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氣壓（yā）罐的工作原理

時間：2007/8/28 來源：浙江香蕉视频网站江泵業有限公司

氣壓罐用於頂層消防給（gěi）水的（de）增壓也（yě）是設計常（cháng）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（shǎo）量的消防用水，室內10min的消防水量仍（réng）然貯存在屋頂水箱中（zhōng），因此（cǐ），消防氣壓（yā）罐的容積較小，這（zhè）是與其它氣壓給（gěi）水係統的不同之處。
2.1氣（qì）壓罐的工作原理
　　消防氣壓罐的消防水總容積（jī）分（fèn）為3個部分，即消防貯水（shuǐ）容（róng）積（調節容積）、緩衝水容積和穩壓水容積，如圖（tú）2所示。係統平時的壓力由穩壓泵提供，當壓力升高，達到穩壓水（shuǐ）容積的高水位時，穩壓泵（bèng）自動停止運行；當壓力降低，達到穩壓水容（róng）積的低水位時（shí），穩壓泵自（zì）動（dòng）開啟，將穩壓水容（róng）積提（tí）升（shēng）到（dào）高水位。如（rú）此循環以保持係統的高（gāo）壓狀態。當發生火災時，隨著消火栓的投入使用，係統壓力開始下降，當降至消（xiāo）防貯水容積的低水位時，停止（zhǐ）穩壓泵，自動開啟消防泵滅火。

