消防气压水罐参数及应用技术分析

公安行业标准《消防气压给水设备》在术语中，介绍了消防气压水罐的参数：

（1）总容积V，指气压水罐中充气容积和充水容积之和。

（2）补充水容积V1，气压给水设备正常运行过程中，相应于稳压压力上限P4和稳压压力下限P3之间气压水罐内水容积的差值，即避免设备稳压泵频繁启停工作的调节水容积。

（3）缓冲水容积V2，指采用压力信号启动主消防泵的气压给水设备运行过程中，相应于稳压压力下限P3和消防泵启动压力P2之间气压水罐内水容积的差值，即防止消防泵误启动起缓冲作用的水容积。

（4）有效水容积V3，指气压给水设备运行过程中，相应于稳压压力下限P3和消防工作压力PX（注：在该标准文本中，原文为“消防给水压力下限P1”）之间气压水罐内水容积的差值，即消防初始状态或停电状态下由气压水罐排出的用于消防的有效水量。

（5）稳压压力上限P4，指气压给水设备维持正常运行的最高压力，即停止补水时气压水罐内的压力。

（6）稳压压力下限P3，指气压给水设备维持正常运行的最低压力，即开始补水时气压水罐内的压力。

（7）消防泵启动压力P2，指采用压力信号启动主消防泵的气压给水设备，主消防泵启动时的压力。

（8）消防给水压力下限P1，指消防气压给水设备所允许的最低给水压力，即设备满足消防给水系统最不利点消防压力的最低设计压力值。

（9）消防工作压力PX，指气压给水设备在消防状态下工作时的设定压力。

（10）消防工作流量QX，指气压给水设备在消防状态下工作时，相应于消防工作压力应满足的给水流量。

需要说明的是：

（1）消防工作流量应是气压给水设备的额定供水流量，应根据气压给水设备的预期功能、灭火系统所需的阶段性供水流量确定。

（2）消防工作压力应是与消防工作流量对应的供水压力，因此应是气压水罐输出消防工作流量的工作压力，并应确定为气压水罐排尽消防储水量、处于最低消防供水水位时的最低工作压力，相当于水泵出口压力，应等于气压给水设备的“消防给水压力下限”减去或叠加气压水罐供水高程差后的压力。

（3）消防给水压力下限应是气压给水设备的消防给水最低压力，应是气压水罐的最低工作压力叠加或减去重力供水压力后的给水压力，应满足给定自喷系统或室内消火栓系统等消防设施的需求，应等于最不利点出水组件的应用压力与向最不利区域输送消防工作流量的水头损失之和。

（4）有效水容积应是气压水罐中稳压压力下限P3与最低工作压力P1（消防工作压力PX）之间的水容积。

（5）消防储水量应按消防工作流量与相应的持续供水时间的乘积确定。

根据《消防气压给水设备》的规定，设置稳压泵的消防气压给水设备，气压水罐充入有效水容积和补充水容积的水量后的压力为气压水罐的最高工作压力，应为稳压泵关停后的罐内压力。气压水罐排尽补充水容积水量后的压力应为消防供水的初始压力，应设定为启动稳压泵时的罐内压力。稳压状态下，气压水罐应在稳压压力区间，也就是最高工作压力与消防供水初始压力之间运行。补充水容积的设定值，应按避免稳压泵频繁启动、控制稳压泵启动周期的原则确定。

配置压力联动装置的气压给水设备，气压水罐应设有缓冲水容积，利用缓冲水容积水量的缓冲作用，防止压力联动装置误动作。缓冲水容积的设定值应按确保防止压力联动装置误动作的要求确定，并将气压水罐排尽缓冲水容积水量时的压力，设定为输出启动消防供水泵信号的压力。启动消防供水泵压力与消防工作压力之间的水容积，应按启动消防供水泵期间需要的消防用水量确定，与缓冲水容积之和为有效水容积。(www.xing528.com)

当消防供水泵的启动信号来自消火栓箱的启泵按钮、自喷系统报警阀组的压力开关或火灾自动报警系统时，气压给水设备不应承担输出启动消防供水泵信号的职能，不需要配置压力联动装置，气压水罐无需设置缓冲水容积，其有效水容积应按启动消防供水泵期间需要的消防用水量确定。

