談一談消防增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)中的那些設(shè)計(jì)

消防增壓穩(wěn)壓部分是消防系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。消防給水系統(tǒng)中，增壓穩(wěn)壓部分對(duì)滿(mǎn)足消防給水管網(wǎng)在準(zhǔn)工作狀態(tài)下的靜水壓力和火災(zāi)初期消防供水具有重要作用，合理設(shè)計(jì)增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)將提升消防系統(tǒng)的整體安全性。根據(jù)消防系統(tǒng)的控制和維護(hù)要求，建議其穩(wěn)壓系統(tǒng)的有效儲(chǔ)水溶劑應(yīng)滿(mǎn)足消防泵啟動(dòng)前的消防用水量。本文就增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和消防水箱的有效容積進(jìn)行探討。

一、消防增壓穩(wěn)壓隔膜式氣壓罐的工作原理

為方便描述，壓力均為絕對(duì)壓力。氣壓罐初裝壓力P0≥0.25MPa。緩沖水容積VP用于消防系統(tǒng)中報(bào)警管路和聯(lián)動(dòng)起泵管路的填充水，并可防止消防水泵誤啟動(dòng)。穩(wěn)壓泵在消防主泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)自動(dòng)停泵。立式隔膜氣壓罐工作中，各工作狀態(tài)的壓力和容積應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式如下：

當(dāng)氣壓罐低工作壓力和有效儲(chǔ)水容積確定后，其各部分容積均隨工作壓力比的增大而增加；氣壓罐總?cè)莘e利用率隨工作壓力比的增大而降低。故設(shè)計(jì)隔膜式氣壓罐時(shí)，應(yīng)在滿(mǎn)足各部分容積要求的前提下，選擇z小的工作壓力比。

二、消防系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)壓罐的要求

消防增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)氣壓罐除應(yīng)滿(mǎn)足準(zhǔn)工作狀態(tài)下zui不利點(diǎn)的靜水壓力外，還應(yīng)避免穩(wěn)壓泵的頻繁啟停，必要時(shí)還應(yīng)提供火災(zāi)初期消防用水。新舊規(guī)范對(duì)消防穩(wěn)壓系統(tǒng)的部分要求。其中調(diào)節(jié)容積應(yīng)按規(guī)范GB 50015-2019《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》計(jì)算，且不宜小于70L。緩沖水容積VP不宜小于50L。值得一提的是，新規(guī)范GB 50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》延長(zhǎng)了消防泵啟動(dòng)時(shí)間，降低了有效儲(chǔ)水容積的要求（僅規(guī)定下限），且未明確其計(jì)算方法。

三、對(duì)消防增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建議

消防水箱、氣壓水罐，是儲(chǔ)存撲救初期火災(zāi)用水量的儲(chǔ)水設(shè)備。新規(guī)GB 50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》按照建筑等級(jí)和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大小，增大了消防水箱有效容積，*摒棄了舊規(guī)范中按照火災(zāi)初期10min室內(nèi)消防用水量確定消防水箱容積的做法。這無(wú)疑保證了消防系統(tǒng)（除zui不利區(qū)域）在火災(zāi)初期的滅火能力—即消防泵不能按時(shí)啟動(dòng)，也可暫時(shí)滿(mǎn)足消防用水量和水壓。然而對(duì)消防系統(tǒng)的zui不利區(qū)域而言，僅增大消防水箱有效容積，而弱化增壓穩(wěn)壓氣壓罐設(shè)計(jì)，將在火災(zāi)初期錯(cuò)失滅火z佳時(shí)期，這將大大削弱消防系統(tǒng)的整體安全性。

1.消防水箱有效容積

在火災(zāi)發(fā)生初期，滅火系統(tǒng)將在消防控制中心的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下進(jìn)入滅火控制程序。消防泵啟動(dòng)前55s～5min，初期消防用水將由消防水箱和增壓穩(wěn)壓氣壓罐供給。消防水箱（不含轉(zhuǎn)輸水箱、減壓水箱）將在消防泵啟動(dòng)后失去作用。除保證系統(tǒng)充滿(mǎn)水和火場(chǎng)二次供水外，在做好系統(tǒng)維護(hù)時(shí)仍設(shè)置過(guò)大的消防水箱，其意義不明顯，且會(huì)增加建筑成本。相反，增加用于穩(wěn)壓的氣壓罐消防儲(chǔ)水容積具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.增壓穩(wěn)壓氣壓罐有效儲(chǔ)水容積

在消防泵啟動(dòng)前，氣壓水罐是撲救z不利區(qū)域初期火災(zāi)的關(guān)鍵儲(chǔ)水設(shè)備，充足的有效儲(chǔ)水容積顯得至關(guān)重要?！秶娨?guī)》第10.3.3款規(guī)定：當(dāng)臨時(shí)高壓自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，按規(guī)定不設(shè)高位消防水箱時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)氣壓供水設(shè)備。氣壓供水設(shè)備的有效儲(chǔ)水容積應(yīng)按系統(tǒng)z不利處4只噴頭在z低工作壓力下的5min用水量確定。除干式系統(tǒng)、預(yù)作用系統(tǒng)外，氣壓供水設(shè)備的有效儲(chǔ)水容積不應(yīng)小于1200L(4×1.0L/s×300s=1200L）。

反觀系統(tǒng)設(shè)置高位消防水箱時(shí)，氣壓罐的有效儲(chǔ)水容積一般取150L，其遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足z不利區(qū)域火災(zāi)初期5min消防用水。這導(dǎo)致建筑等級(jí)和火災(zāi)危險(xiǎn)性較高的建筑，其消防系統(tǒng)z不利區(qū)域在火災(zāi)初期的滅火能力遠(yuǎn)不及建筑等級(jí)低、火災(zāi)危險(xiǎn)性小的建筑，此種情況應(yīng)避免。

3.消防氣體頂壓給水設(shè)備的應(yīng)用

當(dāng)采用上置式增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)時(shí)，按式（1)～(6）計(jì)算氣壓罐，結(jié)果如下：

可見(jiàn)，隔膜式氣壓罐的容積利用率較低，其總?cè)莘e隨著消防儲(chǔ)水容積的增加而增加。對(duì)上置式穩(wěn)壓系統(tǒng)而言，這不僅增加系統(tǒng)造價(jià)，而且增加安裝和更換系統(tǒng)組件的難度。當(dāng)消防儲(chǔ)水容積較大時(shí)，隔膜式氣壓罐將顯得不再經(jīng)濟(jì)適用。

與隔膜式氣壓罐相比，消防氣體頂壓給水設(shè)備顯示出大的應(yīng)用前景。消防氣體頂壓給水設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)[5]主要有：一、容積利用率高；二、穩(wěn)壓壓力和工作壓力互相獨(dú)立且可控；三、主體設(shè)備與消防泵房合并設(shè)置在地下室時(shí)，其安裝和維護(hù)較方便。鑒于其在增壓穩(wěn)壓方面的優(yōu)勢(shì)，消防氣體頂壓給水設(shè)備將越來(lái)越多的應(yīng)用于消防給水系統(tǒng)。