一、概述：
根據現場布局和需要,設備的三大部分(穩壓裝置、消防泵、電控系統)可分為整體式和分開式結構。
消防穩壓裝置 該裝置由穩壓泵和氣壓罐兩大部分組成。
1.a. 穩壓泵：當穩壓裝置與消防主泵為整體式安裝結構時，其額定壓力一般高于消防泵額定壓力；當穩壓裝置與消防主泵為分開式安裝結構時(即穩壓裝置安裝在屋頂)，其額定壓力一般為0.2~0.3MPa。流量范圍為：消火栓系統3~5L/s，噴淋系統為0.7~1.7L/s，如穩壓用水源為高位水箱提供10分鐘消防用水所需穩壓泵時，可另行設計選擇。
b. 當消防泵功率小于15kW且壓力參數也適當時，可不要穩壓泵,由消防泵兼作穩壓泵用。
c. 穩壓氣壓罐有補氣式、隔膜式二種形式。
2. 消防泵 消防泵一般為一用一備或兩用一備
3.電控柜
a. 一般情況下，消防泵、穩壓泵由一個電控柜控制，但穩壓裝置與消防泵分離高位安裝時則穩壓裝置自配電控柜。
b. 電控柜可實現遠程控制：遠程控制可由消防中心輸入直流24V開泵、停泵或由消防按鈕及其它開關控制。
c. 起動方式：電動機功率小于15kW直接起動，大于15kW為Y/△、自耦或軟起動。
d. 設計時為單電源線路，但有要求時可設計雙電源互投線路。
e. 用戶有要求時，電控柜可設計自動巡檢功能。
二、產品特征：
1．采用補氣式氣壓罐時，實現自動補氣補水,保證氣壓罐內隨時保持額定工作壓力和額定水位。
2．采用隔膜式氣壓罐時，一次充氣*使用。
3．系統具有設定消防定期巡檢試機功能，以防*不用，造成葉輪與泵殼生銹卡死。
4．可代替消防控制中心接受和處理各種消防信號，還可以發出各種運行故障及報警信號。
5．設計靈活、布局合理、且占地面積少、節省投資。
三、工作條件：
1．安裝基礎：混凝土平臺或能保證正常工作要求的平整地面。
2．電源：三相五線，380V±10%，50Hz±5%。
3．環境：室內使用，相對濕度20%～90%，氣溫0℃～40℃（水不允許凍結），無腐蝕性和易燃易爆氣體，油霧塵埃及機械振動較小的場合。
4．海拔高度：1000m以下。
設備系統結構說明
根據現場布局和需要,設備的三大部分(穩壓裝置、消防泵、電控系統)可分為整體式和分開式結構。
四、型號意義：
在多層和高層民用建筑的消防給水系統設計中,經常會遇到需要設置消防氣壓給水設備的情況。在具體設計實踐中,筆者發現設計者往往存在對消防規范的條款理解不夠,或選用消防氣壓給水設備不當的問題。
1. 多層和高層民用建筑何處需要使用消防氣壓給水設備
根據《建筑設計防火規范》( GBJ 16 - 87) 1997 年版和《高層民用建筑設計防火規范》( GB50045 - 95)1997 年版的有關條款,室內消防給水系統在下列情況下需要設置氣壓給水設備。
(a) 多層或高層建筑室內設有臨時高壓消防給水系統,并且多層建筑的zui高部位和高層建筑的屋頂都設有高位消防水箱,但是多層建筑高位消防水箱的設置高度不能滿足zui不利點消火栓的水壓要求,而高層建筑高位消防水箱的設置高度不滿足以下要求:建筑高度不超過100m 時,zui不利點消火栓靜水壓力不低于0.07MPa ;建筑高度超過100m 時,zui不利點消火栓靜水壓力不低于0.15MPa 時,消防給水系統需要設置由穩壓泵或氣壓罐組成的增壓設備。當消防給水系統只有消火栓時,氣壓罐的調節水容積為300L ;當消防給水系統的自動噴水滅火系統單獨設置時,氣壓罐的調節水容積為150L ;當消防給水系統同時有消火栓和自動噴水滅火系統時,氣壓罐的調節水容積為450L 。穩壓泵的出水量,對于消火栓系統為5L/ s ,對于自動噴水滅火系統為1L/ s。此時的系統見圖1 ,穩壓泵需有備用。
