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 tank in 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 previous.Combined 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 qh——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m3/h2.1.2 Vs1——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Vs）《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”Vs1= 2.1.1Vs1 通过稳压泵设计流量计算所需消防气压罐的稳压水容积（m3）；qh 稳压泵的计算流量（m3/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qh值带入式2.1.1可计算出Vs1值，Vs1为已知数2.1.3 气压罐工作状态时的运行参数P1——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），P2——稳压罐压力降至系统自动启泵时的压力（表压），Ps1——稳压泵启泵压力（表压），Ps2——稳压泵停泵压力（表压）右图2.1为隔膜式气压水罐示意图：Vx——消防贮水容积Vap——缓冲水容积Vs——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图2.1 隔膜式气压罐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P1、P2、PS1、PS2、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：（P1+0.098）V效=（P2+0.098）（V效－Vx）整理得: P2=(P1+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Vx 值，P1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P2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: PS1=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Ps1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：PS2=Ps1+ΔPs 2.2.4工作压力比：α=（P1+0.098）/（PS2+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：Vs≥Vs1 （Vs1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：Vs≥50L 校核Vs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Vs1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3.6m3/h（1L/s），计算得最小Vs1==0.06m3=60L>50L/s，即满足（1)条时，已经满足（2)条。
所以校核Vs是否大于Vs12.3.2计算稳压水容积Vs（区别于2.1.2中的Vs1） 通过玻意耳定律（玻—马定律），可推出：（P1+0.098）V效 =（P2+0.098）（V效－Vx） =（Ps1+0.098）（V效－Vx－Vap） =（Ps2+0.098）（V效－Vx－Vap－Vs） 2.3.1整理后，可得： Vs=（P1+0.098）V效 （－） 2.3.2将式2.2.2、2.2.3、2.2.4带入2.3.2，得： Vs=（P1+0.098）V效 （－） 2.3.3初次计算时，Vx取0.15m3，ΔPo取0.07MPa，ΔPs取0.05MPa，得出Vs值注：Vx、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Vs
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：气压罐型号对照表型号压力（MPa）总容积（m3）SQL8000.6/1.0/1.50.838SQL10000.6/1.0/1.51.440SQL12000.6/1.0/1.52.4883.1 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，qh值为1L/s，Vs1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SQL800-0.6MPa2） 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，qh值为1.2L/s，Vs1值为79.2L计算结果： （1）总容积为：0.838 m3时（即型号为SQ800）此时Ps2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SQL1200-1.5MPa4 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。