建筑消防系统增压稳压设备设计的探讨.doc

建筑消防系统增压稳压设备设计的探讨摘要 本文主要是探讨在新规范下稳压泵流量、扬程以及配套气压罐的储水容积的设计。关键字 稳压泵 流量 储水容积Charging voltage equipment in the design of building fire systemWang Hao1 Zhai Guangri2(1 Architectural Design Institute of Anhui Province,Hefei,China 2 Architectural Design Institute of Anhui Province,Hefei,China)Abstract: This paper mainly discusses the design of the flow and lift of voltage stabilizing pump and water storage volume of air pressure tank。Keyword: Voltage stabilizing pump Flow Water storage volume 1.问题的提出：新消防规范中关于稳压泵的设计条文如下：5.3.2稳压泵的设计流量应符合下列规定：1：稳压泵的设计流量不应小于消防给水系统管网的正常泄漏量和系统自动启动流量；2：消防给水系统管网的正常泄流量应根据管道材质、接口形式等确定，当没有管网泄漏数据时，稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的1%3%计，且不宜小于1L/s;3:消防给水系统所采用报警阀压力开关等自动启动流量应根据产品确定。5.3.3稳压泵的设计压力应符合下列要求：1：稳压泵的设计压力应满足系统自动启动和管网充满水的要求；2：稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增加值宜为0.07Mpa0.10Mpa；3：稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15Mpa。新消规对稳压泵的设计进行了大刀阔斧的改变，在稳压泵流量的设置上更加的实用和可操作，在稳压泵扬程的设计上更加实用和节能，但在气压罐储水容积的设置上比较模糊。由于系统原理的一致性，本文后面未加说明都是对消火栓系统增压稳压设备高置时进行探讨。2. 稳压泵流量设计的探讨稳压泵最主要的作用是保持消防系统处于“常高压”状态，补充管网的泄流量，防止消防给水系统发生误报警1-2。高层民用建筑设计防火规范2005年版（GB50045-95）关于稳压泵流量的条文是这样规定：“增压水泵的出水量，对消火栓给水系统不应该大于5L/s；对自动喷水灭火系统不应大于1L/s”。条文回避了消防管网系统泄漏量的问题，新消规5.3.2 第二条明确了泄漏量的问题，我国当前关于建筑消防给水系统泄漏量的计算问题基本是空白，有待相关实验和实践的深入。5.3.2 第二条最后一句话大大增压了稳压泵流量设计在缺乏泄漏量数据的的可操作性：稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的1%3%计，且不宜小于1L/s。不宜小于1L./s的出发点是不小于系统自动启动流量，比如新消规11.0.4中新增的消防水箱出水管上的流量开关。规范光考虑了动作时可以触发自动启动系统，但是大大的增压了误报警的可能性，同时关于流量开关设置位置规范笼统的规定为：消防水箱出水管上，关于流量开关的设置本人理解如下：（1）流量开关应设在自流管的闸阀与止回阀之间，如果设在稳压设备后，会很容易产生误报，引起主泵误启动。这样设另一个好处是避免主泵开启后对流量开关的冲击，如图1所示。（2）流量开关的动作流量应该要比稳压泵的流量要大，在(泄流量+1L/s)5L/s左右。稳压泵解决的是泄漏量，流量开关是与主泵联动，总不能管网一点流量就启动主泵，这样反而引起误动作。（3）目前关于管网泄流量的数据比较缺乏，流量开关的样本基本是空白，流量开关的设置位置、动作流量等有待消防部分的完善和工程的摸索和验证。3. 稳压泵扬程设计的探讨 新消防规范实施之前，增压稳压设备的设计有四个压力控制点，分别为P1（最不利消火栓达到一定的水柱所需要的压力，叫气压罐的充气压力，也是气压罐真的最低工作压力，），P2（消防泵的启泵压力，通过P1和ab求得），Ps1（稳压泵的启泵压力，Ps1=P2+0.020.03Mpa），Ps2（稳压泵的停泵压力,Ps2=Ps1+0.050.06Mpa）,显然P2、Ps1、Ps2受P1的控制，思路非常清晰3。而新消规5.3.3的第二条直接翻译的美国的消防规范，语序别捏，同时让不同的人 图1有不同的理解。我们把第二条和第三条倒过来看会更好理解一点。