灭火系统启用出水组件后，气压给水设备开始供应消防用水量，气压水罐的压力逐渐下降。气压水罐开始消防供水的初始压力，理论上应按稳压压力下限确定，但实际上往往高于稳压压力下限。如果此时同时启用的出水组件的流量之和小于稳压泵的出流量，气压水罐的压力将维持在稳压压力下限之上，并存在气压水罐与稳压泵交替供水的可能性；如果同时启用的出水组件的流量之和大于稳压泵的出流量，气压水罐的压力将持续下降，直至跌破稳压压力下限，并在逐渐排出有效水容积水量的过程中不断下降，直到降至最低工作压力，即设定的消防工作压力。

由于稳压压力下限高于消防工作压力，致使气压水罐消防供水的初始流量大于消防工作流量。在持续消防供水过程中，气压水罐的出水压力和出水流量随供水时间逐渐下降，直至达到消防工作压力与消防工作流量。其间，供水压力自稳压压力下限逐渐向消防工作压力衰减，供水流量自初始流量向消防工作流量逐渐衰减。因此，消防工作流量与消防工作压力是气压水罐持续消防供水过程中的最小流量和最低压力。当按消防工作流量与持续供水时间的乘积设定有效水容积时，按不低于消防工作流量持续供水所实际显现的供水时间，将小于持续供水时间的设定值。为此，消防气压给水设备应采取定压供水措施，使气压水罐按消防工作压力稳定供水，以平衡其持续供水时间始末的出水压力，确保持续供水时间。

此外，气压给水设备的设置应尽量缩小供水不利区域与有利区域之间供水压力的差异。

稳压泵补水气压给水设备应具有与高位消防水箱相同的性能要求：①平时使灭火系统保持设定的稳压压力；②灭火系统启用出水组件后立即自动供水；③消除临时高压给水系统的滞后供水现象；④在气压水罐内压力下降至最低工作压力之前，按设定的流量与持续时间供水。

配置压力联动装置的设备，在气压水罐内压力下降至设定的启动消防供水泵压力时，由压力联动装置输出启动消防供水泵信号，并在罐内压力下降至最低工作压力之前，可按设定的流量与持续时间供水。

允许不设高位消防水箱的建筑设置的临时高压给水系统，稳压设施应采用气压给水设备，并应具有与高位消防水箱相同的分类：应急供水气压给水设备；初期供水气压给水设备；单纯稳压气压给水设备。

由稳压泵补水的初期供水气压给水设备，应在气压水罐排尽有效水容积水量之前，具备为灭火系统持续输送初期供水流量的能力。投入运行的消防供水泵应接替气压给水设备继续消防供水。当消防供水泵因突发故障而失效时，将在气压水罐排尽有效水容积水量后中断消防供水。

由稳压泵补水的应急供水气压给水设备，应在气压水罐排尽有效水容积水量之前，具备为灭火系统持续供应应急供水流量的能力。

单纯稳压气压给水设备，由于不具备在自动启用消防供水泵需要的时间内为灭火系统持续供应初期供水流量的能力，只能用于使灭火系统保持充满水或保持低于消防给水压力下限的压力。

稳压泵补水气压给水设备的配置及参数的确定，应确保气压给水设备实现预期功能。

《消防气压给水设备》对消防气压给水设备的定义：在消防水泵启、停状态均能向消防管网自动按设定压力给水的设备。该标准将能够满足10 min消防初期用水量的气压给水设备，命名为“消防应急气压给水设备”。应急气压给水设备的准确定位应该是：能够在消防供水泵失效而等待增援供水期间，为灭火系统输送应急供水流量的气压给水设备。

该标准对增压稳压给水设备的功能定位是用于消防管网末端增压的给水设备，并将增压设备与稳压设备统称为增压稳压设备。实际上，消防给水系统配置的包括增压设备、稳压设备在内的所有气压给水设备以及供水泵，都属于能够为消防管网及其末端增压的给水设备，但它们各自的作用并不相同：

（1）消防供水泵应将消防管网的压力提升至为灭火系统输送设计流量所需要的压力；

（2）气压给水设备应具备将消防管网的压力提升至输送设定流量需要的压力，同时应具备按设定时间持续输送设定流量的能力；

（3）增压设备应将高位水箱的供水压力提升至供应初期流量需要的压力，同时应具备按设定时间持续输送设定流量的能力；

（4）稳压设备虽能提升消防管网的压力，但不具备按设定时间持续输送初期供水流量的能力。