民用建筑高位消防水箱增壓設(shè)施的設(shè)計(jì)探討

1、筑龍網(wǎng)ww w.z hu l on g.c om民用建筑高位消防水箱增壓設(shè)施的設(shè)計(jì)探討關(guān)鍵詞:高位消防水箱、增壓泵、氣壓罐內(nèi)容提要:介紹當(dāng)高位消防水箱壓力不足時(shí)常用的2種增壓設(shè)施的工作原理;并通過實(shí)例計(jì)算,說明了2種增壓設(shè)施的計(jì)算內(nèi)容與計(jì)算方法,對(duì)2種增壓方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較;提出了設(shè)計(jì)中增壓方式的選用方法。在民用建筑的消防給水設(shè)計(jì)中,采用臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)的建筑物都應(yīng)設(shè)置高位消防水箱,以保證最不利點(diǎn)消火栓或噴頭的消防水壓。高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50045-95(以下簡(jiǎn)稱高規(guī)規(guī)定,建筑高度不超過100m 時(shí),最不利點(diǎn)消火栓的靜水壓力不應(yīng)低于0.07Mpa ,建筑高度超過100m 時(shí),最不

2、利點(diǎn)消火栓的靜水壓力不應(yīng)低于0.15Mpa 。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,由于受建筑造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制,當(dāng)高位水箱的設(shè)置高度不能滿足上述消火栓的靜壓要求時(shí)應(yīng)設(shè)置增壓設(shè)施。設(shè)計(jì)中常采用的增壓形式有兩種:一是設(shè)置增壓泵;二是設(shè)置氣壓罐。1 增壓泵在消防水箱的出水管上設(shè)置增壓泵以解決最不利點(diǎn)消火栓的壓力要求,是一種從設(shè)計(jì)到施工都較為簡(jiǎn)單的增壓形式,既方便又經(jīng)濟(jì),在工程實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。其基本工作過程如圖1所示:筑龍網(wǎng)ww w.z hu lon g.c om圖1 增壓泵加壓工作原理圖1.1增壓泵的工作原理頂部消防給水的壓力在火災(zāi)初期由增壓泵供給,消防水箱出水管上設(shè)有電接點(diǎn)壓力表,壓力表設(shè)3個(gè)控制點(diǎn),即上限壓

3、力值、下限壓力值和啟動(dòng)消防泵的壓力值。當(dāng)系統(tǒng)壓力升至設(shè)計(jì)上限值時(shí),停止增壓泵的運(yùn)行;當(dāng)系統(tǒng)壓力降至設(shè)計(jì)下限值時(shí),啟動(dòng)增壓泵,系統(tǒng)壓力上升至上限值,如此反復(fù)來維持消防系統(tǒng)的壓力需要;當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),消火栓水槍或噴頭開始噴水,系統(tǒng)壓力下降,當(dāng)降至設(shè)計(jì)壓力下限值以下時(shí),停止增壓泵,啟動(dòng)消防泵。 1.2增壓泵的設(shè)計(jì)計(jì)算 增壓泵的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容主要是確定啟動(dòng)、停止增壓泵的上限壓力值、下限壓H q =(f ×H m ×10÷(1-×f ×H m =1.2×10×10 ÷ (1 - 0.0097×1.2筑龍網(wǎng)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工程設(shè)計(jì)中通常選用口徑65長(zhǎng)度25米的襯膠水帶故H d = A d L d q 2 = 0.00172×25×5.02= 1.08 m = 0.01MpaH K = 0.02MpaH 為屋頂水箱至

5、頂層消火栓栓口的距離,h 為屋頂水箱至頂層消火栓處的水頭損失啟動(dòng)增壓泵的下限壓力為:給水主管道由于管道、閥門等泄漏產(chǎn)生的壓力降,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取0.050.10 Mpa ,則停止增壓泵的上限值壓力為:發(fā)生火災(zāi)時(shí),由于消火栓或噴頭噴水,系統(tǒng)壓力開始下降,當(dāng)降至增壓泵的下限壓力值H min 時(shí),隨著消防用水量的增大,系統(tǒng)壓力繼續(xù)下降,增壓泵已不能維持消火栓壓力的要求,此時(shí)啟動(dòng)消防泵。為了防止消防泵的誤動(dòng)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由于系統(tǒng)

