消防稳压水罐计算
稳压罐的计算
稳压罐的计算简单介绍一下建筑消防给水工程的组成:建筑消防给水工程由消防给水水源、消防给水设备、管路系统、室内灭火设备及系统附件组成。
消防给水设备又分为：自动给水设备（消防水箱）、主要给水设备（消防水泵）、临时给水设备（水泵接合器）、局部增压设备（气压消防给水设备）。
气压给水设备的应用方式:(1)做增加启动设施当高位消防水箱设置高度不能满足最不利点灭火设备所需的静水压力要求时,可采用在高位消防水箱下附设一个气压罐和1台稳压泵.高位消防水箱用来保证初期火灾所需的水量.气压水罐有2个作用:a.满足系统最不利点或附近几层的灭火设备所需的水压;b.启动稳压泵和消防水泵.稳压泵用来给气压罐补水,以保证气压罐启动水量450L(相当于火灾初起时两支水枪和5个喷头工作30s的消防用水量)的常备储存.见下图:(2)代替高位消防水箱某些建筑(或场所)设置高位消防水箱有困难,可采用气压给水设备代替高位消防水箱.此时气压罐应满足两点要求:a.储存火灾初期10分钟的室内消防用水量;b.保证扑救初期火灾所需的消防水压.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。
气压供水设备(气压罐)的设计公式
长沙中崛供水设备有限公司气压供水设备(气压罐)的设计公式 气压供水设备(气压罐)的设计公式 1、气压罐消防稳压泵的选择： 稳压泵的扬程： Hb=Hy2+Pmin+Hs2=51mH2O 式中：Hy2——水箱最低水位至气压罐最低水位间的静水压(MPa); Hs2——水箱至气压罐总水头损失(MPa); 气压罐稳压泵流量：Q=Vf/Tx 2、气压罐设计最小工作压力和设计最大工作压力的计算：为保证消防供水安全可靠，气压罐设计最小工作压力，应满足最不利点灭火设备或用水设备的水压要求：Pmin=HC+∑hω+HZ长沙中崛供水设备有限公司 式中：Pmin——气压罐设计最小工作压力(MPa); HC——最不利点灭火设备或用水设备所需的水压(MPa); ∑hω——最不利管路的沿程和局部水头损失(MPa); HZ——最不利点灭火设备或用水设备与气压给水设备(气压罐)最低水位间的静水压(MPa); (1) 消火栓(气压罐)系统： Pmin=HC+∑hω+HZ=0.50MPa Pmax=Pmin/α=0.50/0.75=0.667MPa (2) 自动喷洒(气压罐)系统： Pmin=HC+∑hω+HZ=0.153MPa Pmax=Pmin/α=0.153/0.75=0.204MPa (3) 由此确定气压罐的最大工作压力为0.667MPa,最小设计压力为0.50MPa 3、立式气压罐水罐设计水位的计算：长沙中崛供水设备有限公司 气压罐设计最高水位： hmax=(1-α/β)H=(1-0.75/1.1) 1.75=0.557m 式中：H——立式气压罐总高度(m); 气压罐设计最低水位： hmin=(1-1/β)H =(1-1/1.1) 1.75=0.159m; 4、气压罐的水罐空气部分容积： Vk=αVZ/β =0.75 1.98/1.1=1.35m3 5、气压罐的水罐非调节水容积： △Vω=(1-1/β)VZ =(1-1/1.1) 1.98=0.18m3 6、1.气压罐总容积： VZ=βVω/(1-α)=1.1 045/(1-0.75)=1.98m3 式中：VZ——气压罐总容积(m3); α——气压罐压缩空气充装比，取α=0.75; β——气压罐容积附加系数，取β=1.1长沙中崛供水设备有限公司。
固定消防给水设备第3部分：消防增压稳压给水设备
前言中华人民共和国国家标准固定消防给水设备第3部分：消防增压稳压给水设备Fixed water supply equipment used for fire-protection-Part 3：Pressure boosting and stabilizing type water supply equipment used for fire-protectionGB 27898.3-2011颁布部门：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布时间：2011年12月30日施行时间：2012年06月01日GB 27898的本部分的第5章、第7章和第8章为强制性的，其余为推荐性的。
GB 27898《固定消防给水设备》分为以下部分：——第1部分：消防气压给水设备；——第2部分：消防自动恒压给水设备；——第3部分：消防增压稳压给水设备；——第4部分：消防气体顶压给水设备；——第5部分：消防双动力给水设备。
……本部分为GB 27898的第3部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分由中华人民共和国公安部提出。
本部分由全国消防标准化技术委员会固定灭火系统分技术委员会（SAC/TC 113/SC 2)归口。
本部分起草单位：公安部天津消防研究所。
本部分参加起草单位：青岛三利集团有限公司。
本部分主要起草人：赵永顺、李习民、马六甲、刘连喜、张强、罗宗军、王洪刚。
本部分是首次发布。
