加压工作原理图

气压罐的设计计算
　　气压罐增压系统的设计计算内容主要有两个部分，即气压罐总容积的计算和每个压力控制点压力值的计算。总容积的计算确定所选压力罐的大小，压力的计算确定稳压泵的启、停范围以及开启消防泵的压力值。


气压罐的总容积V
　　气压罐的总容积一般按公式V= βVX÷(1- αb)计算。
　　式中：V为气压罐的总容积m3；VX为消总容积等于消防贮水容积、缓冲水容积和稳压水容积之和；β为气压罐的容积系数，卧式、立式、隔膜式气压罐的容积系数分别为1.25，1.10和1.05；αb为气压罐低工作压力和高工作压力之比（以压力计），一般宜采用0.65～0.85。
　　消防贮水总容积（VX）：设置气压罐的目的是为了**火灾发生初期消防泵没有启动之前消火栓和喷头所需的水压，这段时间约为30s。对于消火栓给水系统，按同时使用2支水枪（每支水枪流量5 L/s）计，消防贮水容积为2*5*30=300L；对于自动喷水灭火系统，按5个喷头同时开启，每个喷头以1 L/s计，消防贮水容积为5*1*30=150L。当2个系统共用气压罐时，消防贮水总容积为300+150=450L。
　　缓冲水容积V1一般不小于20L，稳压水容积V2一般不小于50L。


压力控制点压力值的计算
　　气压罐设4个压力控制点，如图2所示。其中：P1为气压罐低工作压力点或气压罐充气压力，即消防贮水容积的下限水位压力，等于不利点消火栓所需的水压Hmin，其计算方法同增压泵；P2为高工作压力，即启动消防泵的压力值。按下式计算：
　　P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098
　　P01为稳压水容积下限水位压力，此时启动稳压泵；P02为稳压水容积上限水位压力，即气压罐高工作压力，此时停止稳压泵。
　　由于压力传感器有精度、稳定性的要求，一般使缓冲水容积的上、下限水位压差不小于0.02~0.03 Mpa；稳压水容积的上、下限水位压差不小于0.05 ~0.06Mpa。则：
　　P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa　　　　P02 = P01 + 0.05~0.06Mpa = P2 + 0.07~0.09MPa

计算举例
　　笔者在一栋建筑高度接近100m的一类综合楼建筑中，部几层采用立式气压罐稳压，屋水箱至层消火栓栓口的距离:H = 4m。屋水箱至层消火栓处的水头损失∑h=0.82m
　　气压罐工作压力比：αb = 0.76
　　气压罐总容积：V= βVX÷(1- αb) = 1.1×(300+20+50)÷(1-0.76)=1.70m3
　　选用：SQL1000×0.6气压罐一台
　　气压罐充气压力：
　　P1 =Hmin= Hq+ Hd+ HK+∑h-H = 0.16+0.01+0.02+0.0082-0.04 = 0.14(Mpa)
　　高工作压力：P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098 = 0.14 ÷ 0.76-0.098 = 0.22 (Mpa)
　　稳压泵启动压力：P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa = 0.22+0.02~0.03 = 0.24~0.25(Mpa)
　　稳压泵停泵压力：P02 = P2 + 0.07~0.09Mpa = 0.22+0.07~0.09 = 0.29~0.31(Mpa)
　　稳压泵扬程：H = (P01 +：P02 )÷2 = (0.24+0.39)÷2 = 0.27 (Mpa)
　　稳压泵流量：Q ≤5.0L/S 
　　选用40LG12-15×2水泵两台 一用一备 每台：Q = 4.17L/s　　H = 27m　　N = 2.2KW

稳压泵的流量
　　由于消防初期流量由气压罐供给，泵的流量只需考虑系统的渗漏量或气压罐对流量的要求，所以流量可适当选小一点。对于消火栓系统稳压泵的流量以约小于1个消火栓的出水量计，为≤5 L/s。喷洒系统稳压泵的流量以约小于1个喷头的出水量计，为≤1 L/s。



两种增压设施的比较
　　单设管道泵的增压系统设备简单，占地面积小，设计与施工都较方便，系统控制简单，**系统正常工作的前提是需选择性能良好的低功率管道泵，可靠的继电器开停装置；供电应**双回路并能自动切换。此种增压方式存在的不足之处为：对于管网漏损压力波动较大的供水系统，管道泵的启停频繁，设备容易损害，故障率高，能耗提高，从而增加运行费用。同时消防安全度较低。
　　与单设管道泵的增压系统相比，气压罐不但能调节容积（贮存30s的室内消防用水），重要的是贮存能量。稳压泵每启动1次，可以长时间地维持管网压力，设备启动次数少，运行费用低，部管网经常处于承压水状态，供水安全可靠。火灾初期，气压罐不但能**部几层消火栓和喷头的压力要求，而且能提供30s的室内消防用水（450L）。即消火栓或喷头随时可以符合压力要求的消防用水，在这一点上气压罐明显-优于增压泵。但气压罐增压系统也存在不足之处：设备占地面积相对较大，一次性投资相对较高。


选用方法
　　上述2种增压设施各有所长，在具体工程中应分别对待，选用合适的设计方案。对于一类高层建筑和重要的建筑物，火灾造成的损失巨大，防火要求高，应尽量采用气压罐增压设施解决部几层的压力需求，且稳压泵应设置备用泵，以提高使用的可靠性；对于二类高层建筑和普通危险级的建筑物，由于受场地、资金等条件的限制，可考虑只设增压泵，但在选用增压泵产品时应确保质量可靠。


结语
　　无论是气压罐还是增压泵，提供的都是火灾初期消火栓和喷头的水压**，而初期灭火的成功是控制火灾的关键，可将火灾造成的损失降低到低限度。
　　综上所述，高层建筑的高位消箱增压设施的设计，应根据具体工程对照规范确定；增压泵的流量、扬程及气压罐的总容量等参数还应根据不同的工况来确定，而不是机械套用，做到符合规范、运行可靠、经济合理。