民用建筑高位消防水箱增压设施的设计探讨

1、筑龙网ww w.z hu l on g.c om民用建筑高位消防水箱增压设施的设计探讨关键词:高位消防水箱、增压泵、气压罐内容提要:介绍当高位消防水箱压力不足时常用的2种增压设施的工作原理;并通过实例计算,说明了2种增压设施的计算内容与计算方法,对2种增压方式的优缺点进行了比较;提出了设计中增压方式的选用方法。在民用建筑的消防给水设计中,采用临时高压给水系统的建筑物都应设置高位消防水箱,以保证最不利点消火栓或喷头的消防水压。高层民用建筑设计防火规范GB50045-95(以下简称高规规定,建筑高度不超过100m 时,最不利点消火栓的静水压力不应低于0.07Mpa ,建筑高度超过100m 时,最不

2、利点消火栓的静水压力不应低于0.15Mpa 。在实际工程设计中,由于受建筑造型、结构设计的限制,当高位水箱的设置高度不能满足上述消火栓的静压要求时应设置增压设施。设计中常采用的增压形式有两种:一是设置增压泵;二是设置气压罐。1 增压泵在消防水箱的出水管上设置增压泵以解决最不利点消火栓的压力要求,是一种从设计到施工都较为简单的增压形式,既方便又经济,在工程实践中得到广泛应用。其基本工作过程如图1所示:筑龙网ww w.z hu lon g.c om图1 增压泵加压工作原理图1.1增压泵的工作原理顶部消防给水的压力在火灾初期由增压泵供给,消防水箱出水管上设有电接点压力表,压力表设3个控制点,即上限压

3、力值、下限压力值和启动消防泵的压力值。当系统压力升至设计上限值时,停止增压泵的运行;当系统压力降至设计下限值时,启动增压泵,系统压力上升至上限值,如此反复来维持消防系统的压力需要;当发生火灾时,消火栓水枪或喷头开始喷水,系统压力下降,当降至设计压力下限值以下时,停止增压泵,启动消防泵。 1.2增压泵的设计计算 增压泵的设计计算内容主要是确定启动、停止增压泵的上限压力值、下限压H q =(f ×H m ×10÷(1-×f ×H m =1.2×10×10 ÷ (1 - 0.0097×1.2筑龙网ww w.z

4、hu l on g.c om×10 = 135.8Kpa = 13.58mq xh = (BH q 1/2 = (1.577×13.581/2= 4.63 (l/sH m = H q ÷f ×(10 + H q ×= 160 ÷1.2 ×(10+160×0.0097= 11.54(m = 0.11Mpa工程设计中通常选用口径65长度25米的衬胶水带故H d = A d L d q 2 = 0.00172×25×5.02= 1.08 m = 0.01MpaH K = 0.02MpaH 为屋顶水箱至

5、顶层消火栓栓口的距离,h 为屋顶水箱至顶层消火栓处的水头损失启动增压泵的下限压力为:给水主管道由于管道、阀门等泄漏产生的压力降,根据经验一般取0.050.10 Mpa ,则停止增压泵的上限值压力为:发生火灾时,由于消火栓或喷头喷水,系统压力开始下降,当降至增压泵的下限压力值H min 时,随着消防用水量的增大,系统压力继续下降,增压泵已不能维持消火栓压力的要求,此时启动消防泵。为了防止消防泵的误动作,由H min 下降至H x 一般取510m 水柱,即:H x = H min - 0.050.10 = 0.19 +h-H - 0.050.10 = 0.140.09(Mpa +h - H由于系统

6、初出水时主泵不可能立即出水,最初的流量完全由增压泵供给,所以选择稍大的流量较为合适。对于消火栓系统增压泵的流量以约大于1个消火栓的出水量计,为5 L/s 。喷洒系统增压泵的流量以约大于1个喷头的出水量计,筑龙网ww w.z hu l on g.c om为1 L/s 。 2 气压罐气压罐用于顶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防水压,而贮存少量的消防用水,室内10min 的消防水量仍然贮存在屋顶水箱中,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。 2.1气压罐的工作原理消防气压罐的消防水总容积分为3个部分,即消防贮水容积(调节容积、缓冲水

7、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最高水位。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最低水位时,停止稳压泵,自动开启消防泵灭火。图2 气压罐加压工作原理图2.2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。筑龙网ww w.z h

8、u l on g.c om气压罐的总容积一般按公式V= V X ÷(1- b 计算。式中:V 为气压罐的总容积m 3消防贮水总容积(V X :设置气压罐的目的是为了保证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 。气压罐设4个压力控制点,如图2所示。其中:P 1为气压罐最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,等于最不利点消火栓所需的水压H min ,其计算方法同增压泵;P 2为最高工作压力,即启动消防泵的压力值。按下式计算:P 2 =(P 1 + 0.098÷ b - 0.098P 01为稳压水容积下限水位压力,此时启动稳压泵;P 02为稳压水容积上限水位压力,即气压罐最高工作压力,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