1 范围GB 27898的本部分规定了消防增压稳压给水设备的术语和定义、分类、要求、试验方法、检验规则、标志牌和操作指导书、包装、运输和贮存。
本部分适用于消防增压稳压给水设备。
工作原理类似的增压稳压给水设备可参照采用。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 150 钢制压力容器GB/T 528 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定GB/T 3222.2 声学环境噪声的描述、测量与评价第2部分：环境噪声级测定GB 27898.1-2011 固定消防给水设备第1部分：消防气压给水设备GB 27898.2-2011 固定消防给水设备第2部分：消防自动恒压给水设备CJ/T 265 无负压给水设备TSG R0004 固定式压力容器安全技术监察规程3 术语和定义GB 27898.1-2011和GB 27898.2-2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
消火栓给水稳压设备计算及设备选用
XBD9.6/1.67-I40×8 6
XBD10.8/1.67-I40×9 6
XBD12/1.67-I40×10 6
XBD13.2/1.67-I40×11 6
XBD14.4/1.67-I40×12 6
XBD3/33.3-I50×2
12
XBD4.5/3.33-I50×3 12
XBD6.0/3.33-I50×4 12
1.67 48 52 2900 1.5 2.2 1.7 40
1.67 60 52 2900 1.88 2.2 1.7 40
1.67 72 52 2900 2.26 3 1.7 40
1.67 84 52 2900 2.64 3 1.7 40
1.67 96 52 2900 3.01 4 1.7 40
1.67 108 52 2900 3.39 4 1.7 40
XBD14.0/0.56-I25×12 2 0.56 144 30 2900 2.61 3 1.7 25
XBD3.3/1.11-I25×3 4 1.11 33 40 2900 0.90 1.1 1.7 25
XBD4.4/1.11-I25×4 4 1.11 44 40 2900 1.20 1.5 1.7 25
2 0.56 60 30 2900 1.09 1.5 1.7 25
XBD7.2/0.56-I25×6 2 0.56 72 30 2900 1.30 1.5 1.7 25
稳高压消防给水系统以及稳压装置的设置
初步选定一个气压罐，由公式
Ｖｚ－Ｂ Ｖｘ
ＶＺ
计算ａ，由公式…：
ｐ２＝一一０．１ Ｐ１＋０．１ Ⅱ
（１—２）
鼍
目岂
ｈ 蒲踌贮水春积 ｈ 簟压承吝积 ｋ８ 簟冲朱軎祝
ｎ 量缸怍压力
船 薄舫主囊启动压力
掇槛女 Ｐｓｌ
眦
ｈ 气压■总春积
计算出Ｐ２，则：
Ｐｓｌ－７２＋０．０２ （ＭＰａ） （１－３）
Ｐｓ２＝Ｐｓｌ＋０．０５（ＭＰａ） （１～４）
与稳压装置只设稳压泵的系统相比，它有节能，缓解稳眶泵频繁启停，缓冲系统水锤等优点。 与稳压装置为高位水箱的系统相比，它有节省了大量土建结构投资，建筑屋顶造型以及屋顶 用做其他功能易于处理等优点。从而在大量的工程中广泛采用。 为了进一步减少隔膜式气压消防给水设备作为稳压装置的综合费用，可以采用以下措施：为 了减少稳压泵工作扬程，进而减少电耗，可以把隔膜式气压罐以及稳压泵机组设置于屋顶水箱间 内。把气压罐以及稳压泵机组高置的方式还可以使ａ值取较低值，罐体容积较小，尽量利用了气 压罐的容积，机组总荷载也较小。隔膜式气压罐的隔膜宜采用胆囊式隔膜，由于胆囊式隔膜受力 合理，使用寿命较长，气密性能好，延长了补气周期，减少隔膜材料用量，隔膜较薄，减少了隔 膜占用的空间，扩大了气压罐的有效容积，水的调节容积较一般的气压罐大，而且也便于小型化。 可见，把胆囊式隔膜气压罐以及稳压泵作为稳压装置设于屋顶水箱间内是一种较合理经济的处理 方法。 在选用贮存式隔膜气压罐以及稳压泵的型号时，应根据工程的实际情况，通过计算确定。不 宜简单地通过厂商提供的成套隔膜式气压罐以及稳压泵机组压力、流量参数来确定适合的型号。 选用隔膜式气压罐以及稳压泵的型号的计算主要分为：隔膜式气压罐的选用计算：稳压泵（补水 泵）的选用计算两部分： （１）隔膜式气压罐的选用计算包括以Ｆ几个步骤 根据隔膜式气压罐以及稳压泵的设置高度与位置，计算最低工作压力Ｐｌ，Ｐｌ须保证最不利处 消火栓的水枪充实水柱或自动喷水灭火系统喷头所需的水压要求，值得注意的是，在计算Ｐ１时， 计算管网的水头损失应以满足火灾初期消防水泵启动前消防流量来计算，显然比消防水泵启动后 输送消防设计流量时计算出来的水头损失小。计算简图见下图：
对消防稳压设备设计的几点思考
消防稳压水罐计算
消防稳压水罐计算消防系统中稳压水罐的容积和运行参数应如何计算摘要2014年10月1日，《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）正式实施，此次颁布实施的规范对消防稳压水罐提出新的要求，现在对消防稳压水罐的选型不同于以前。