當建筑物頂部有消防水箱,但放置穩壓設備有困難時,多層建筑經常將穩壓設備放在首層或地下室內,如圖2 所示。高層建筑由于高位消防水箱距地面高差較大,若將穩壓設備放在首層或地下室時,系統的工作壓力較大,可能引起系統超壓(超過管道的允許使用壓力) ,故*采用放在建筑物頂部的方案。
(b) 多層建筑室內設有臨時高壓消防給水系統,但在建筑物的頂部不能放置高位消防水箱,此時應該在建筑物的首層或地下層設置氣壓罐、穩壓泵和消防水泵。氣壓罐內應貯存10min 的消防用水量。當室內消防用水量(包括消火栓和自動噴水滅火系統) 不超過25L/ s , 經計算水箱消防貯水量超過12m3 時,仍可采用12m3 ; 當室內消防用水量超過25L/ s ,經計算水箱消防貯水量超過18m3 時,仍可采用18m3 。消防水泵的出水量即系統的消防用水量。此時的系統如圖3 所示。
2. 成套消防氣壓給水設備存在的問題
目前,市場上成套消防氣壓給水設備存在的主要問題是如“(b) "情況替代高位水箱作用的氣壓罐,有的生產廠家提供的產品貯水容量不滿足《建規》的有關條款規定。
對于自動補氣式氣壓罐,其容積的計算公式:V =βV xf / 1 - αb
式中V ———消防氣壓罐的總容積,m3 ;
V xf ———消防水總容積,等于消防貯水容積與穩壓水容積之和。消防貯水容積見表1 ,穩壓水容積一般不超過0.05m3 ;
β———氣壓罐的容積系數,對立式罐取1.10 ;
αb ———氣壓罐的工作壓力比,一般取0.65～0.85 ,當工作壓力較小時,可取0.65 。
將公式計算出的氣壓罐的總容積與幾家廠家提供的氣壓罐進行比較,見表2 。從表2 看出,對于多層建筑用于代替高位消防水箱的消防氣壓設備所配套的氣壓罐的容積,有的廠家比較接近規范要求的容積,有些廠家則相差很遠,如果未經當地*門同意不慎選用容積較小的氣壓罐,將會給建筑物消防驗收帶來麻煩。另外,市場上用于消防系統的氣壓給水設備稱謂太多、太亂。比如有稱消防氣壓給水設備、普通型消防氣壓給水設備、全自動氣壓消防供水設備、消防增壓穩壓給水設備、消防補壓用氣壓給水設備、消防應急供水設備等。其實只是兩類設備,一類是代替高位水箱作用的消防氣壓給水設備,另一類是增壓穩壓用消防氣壓給水設備。兩類設備的名稱是否妥當請大家評議,但設備名稱統一是肯定的,只有這樣在選用設備時才能正確、合理。
3. 消防氣壓給水設備氣壓罐的計算
氣壓罐的計算過程中,有幾個參數是待定而不能一次確定的,因此有一個待定參數的試算過程,常用的是預選氣壓罐尺寸規格的方法,具體運算見下算例。
例:有一幢建筑高度超過100m 的超高層民用建筑,高位水箱供樓內消火栓和自動噴水滅火系統用水。因受屋頂停機坪的限制,建在屋頂設備層內的高位消防水箱的設置高度不能滿足《高規》關于樓內zui不利點消火栓(zui不利消防用水設備是消火栓,而不是自動噴水滅火系統的噴頭) 靜水壓力不應低于0.15MPa 的規定。設計擬采用在設備層內設置穩壓泵加氣壓罐的方法解決樓內頂上幾層消防水壓不足的問題。試計算研究氣壓罐的規格。樓內設備層的標高見圖1 。氣壓罐采用立式補氣式水罐。經計算從水泵出口至zui不利消火栓,啟泵時水頭損失為210mH2O(0.02MPa) 。