6、初出水時(shí)主泵不可能立即出水,最初的流量完全由增壓泵供給,所以選擇稍大的流量較為合適。對(duì)于消火栓系統(tǒng)增壓泵的流量以約大于1個(gè)消火栓的出水量計(jì),為5 L/s 。噴灑系統(tǒng)增壓泵的流量以約大于1個(gè)噴頭的出水量計(jì),筑龍網(wǎng)ww w.z hu l on g.c om為1 L/s 。 2 氣壓罐氣壓罐用于頂層消防給水的增壓也是設(shè)計(jì)常用的一種增壓設(shè)施。氣壓罐的主要作用是提供足夠的消防水壓,而貯存少量的消防用水,室內(nèi)10min 的消防水量仍然貯存在屋頂水箱中,因此,消防氣壓罐的容積較小,這是與其它氣壓給水系統(tǒng)的不同之處。 2.1氣壓罐的工作原理消防氣壓罐的消防水總?cè)莘e分為3個(gè)部分,即消防貯水容積(調(diào)節(jié)容積、緩沖水

7、容積和穩(wěn)壓水容積,如圖2所示。系統(tǒng)平時(shí)的壓力由穩(wěn)壓泵提供,當(dāng)壓力升高,達(dá)到穩(wěn)壓水容積的高水位時(shí),穩(wěn)壓泵自動(dòng)停止運(yùn)行;當(dāng)壓力降低,達(dá)到穩(wěn)壓水容積的低水位時(shí),穩(wěn)壓泵自動(dòng)開啟,將穩(wěn)壓水容積提升到最高水位。如此循環(huán)以保持系統(tǒng)的高壓狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),隨著消火栓的投入使用,系統(tǒng)壓力開始下降,當(dāng)降至消防貯水容積的最低水位時(shí),停止穩(wěn)壓泵,自動(dòng)開啟消防泵滅火。圖2 氣壓罐加壓工作原理圖2.2氣壓罐的設(shè)計(jì)計(jì)算氣壓罐增壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容主要有兩個(gè)部分,即氣壓罐總?cè)莘e的計(jì)算和每個(gè)壓力控制點(diǎn)壓力值的計(jì)算。總?cè)莘e的計(jì)算確定所選壓力罐的大小,壓力的計(jì)算確定穩(wěn)壓泵的啟、停范圍以及開啟消防泵的壓力值。筑龍網(wǎng)ww w.z h

8、u l on g.c om氣壓罐的總?cè)莘e一般按公式V= V X ÷(1- b 計(jì)算。式中:V 為氣壓罐的總?cè)莘em 3消防貯水總?cè)莘e(V X :設(shè)置氣壓罐的目的是為了保證火災(zāi)發(fā)生初期消防泵沒有啟動(dòng)之前消火栓和噴頭所需的水壓,這段時(shí)間約為30s 。對(duì)于消火栓給水系統(tǒng),按同時(shí)使用2支水槍(每支水槍流量5 L/s 計(jì),消防貯水容積為2*5*30=300L ;對(duì)于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),按5個(gè)噴頭同時(shí)開啟,每個(gè)噴頭以1 L/s 計(jì),消防貯水容積為5*1*30=150L 。當(dāng)2個(gè)系統(tǒng)共用氣壓罐時(shí),消防貯水總?cè)莘e為300+150=450L 。氣壓罐設(shè)4個(gè)壓力控制點(diǎn),如圖2所示。其中:P 1為氣壓罐最低工作壓力點(diǎn)或氣壓罐充氣壓力,即消防貯水容積的下限水位壓力,等于最不利點(diǎn)消火栓所需的水壓H min ,其計(jì)算方法同增壓泵;P 2為最高工作壓力,即啟動(dòng)消防泵的壓力值。按下式計(jì)算:P 2 =(P 1 + 0.098÷ b - 0.098P 01為穩(wěn)壓水容積下限水位壓力,此時(shí)啟動(dòng)穩(wěn)壓泵;P 02為穩(wěn)壓水容積上限水位壓力,即氣壓罐最高工作壓力,此時(shí)停止穩(wěn)壓泵。由于壓力傳感器有精度、穩(wěn)定性的要求,一般使緩沖水容積的上、下限水位壓差