结合其他现行规范，阐述消防系统中稳压水罐的容积和运行参数应如何计算。
关键词消防稳压水罐；隔膜式气压水罐；临时高压消防给水系统Calculation of voltage stabilizing tank fireHow to calculate the volume and operation parameters of stabilizing tankin fire control systemAbstract《Technical code for fire protection water supply and hydrant systems》（GB50974-2014）formally implemented in October 1,2014.The promulgation of the standard put forward new requirements for voltage stabilizing tank fire.The selection of voltage stabilizing tank on fire now is different from the bined with other current specifications, expounds the volume and operation parameters of the pressure stabilizing tank in fire control system should be how to calculate.Key words voltage stabilizing tank fire；Diaphragm pneumatic tank；fire protection water supply system of temporary high pressure.0 引言在火灾发生时，消防系统对人类生命及财产安全起到至关重要的作用。
消防稳压给水设备应用
消防稳压给水设备应用摘要消防稳压给水设备因其结构上方便性，可根据需要架设在任何高度。
消防稳压给水设备可通过采集管网压力信号与设定值比较、自动控制稳压泵的启停，从而自动稳定管网压力。
还可利用隔膜式气压罐储存有压水，调节管网压力的小范围波动，减少稳压泵的启停次数。
关键词消防给水有效水容积稳压一、前言消防系统中应用最为广泛的是消火栓系统和自动喷水灭火系统。
消防给水系统要随时处于待命状态，确保消防泵组时刻处于待命状态非常重要。
则需要保证管网中有水，且不论是高压消防给水系统、稳高压消防给水系统还是临时高压消防给水系统，都应满足管网中保持所需的水压要求。
部分单、多层建筑市政管网供水充足且能满足建筑消防最不利点供水需求，或可在楼顶加装高位水箱结合市政管网供水压力满足建筑消防最不利点供水需求。
但根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定，一类建筑（住房除外）最不利点消火栓所需水压约为150Kpa （15mH2O）市政管网水压或用加高消防水箱的办法来满足所需水压一般不太可能。
且地震区建筑、临时性建筑和因建筑艺术等要求不宜设置高位水箱的建筑。
通常可采用消防稳压给水设备解决这些建筑的消防最不利点供水需求。
消防稳压给水设备因其结构上方便性，可架设在任何高度；施工安装简便，便于扩建、改建和拆迁；给水压力可在一定范围内进行调节。
在控制柜上按系统需求设定压力值后，设备可自动完成管网的稳压过程、无需人工看守。
二、设备组成消防稳压给水设备一般由隔膜式气压罐、稳压泵组、管路系统、电控系统、自动控制箱等组成。
这里消防稳压给水设备由隔膜式气压罐一个，稳压泵两台，管路机组一套及控制柜等组成。
由控制柜采集压力信号，控制稳压泵的自动运行，完成对消防管网的自动稳压过程。
三、设备运行原理1、没有火情时由稳压泵和隔膜气压罐维持消防给水管网因正常泄漏而造成的压力损失，稳压泵工作时将水送至消防给水管网，多余的水进入隔膜气压罐后，隔膜气压罐水室扩大、气室缩小、压力随之升高。
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消防稳压水罐计算消防系统中稳压水罐的容积和运行参数应如何计算摘要2014年10月1日，《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）正式实施，此次颁布实施的规范对消防稳压水罐提出新的要求，现在对消防稳压水罐的选型不同于以前。
结合其他现行规范，阐述消防系统中稳压水罐的容积和运行参数应如何计算。