解:氣壓罐運行工況下的參數見圖4 。
(1) 確定滿足zui不利點消火栓工作壓力下氣壓罐內的zui低工作壓力P1 。
根據《高規》,zui不利點消火栓的水槍充實水柱不應小于13m ,采用! 19 水槍,25m 長65mm 口徑麻織水帶。此時消火栓流量qxh = 5.7L/ s ,消火栓栓口壓力為23.59mH2O(0.24MPa) 。此時,罐內zui低工作壓力P1 計算如下:
P1 = (消火栓栓口壓力+ 管道水頭損失)- (水箱底標高- zui高層樓面標高-消火栓栓口距地高度)
= (23.59 + 2.0) - (123.2 - 118.6 - 1.1)
= 22.1 (mH2O)
= 0.221 (MPa ,表壓)
= 0.321 (MPa ,絕壓)
(2) 求氣壓罐充水時的初始壓力P0 。
取β = 1.1 , P0 =P1/β =0.321/1.1 = 0.292 (MPa ,絕壓)
(3) 預選氣壓罐規格,確定氣壓罐的總容積V 。
預選氣壓罐規格為! 1 000 ×2 180mm(罐體圓柱段長1 600mm) 1 臺。查表3 ,氣壓罐總容積V為:V = 0.162 ×2 + 0.785 ×1.6 = 1.58m3
(4) 運用氣體定律計算各工況點時罐內壓力與相應的罐內空氣體積。
zui低消防工作壓力P1 時,氣壓罐內的空氣體積V 1 :
V 1 =(P0/P1)V =(0.292/0.321) ×1.58 = 1.436 (m3)
由于高位消防水箱同時供給消火栓與自動噴水滅火系統,故氣壓罐調節水容積V x 取0145m3 。zui高工作壓力下罐內的空氣容積V 2 :
V 2 = V 1 - V x = 1.436 - 0.45 = 0.986 (m3)
zui高工作壓力P2 :
P2 =(V 1/V 2)P1 =(1.436/0.986) ×0.321 = 0.468 (MPa ,絕壓)
根據經驗,穩壓泵的啟動壓力PS1取值比P2 大0.02MPa ,即: PS1= P2 + 0.02 = 0.488 (MPa ,絕壓)
則穩壓泵啟動壓力下罐內的空氣容積V S1:
V S1=(P2/PS1)V 2 =(0.468/0.488 )×0.986 = 0.946 (m3)
計算時,氣壓罐的工況還應滿足以下條件:
穩壓泵的停泵壓力PS2按PS2= PS1+ 0.05MPa取值,同時應符合穩壓水容積V S = V S1- V S2不少于0.05m3 的規定。 據此繼續計算:
PS2= PS1+ 0.05 = 0.538 (MPa ,絕壓)
V S2=(PS1/PS2)VS1=(0.488/0.538 )×0.946 = 0.858 (m3)
V S = V S1- V S2= 01946 - 01858 = 01088 (m3)> 0105 (m3)
如不滿足要求,可調整氣壓罐規格重新計算。對于氣壓罐與穩壓泵放在低處的情況,系統穩壓工作壓力較高,為了避免系統工作壓力過高或超壓,在計算時一般宜將PS1-P1 值控制在012MPa以內。
本例氣壓罐選用! 1 000 ×2 180mm 是合理的,需要時可算出各種工況下罐內水位h1 、h2 、h3 、h4的值。
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