第三条直截了当明确了消防给水管网“常高压”状态的压力要求，不再需要保证最不利点消火栓的出水水柱和强度，只需要保持系统最不利点水设施在准工作状态的时候静水压力应大于0.15Mpa，其中准工作状态指的是稳压泵将启动未启动那个临界点，这个压力就是稳压泵启泵压力，稳压泵的启泵压力要满足以下条件： Ps1( 15-H1-H2）0.01 H1消防水箱最低水位与最不利点消火栓的静高差（m）； H2消防水箱最低水位与气压罐电接点压力表的静高差（m）。 新消规5.3.3第二条可以把这句话分解来分析：满足A在（系统）准工作状态下大于B，且最好A=B+0.070.10，其中A约等于我们给稳压泵的设计扬程，是“约等于”不是“等于”，因为这个A不是“额定”扬程，而是“实测”值，规范编制者要求在“任何”实际”情况下A均能满足比B大0.070.10。B很好理解，就是管网压力下降到该启泵时管网的压力，公式如下： P=Ps1+0.070.10MpaP稳压泵的设计扬程（Mpa）；稳压泵的停泵压力根据图集98s205计算为：Ps2=Ps1+0.050.06Mpa。增压稳压设备的报警压力根据图集98s205计算为：P2=Ps1-0.020.03新消规消防水泵出水干管设置了压力开关，压力开关动作压力的设置，规范没有进行说明，本人认为在P2的基础上再降低两米即可认为不是误报警，可以直接启动消防泵，压力开关的动作压力PY=P2-0.02Mpa，具体如何设置有待实际的验证。新消规在增压稳压设备的设置中最大的变化就是对于“常高压”压力值的控制，原来要按照两股水枪的压力计算P1值，然后逐步增加得出Ps1值，一般情况下最不利消火栓处的压力达到了3040m，新消规稳压泵只需在准工作状态时最不利处水灭火设置的静压达到15m即可，按照新消规设计，最不利消火栓处的压力一般在20m左右，把消防给水系统的“常高压”压力和稳压泵的扬程降低了10m左右，这样气压罐充气压力变小、消防给水管网承压变低，节省钢材和运行费用。显而易见新消规立足点是报警和启泵的及时性，而不是消防前期水量和水压的充足性。4稳压设备中气压罐的储水容积设计的探讨高规规定宜为450L，图集98s205消火栓系统规定不小于300L/s，考虑的是30s两股水柱的流量。按照两股水柱设计的气压罐，一只水枪动作的时，报警时间会变得迟缓，表1是在图集98s205随即抽取的稳压设备，主要研究这些稳压设备在消防动作时，气压罐压力从Ps1Ps2之间的一个压力点降到P2报警压力所需要的时间。表1 增压稳压设备参数表增压稳压设备型号气压罐总体积（m3）运行压力（Mpa）ZW（W）-I-X-71.7851P1=0.10,P2=0.17,Ps1=0.20,Ps2=0.25ZW（W）-I-X-131.7851P1=0.16,P2=0.22,Ps1=0.25,Ps2=0.30ZW（W）-II-X-A1.7851P1=0.38,P2=0.50,Ps1=0.53,Ps2=0.58ZW（L）-I-X-100.9515P1=0.16,P2=0.33,Ps1=0.36,Ps2=0.42ZW（L）-I-X-131.6454P1=0.22,P2=0.32,Ps1=0.35,Ps2=0.40Vs2Vs1Ps2V2Ps1VyPyP2V1P1图2 注：V1、Vy、V2、Vs1、Vs2表示对应状态下的气体体积，气压罐的总体积为V 根据理想气体状态方程：P1V1P2V2Ps1Vs1Ps2Vs2其中V1V，从而得出各个设备的V2、Vs1、Vs2值，如表2所示。表2 增压稳压设备体积计算表增压稳压设备型号V2（m3）Vs1（m3）Vs2（m3）ZW（W）-I-X-71.0500.89260.714ZW（W）-I-X-131.29831.14250.952ZW（W）-II-X-A1.35671.281.17ZW（L）-I-X-100.46130.42290.3625ZW（L）-I-X-131.13121.0340.905一只水枪出水的流量以5L/s计，各设备气压罐压力降至P2值所需的时间如表3所示。表3 增压稳压设备报警计算表增压稳压设备型号降至P2值所需的时间（t/s）ZW（W）-I-X-731.4867.2ZW（W）-I-X-1331.1669.26ZW（W）-II-X-A15.3437.34ZW（L）-I-X-107.6819.76ZW（L）-I-X-1319.4445.24 从计算结果可以看出，从动作到报警需要30s左右的时间，略显迟缓，如果按照一只水枪设计气压罐的储水容积，一只水枪动作的时候，报警速度会大大的加快，气压罐体积小，压力下降的会更快，ZW（L）-I-X-10的计算结果就是最好的佐证。新消规5.3.4条文如下：设置稳压泵的临时高压消防给水系统设置放置稳压泵频繁启停的技术措施，当采用气压水罐时，其调节容积应根据稳压泵启泵次数不大于15次/h计算确定，但有效出水容积不宜小于150L。150L/s刚好是一支水枪的30s的出流量，再次说明了新消规强调的是报警和启泵的速度，不是消防前期水量和水压的充足性。5、结论（1）新消规对稳压泵流量的设计更加细化，立足于泄漏量，有条件的应该按照消防给水管网的泄流量来确定；（2）流量开关建议设置在自流管的闸阀与止