关键词消防稳压水罐；隔膜式气压水罐；临时高压消防给水系统Calculation of voltage stabilizing tank fireHow to calculate the volume and operation parameters of stabilizing tankin fire control systemAbstract《Technical code for fire protection water supply and hydrant systems》（GB50974-2014）formally implemented in October 1,2014.The promulgation of the standard put forward new requirements for voltage stabilizing tank fire.The selection of voltage stabilizing tank on fire now is different from the bined with other current specifications, expounds the volume and operation parameters of the pressure stabilizing tank in fire control system should be how to calculate.Key words voltage stabilizing tank fire；Diaphragm pneumatic tank；fire protection water supply system of temporary high pressure.0 引言在火灾发生时，消防系统对人类生命及财产安全起到至关重要的作用。
目前大多数工程采用临时高压消防给水系统，增压稳压设备为该系统中不可缺少的组成部分。
本文将对增压稳压设备中稳压水罐的容积和运行参数应如何计算，做简短阐述。
本文以隔膜式消防稳压水罐示例。
1 计算原理本文计算过程中主要依据玻意耳定律（玻—马定律），PV=nRT；当n、T一定时 V、P成反比。
根据玻—马定律，可推知气压罐在不同充水量的状态时，气压罐内空气体积和罐内压强的关系。
将规范要求作为已知条件或是限定条件，代入到计算过程中，最终可得到气压罐满足要求时的运行状态以及运行参数。
2 消防气压水罐容积计算2.1 计算前设定所需的参数2.1.1 q h——稳压泵设计流量稳压泵流量可根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014（以下简称《消规》）5.3.2条计算：《消规》5.3.2条内容为：“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露量和系统自动启动流量；2.消防给水系统管网的正常泄漏量应根据管道材质、接口形式等确定，当没有管网泄漏量数据时，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。
”根据以上要求计算稳压泵流量，单位为m 3/h 。
2.1.2 V s1——通过稳压泵设计流量计算所需消防气压罐的稳压水容积（此值区别于2.1.3中稳压水容积V s ）《消规》5.3.4“设置稳压泵的临时高压消防给水系统应设置防止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”V s1=ncq h4 2.1.1V s1 通过稳压泵设计流量计算所需消防气压罐的稳压水容积（m 3）；q h 稳压泵的计算流量（m 3/h ）； c 安全系数（宜采用1.0~1.3）； n 水泵在一小时内启动次数。
将q h 值带入式2.1.1可计算出V s1值，V s1为已知数。
2.1.3 气压罐工作状态时的运行参数P 1——稳压罐保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态的最低静水压力（表压），P 2——稳压罐压力降至系统自动启泵时的压力（表压）， P s1——稳压泵启泵压力（表压）， P s2——稳压泵停泵压力（表压）。
右图2.1为隔膜式气压水罐示意图： V x ——消防贮水容积V ap ——缓冲水容积 V s ——稳压水容积V 效——隔膜式气压水罐总有效容积 V 总——隔膜式气压罐总容积β——气压水罐的容积系数，隔膜式气压水罐β取1.05α——气压水罐的工作压力比，宜在0.5～0.9范围内取值。
2.2 计算 2.2.1计算过程：先选择气压水罐型号，可将气压水罐容积做为已知量，利用玻意耳定律，推导出气压水罐运行参数P 1、P 2、P S1、P S2、α值。
2.2.2 计算：V 总=βV效2.2.1根据玻意耳定律（玻—马定律），当n 、T 一定时 V 、P 成反比，则有：（P 1+0.098）V 效=（P 2+0.098）（V 效－V x ） 整理得: P 2=x效效V －V V (P 1+0.098）－0.098 2.2.2注：本次计算中压力值单位均为MPa 。
《消规》5.3.4“有效储水容积不宜小于150L ”，计算时可指定V x 值，P 1值跟据工程计算得到，V 效通过式2.2.1计算得到，将以上值带入式2.2.2中，可得到P 2值。
根据《消规》5.3.3.2“稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵图2.1 隔膜式气压罐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0.07MPa~0.10MPa”。
