浅议建筑消防增压稳压系统设计

现代物业 Modern Property Management
统，按规定不设高位消防水箱时，系统应设气压供水设备。
气压供水设备的有效储水容积应按系统最不利处4只喷头在最
低工作压力下的5min用水量确定。除干式系统、预作用系统
外，气压供水设备的有效储水容积不应小于1200L（4×1.0L/
s×300s=1200L）。
1200
52.5%
可见，隔膜式气压罐的容积利用率较低，其总容积随着
消防储水容积的增加而增加。对上置式稳压系统而言，这不
仅增加系统造价，而且增加安装和更换系统组件的难度。当
图1显示了立式隔膜气压罐的工作状态。为便于 描述，下文提及压力均为绝对压力。气压罐初装压力
[ 作者简介 ] 刘济阳（1983- ），男，湖北京山人，工程师（注册给 排水工程师），东南大学环境工程硕士，长期从事建筑给排水、消防 和市政给排水相关设计工作。
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图2 隔膜式气压罐各部分容积与工作压力比的关系
气压罐，结果如下：
系统
室内 消火栓 自动喷水 灭火
系统
室内 消火栓 自动喷水 灭火
P1 （MPa）
0.30
0.15 PS2 （MPa） 0.532
0.301
β
1.05
1.05 V
（L） 9000
3600
αb 0.65
P2
PS1
（MPa） （MPa）
0.462 0.482
0.65
VX （L）
3000
0.231 0.251 容积利用率 46.2%
1.消防水箱有效容积 在火灾发生初期，灭火系统将在消防控制中心的统一协 调下进入灭火控制程序。消防水泵启动前55s～5min，初期消 防用水将由消防水箱和增压稳压气压罐供给。消防水箱（不 含转输水箱、减压水箱）将在消防水泵启动后失去作用。除 保证系统充满水和火场二次供水外，在做好系统维护时仍设 置过大的消防水箱，其意义不明显，且会增加建筑成本。相 反，增加用于稳压的气压罐消防储水容积具有现实意义。 2.增压稳压气压罐有效储水容积 在消防水泵启动前，气压水罐是扑救最不利区域初期 火灾的关键储水设备，充足的有效储水容积显得至关重要。 《喷规》[4]第10.3.3款规定：当临时高压自动喷水灭火系
设施设备 Facilities & Equipment
浅议建筑消防增压稳压系统设计
刘济阳1 黄涛2 （1.南京工大环境科技有限公司，江苏 南京 210037； 2.广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510010）
摘 要：增压稳压部分是消防系统的关键部位。合理设计增压稳压系统将提升消防系统的整体安全性。仅增加消防水箱 有效容积，而减小气压罐有效储水容积，将极大降低消防系统最不利区域在火灾初期的灭火能力。根据消防系统的控制 和维护要求，建议其稳压系统的有效储水容积应满足消防泵启动前的消防用水量。工程设计常用的隔膜式气压罐将不再 适用，消防气体顶压给水设备将越来越多地用于消防系统中，满足消防系统在火灾初期的消防压力和消防用水量。 关键词：增压稳压；气压罐；消防水箱；气体顶压
的消防用水量。即室内消火栓系统、自动喷水灭火系统增
压稳压气压罐有效储水容积分别为3000L和1200L。因消防
水池一般设置消防取水口，且消防车一般均满水待战，临
时高压室外消火栓系统的稳压气压罐的有效储水容积可取
规范下限要求。
3.消防气体顶压给水设备的应用
当采用上置式增压稳压系统时，按式（1）～（6）计算
反观系统设置高位消防水箱时，气压罐的有效储水容积
一般取150L，其远不能满足最不利区域火灾初期5min消防用
水。这导致建筑等级和火灾危险性较高的建筑，其消防系统
最不利区域在火灾初期的灭火能力远不及建筑等级低、火灾
危险性小的建筑，此种情况应避免。笔者建议，气压罐的有
效储水容积应满足系统最不利点2个消火栓或4只喷头5min
三、对消防增压稳压系统的设计建议 消防水箱、气压水罐，是储存扑救初期火灾用水量的储 水设备。新规[3]按照建筑等级和火灾风险大小，增大了消防 水箱有效容积，完全摒弃了旧规范中按照火灾初期10min室内 消防用水量确定消防水箱容积的做法。这无疑保证了消防系 统（除最不利区域）在火灾初期的灭火能力—即消防泵不能 按时启动，也可暂时满足消防用水量和水压。然而对消防系 统的最不利区域而言，仅增大消防水箱有效容积，而弱化增 压稳压气压罐设计，将在火灾初期错失灭火最佳时期，这将 大大削弱消防系统的整体安全性。
消防给水系统中，增压稳压部分对满足消防给水管网 在准工作状态下的静水压力和火灾初期消防供水具有重要 作用。当前广泛使用的隔膜式气压罐，其功能主要通过初装 压力、总容积和稳压泵实现。《消防给水稳压设备选用与安 装》17S205仅考虑气压罐稳压调节容积，其原理与生活给水 气压罐原理相同。这颠覆了长久以来所熟知的消防稳压罐基 本原理，与现行标准[1]的部分规定矛盾,易导致设计师在设备 设计和选择上出现概念混淆。本文就增压稳压系统的设计和 消防水箱的有效容积进行探讨。
由图2知，当气压罐最低工作压力和有效储水容积确定 后，其各部分容积均随工作压力比的增大而增加；气压罐总 容积利用率随工作压力比的增大而降低。故设计隔膜式气压 罐时，应在满足各部分容积要求的前提下，选择最小的工作 压力比。
二、消防系统对稳压罐的要求 消防增压稳压系统气压罐除应满足准工作频繁启停，必要时还应 提供火灾初期消防用水。新旧规范对消防稳压系统的部分要 求见表1。其中调节容积应按规范[2]计算，且不宜小于70L。 缓冲水容积VP不宜小于50L。值得一提的是，新规范[3]延长 了消防泵启动时间，降低了有效储水容积的要求（仅规定下 限），且未明确其计算方法。
P0≥0.25MPa[1]。缓冲水容积VP用于消防系统中报警管路和 联动起泵管路的填充水，并可防止消防水泵误启动。稳压泵 在消防主泵正常运转的同时自动停泵。立式隔膜气压罐工作 中，各工作状态的压力和容积应满足的关系式如下：
一、消防增压稳压隔膜式气压罐的工作原理
根据式（1）～（6），当P1=0.35MPa，VX=300L时，气压 罐各部分容积随气压罐工作压力比的变化情况如图2所示。