圖2　氣壓罐加（jiā）壓工作原理圖

2.2氣（qì）壓罐的設計計算
　　氣壓罐增壓係統的設計計算內（nèi）容主（zhǔ）要有兩個部分，即氣壓罐總容積的計算和每個壓力控製點壓力值的計算。總容積的計算確定所選壓力罐的大小（xiǎo），壓力的（de）計算確定穩壓泵的啟、停範圍以及開（kāi）啟消防泵的（de）壓力值。
2.2.1氣壓罐的總容積（jī）V
　　氣壓（yā）罐的總容積一般按公式V= βV_X÷(1- α_b)計算。
　　式中：V為氣壓罐的總容積m³；V_X為消防水總容（róng）積等於消防貯（zhù）水容（róng）積、緩衝水容積和穩壓水容（róng）積之和；β為氣壓罐的容積係數，臥式、立式、隔膜式（shì）氣壓罐的容積（jī）係數分別為1.25，1.10和1.05；α_b為氣壓罐低工作壓力和高工作壓力之比（以絕對壓力計（jì）），一般宜采用0.65～0.85。
　　消防貯水總（zǒng）容積（V_X）：設置氣（qì）壓罐的目（mù）的是為了保證火災（zāi）發（fā）生初（chū）期消防（fáng）泵（bèng）沒有啟動之前消火栓和噴頭所需的水壓，這段時間（jiān）約為30s。對於消火栓給水係統，按同時使用2支水槍（每支（zhī）水槍流量（liàng）5 L/s）計，消防貯水（shuǐ）容積為2*5*30=300L；對於（yú）自動（dòng）噴水滅火係統，按5個噴頭同時開啟（qǐ），每個噴頭以1 L/s計，消防貯水容（róng）積為5*1*30=150L。當2個係（xì）統共用氣壓罐時，消防貯水（shuǐ）總容積為300+150=450L。
　　緩衝水容積V₁一般不小於（yú）20L，穩壓水容積V₂一般不小於50L。
2.2.2壓力（lì）控製點壓力（lì）值的計算
　　氣壓罐設4個壓力控製點，如圖2所示。其中：P₁為氣壓（yā）罐低工作壓力點或氣壓罐充氣（qì）壓（yā）力，即（jí）消防貯水容積（jī）的下限水位壓力，等於不利（lì）點消火栓所需的水壓H_min，其計算方法同增壓泵；P₂為高工（gōng）作壓力，即啟動（dòng）消防泵的壓力值。按下（xià）式計算：
　　P₂ =（P₁ + 0.098）÷ α_b - 0.098
　　P₀₁為穩壓水容積下（xià）限水位壓力，此時啟動穩（wěn）壓泵；P₀₂為穩（wěn）壓水容積上限水位（wèi）壓力，即氣壓罐高工作壓力，此時停止穩壓泵（bèng）。
　　由於壓力傳感器有精度、穩定性的要求，一般使緩衝水容積的上、下限水（shuǐ）位壓差不小於0.02~0.03 Mpa；穩壓水容積的上、下限水位（wèi）壓差不（bú）小於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（suàn）舉例
　　筆者在一棟建築高度接近100m的一類綜合樓建築中，頂部幾層采用立式氣（qì）壓罐穩壓，屋頂水箱至頂層消（xiāo）火栓（shuān）栓口的距離:H = 4m。屋頂水箱至頂層消火栓處的水（shuǐ）頭損失∑h=0.82m
　　氣（qì）壓罐工作壓（yā）力比：α_b = 0.76
　　氣壓罐總（zǒng）容（róng）積：V= βV_X÷(1- α_b) = 1.1×(300+20+50)÷(1-0.76)=1.70m³
　　選用：SQL1000×0.6氣壓罐一台
　　氣壓罐充氣壓力：
　　P₁ =H_min= H_q+ H_d+ H_K+∑h-H = 0.16+0.01+0.02+0.0082-0.04 = 0.14(Mpa)
　　高工作壓力：P₂ =（P₁ + 0.098）÷ α_b - 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（tíng）泵壓（yā）力：P₀₂ = P₂ + 0.07~0.09Mpa = 0.22+0.07~0.09 = 0.29~0.31(Mpa)
　　穩（wěn）壓泵揚程：H = (P₀₁ +：P₀₂ )÷2 = (0.24+0.39)÷2 = 0.27 (Mpa)
　　穩壓泵流（liú）量：Q ≤5.0L/S
　　選用40LG12-15×2水泵兩台一用一備每台：Q = 4.17L/s　　H = 27m　　N = 2.2KW
2.2.4穩壓泵的（de）流量
　　由於消防初期流量由氣（qì）壓罐供給，泵的流（liú）量隻需考慮係統的（de）滲漏量或氣壓罐（guàn）對流量的要求，所（suǒ）以流量可適當選小一點。對於消火栓係統穩壓泵的流量以約小於1個（gè）消火栓的出水量計（jì），為≤5 L/s。噴灑係統穩壓泵的流量以約小於1個噴頭的出水（shuǐ）量計，為≤1 L/s。
3　兩種增壓設施的比較
　　單設管道泵的增壓係統設備簡單，占（zhàn）地麵積小，設計與施工都較方便，係統控製簡單，保證係（xì）統正常（cháng）工作的前（qián）提是需選擇性能良好的低功率管道泵（bèng），可靠（kào）的繼電器開停裝置；供電應保證雙回路並能自動（dòng）切換。此種（zhǒng）增壓方式（shì）存在的不足之處（chù）為：對於（yú）管（guǎn）網漏損（sǔn）壓力波動較大的供水係統，管道泵的啟停頻繁，設備容易損害，故障率高，能耗提（tí）高，從而增（zēng）加運行費（fèi）用。同時消防安全度較低（dī）。
　　與單設管道泵的增（zēng）壓係（xì）統相比，氣壓罐不但能調節容積（貯存30s的（de）室內消防用水），更（gèng）重（chóng）要的是貯存能量。穩壓泵每啟動1次（cì），可以長時（shí）間地維持管網壓力，設備啟動次數少（shǎo），運行費用低，頂（dǐng）部管網經常處於承壓水狀態，供水安全可靠。火災初期，氣壓罐（guàn）不但能保證（zhèng）頂部幾層消火栓和噴頭的壓力要求，而且（qiě）能提供30s的室內消防（fáng）用水（450L）。即（jí）消火栓或（huò）噴頭隨時可以取（qǔ）得符合壓力要求（qiú）的消防用水，在這一點（diǎn）上氣壓罐明顯-優於增壓泵。但氣壓罐增壓係統（tǒng）也存（cún）在不足之處：設備占地麵（miàn）積相（xiàng）對較大，一次性投資相對較高。
4　選用方法
　　上述2種增壓設施各有所長，在具體（tǐ）工程中應分別對待，選用合適的設計方案。對於一類高層建築和重要的建築物，火災造成的（de）損失巨大，防（fáng）火要求高，應盡量采用氣壓罐增壓設施解決頂（dǐng）部幾層的壓（yā）力需求，且穩壓泵應設置備用泵，以提高使用的可靠性；對於二（èr）類高層建築和普通危險級的建築物，由於受場地、資金等條件的（de）限製，可考慮隻設增壓泵，但在選用增壓泵產品時應確保質量可靠。
5　結語（yǔ）
　　無論是氣壓罐（guàn）還是增壓泵，提供的都是火災初期消火栓和噴頭的水（shuǐ）壓保障，而初期（qī）滅火的（de）成功是控（kòng）製火災的關鍵，可將火災造成的損失降低到低（dī）限度。
　　綜上所述，高層建築的高位消防水箱增壓設（shè）施的設計，應根據（jù）具體工程對照規範確定（dìng）；增壓泵的流量、揚程及（jí）氣壓罐的總容量等（děng）參數還應根據（jù）不（bú）同的工況來確定，而不是機械套（tào）用，做到（dào）符合規範、運行可靠、經濟合（hé）理。