消防稳压泵、气压罐的设计计算

消防稳压泵工作原理

一、消防稳压（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）、缓冲水容积和稳压水容积，如图1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，自动开启消防泵火

火。

二、消防稳压（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。

1.气压罐的总容积V

气压罐的总容积一般按公式V邛VX+（1-ab）计算。

式中：V为气压罐的总容积m3;VX为消防水总容积等于消防贮水

容积、缓冲水容积和稳压水容积之和;B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;ab为气

压罐最低工作压力和最高工作压力之比(以绝对压力计)，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5L/S)

计，消防贮水容积为2节*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1L/S计，消防贮水容积为5T30=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。

2.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Hmin,其计算方法同增压泵;P2为最

高工作压力，即启动消防泵的压力值。按下式计算：

P2=(P1+0.098)-ab-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，一股使缓冲水容积的上、

下限水位压差不小于0.02~0.03Mpa;稳压水容积的上、下限水位压差

不小于0.05~0.06Mpa。贝ij：

P01=P2+0.02-0.03MpaP02=P01+0.05~0.06Mpa=P2+0.07~0.

09MPa

3.计算举例

在一栋建筑高度接近100m的一类综合楼建筑中，顶部几层采用

立式气压罐稳压，屋顶水箱至顶层消火栓栓口的距离:H=4m。屋顶水

箱至顶层消火栓处的水头损失£h=0.82m

气压罐工作压力比：ab=0.76

气压罐总容积：V=BVX+(1・ab)=1.1X(300+20+50)+

(1-076)=1.70m3

选用：SQL1000X0.6气压罐一台

气压罐充气压力：

P1=Hmin=Hq+Hd+HK+Ih-H=0.16+0.01+0.02+0.0082-0.04=0.

14(Mpa)

最高工作压力：P2=(P1+0.098)4-ab-0.098=0.144-

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)4-2=(0.24+0.39)4-2=0.27(Mpa)

稳压泵流量：QW5.0L/S

选用40LG12-15X2水泵两台一用一备每台：

Q=4.17L/sH=27mN=2.2KW

4.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W5L/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W1L/S。

三、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，保证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;供电应保证双回路并能自动

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，消防稳压（气压）罐不但能调节容

积（贮存30s的室内消防用水），更重要的是贮存能量。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，

顶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

但能保证顶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取得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。

四、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顶部几层的压力

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。

气用水罐其调节水容量为两支水枪和5个喷头30s的用水量，即2X

5X30+5X1X30=450Lo这是指消火栓和自动喷洒合用气压罐，如

果单独设置分开即可！

至于总容积V=BVxf/（1-ab）

式中V——消防气压罐总容积（m3）

Vxf——消防水总容积，等于消防贮水容积、稳压水容积、缓冲水

容积之和（m3）

B——气压罐的容积系数，隔膜式气压罐宜为1.05

a——工作压力比，宜在0.5〜0.9范围内取值。

气压罐贮水容积和稳压水容枳应满足消防给水的要求。消火栓

给水系统中