增加值用ΔPo表示，则有:P S1=P2+ΔPo 2.2.3注：ΔPo宜为0.07MPa~0.10MPa，已满足《气压给水设计规范》（CECS 76:95）4.3.9“缓冲水容积下限水位压力P s1与贮水容积上限水位压力P2的压差ΔP，一般可取0.02MPa”的要求。
根据《气压给水设计规范》（CECS 76:95）4.3.10“稳压水容积上、下水位的压力差ΔPs应不小于0.05MPa”。
则有：P S2=P s1+ΔPs 2.2.4工作压力比：α=（P1+0.098）/（P S2+0.098） 2.2.52.3校核2.3.1校核内容：（1）《消规》5.3.4“设置稳压泵的临时高压消防给水系统应设置防止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……”即：V s≥V s1（V s1在式2.1.1中已求出）（2）《气压给水设计规范》（CECS 76:95）4.3.6.4“稳压水容积不得少于50L”即：V s≥50L校核V s 值，满足（1）（2)条要求。
由于，通过稳压泵设计流量计算所需消防气压罐的稳压水容积V s1时，按照启泵极限次数15次/h ，安全系数最小1.0时，稳压泵最小流量3.6m 3/h （1L/s ），计算得最小V s1=1546.30.1⨯⨯=0.06m 3=60L>50L/s ，即满足（1)条时，已经满足（2)条。
所以校核V s 是否大于V s1。
2.3.2计算稳压水容积V s （区别于2.1.2中的V s1） 通过玻意耳定律（玻—马定律），可推出：（P 1+0.098）V 效 =（P 2+0.098）（V 效－V x ） =（P s1+0.098）（V 效－V x －V ap ）=（P s2+0.098）（V 效－V x －V ap －V s ） 2.3.1 整理后，可得：V s =（P 1+0.098）V 效 （0.098+Ps11－0.098+Ps21） 2.3.2将式2.2.2、2.2.3、2.2.4带入2.3.2，得： V s =（P 1+0.098）V 效 （ΔPo0.098+P V －V V 11x+）（效效－ΔPsΔPo 0.098+P V －V V 11x++）（效效） 2.3.3初次计算时，V x 取0.15m 3，ΔPo 取0.07MPa ，ΔPs 取0.05MPa ，得出V s 值。
注：V x 、ΔPo 根据规范要求取值，ΔPs 初次计算时取下限，此后校核时，将逐渐增加此值。
2.3.3校核当V s<V s1，应增大ΔPs值，重新带入式2.3.3进行校核。
若V s 仍然小于V s1，继续增大ΔPs值，重复以上步骤，直至V s≥V s1。
通过式2.2.5求得α值，校核α值此时是否在0.5~0.9之间，若不满足，应选择更大容积的气压水罐。
2.4 结果通过调试，满足校核后，此时得到的参数，即为气压罐满足消防要求时的运行参数。
3 举例分析以某一生产厂家提供的产品型号做为参考：气压罐型号对照表3.1 举例一某一工程消火栓系统采用临时高压消火栓系统，增压稳压设备采用上置式，设置在屋顶消防水箱间内。
采用隔膜式增压稳压水罐。
通过分析计算，P1值为0.15MPa，q h 值为1L/s，V s1值为66L。
由于计算量大，且重复性高，适合于计算机来完成。
利用VB软件将以上计算和校核过程编写为一个计算软件，软件在校核时，设定ΔPs值每次增加0.0005MPa。
以下为计算结果：（1）总容积为：0.838 m3时（即型号为SQ800）气压罐选用型号SQL800-0.6MPa。
（2）总容积为：1.440 m3时（即型号为SQ1000）选用型号SQL1000-0.6MPa。
不再演示型号：SQ1200的气压罐的运行参数。
根据以上参数，选用型号SQL800-0.6MPa即可，此时满足要求，又比较经济合理。
3.2 举例二某一工程消火栓系统采用临时高压消火栓系统，增压稳压设备采用下置式，设置在地下消防泵房内。
采用隔膜式增压稳压水罐。
通过分析计算，P1值为 1.1MPa，q h 值为1.2L/s，V s1值为79.2L。
计算结果：（1）总容积为：0.838 m3时（即型号为SQ800）此时P s2大于设备最大工作压，该型号不能满足要求。
（2）总容积为：1.44 m3时（即型号为SQ1000）选用型号SQL1000-1.5MPa。
（3）总容积为：2.488 m3时（即型号为SQ1200）选用型号SQL1200-1.5MPa。
该工程可根据实际情况，选择型号SQL1000-1.5MPa或SQL1200-1.5MPa。
4 小结“《气压给水设计规范》4.3.10条：稳压水容积上、下水位的压力差ΔPs应不小于0.05MPa”和“《消规》5.3.4条：设置稳压泵的临时高压消防给水系统应设置防止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……”此两条规定都是对气压罐稳压水容积提出限定条件，即气压罐应同时满足以上两个条件。