承德消防隔膜式氣壓罐

氣壓罐用于頂層消防給水的增壓也是設計常用的一種增壓設施。氣壓罐的主要作用是提供足夠的消防水壓，而貯存少量的消防用水，室內10min的消防水量仍然貯存在屋頂水箱中，因此，消防氣壓罐的容積較小，這是與其它氣壓給水系統的不同之處。

2.1氣壓罐的工作原理
消防氣壓罐的消防水總容積分為3個部分，即消防貯水容積（調節容積）、緩沖水容積和穩壓水容積。系統平時的壓力由穩壓泵提供，當壓力升高，達到穩壓水容積的高水位時，穩壓泵自動停止運行；當壓力降低，達到穩壓水容積的低水位時，穩壓泵自動開啟，將穩壓水容積提升到高水位。如此循環以保持系統的高壓狀態。當發生火災時，隨著消火栓的投入使用，系統壓力開始下降，當降至消防貯水容積的低水位時，停止穩壓泵，自動開啟消防泵滅火。

2.2氣壓罐的設計計算
氣壓罐增壓系統的設計計算內容主要有兩個部分，即氣壓罐總容積的計算和每個壓力控制點壓力值的計算。總容積的計算確定所選壓力罐的大小，壓力的計算確定穩壓泵的啟、停范圍以及開啟消防泵的壓力值。

2.2.1氣壓罐的總容積V
氣壓罐的總容積一般按公式V= βVX÷(1- αb)計算。
式中：V為氣壓罐的總容積m3；VX為消防水總容積等于消防貯水容積、緩沖水容積和穩壓水容積之和；β為氣壓罐的容積系數，臥式、立式、隔膜式氣壓罐的容積系數分別為1.25，1.10和1.05；αb為氣壓罐低工作壓力和工作壓力之比（以壓力計），一般宜采用0.65～0.85。
消防貯水總容積（VX）：設置氣壓罐的目的是為了保證火災發生初期消防泵沒有啟動之前消火栓和噴頭所需的水壓，這段時間約為30s。對于消火栓給水系統，按同時使用2支水槍（每支水槍流量5 L/s）計，消防貯水容積為2*5*30=300L；對于自動噴水滅火系統，按5個噴頭同時開啟，每個噴頭以1 L/s計，消防貯水容積為5*1*30=150L。當2個系統共用氣壓罐時，消防貯水總容積為300+150=450L。
緩沖水容積V1一般不小于20L，穩壓水容積V2一般不小于50L。

2.2.2壓力控制點壓力值的計算

氣壓罐設4個壓力控制點，如圖2所示。其中：P1為氣壓罐低工作壓力點或氣壓罐充氣壓力，即消防貯水容積的下限水位壓力，等于不利點消火栓所需的水壓Hmin，其計算方法同增壓泵；P2為工作壓力，即啟動消防泵的壓力值。按下式計算：
P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098
P01為穩壓水容積下限水位壓力，此時啟動穩壓泵；P02為穩壓水容積上限水位壓力，即氣壓罐工作壓力，此時停止穩壓泵。
由于壓力傳感器有精度、穩定性的要求，一般使緩沖水容積的上、下限水位壓差不小于0.02~0.03 Mpa；穩壓水容積的上、下限水位壓差不小于0.05 ~0.06Mpa。則：
P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa P02 = P01 + 0.05~0.06Mpa = P2 + 0.07~0.09MPa

2.2.3計算舉例
筆者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壓，屋頂水箱至頂層消火栓栓口的距離:H = 4m。屋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：αb = 0.76
氣壓罐總容積：V= βVX÷(1- αb) = 1.1×(300+20+50)÷(1-0.76)=1.70m3
選用：SQL1000×0.6氣壓罐一臺
 

承德消防隔膜式氣壓罐充氣壓力：
P1 =Hmin= Hq+ Hd+ HK+∑h-H = 0.16+0.01+0.02+0.0082-0.04 = 0.14(Mpa)
工作壓力：P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098 = 0.14 ÷ 0.76-0.098 = 0.22 (Mpa)
穩壓泵啟動壓力：P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa = 0.22+0.02~0.03 = 0.24~0.25(Mpa)
穩壓泵停泵壓力：P02 = P2 + 0.07~0.09Mpa = 0.22+0.07~0.09 = 0.29~0.31(Mpa)
穩壓泵揚程：H = (P01 +：P02 )÷2 = (0.24+0.39)÷2 = 0.27 (Mpa)
穩壓泵流量：Q ≤5.0L/S 
選用40LG12-15×2水泵兩臺 一用一備 每臺：Q = 4.17L/s H = 27m N = 2.2KW

2.2.4穩壓泵的流量
由于消防初期流量由氣壓罐供給，泵的流量只需考慮系統的滲漏量或氣壓罐對流量的要求，所以流量可適當選小一點。對于消火栓系統穩壓泵的流量以約小于1個消火栓的出水量計，為≤5 L/s。噴灑系統穩壓泵的流量以約小于1個噴頭的出水量計，為≤1 L/s。