消防給水系統的增壓穩壓設施

      為了保證臨時高壓給水系統在火災發生的初期，消防主泵不能及時向系統提供滅火所需的水量和水壓之前，系統能自動地向火場提供撲滅火災初期所需的水壓和水量設置的一種增壓穩壓設施。

近年消防規范把消防增壓穩壓給水設備進行了從新定義。

①消防穩壓給水設備

用于維持消防給水系統侍應工作狀態壓力穩定的消防給水設備。

②消防增壓給水設備

采用消防泵組提升消防水源壓力滿足消防給水系統滅火需要的消防給水設備。

③消防增壓穩壓合用給水設備

能滿足穩壓和增壓兩種用途的消防給水設備。

室內消火栓給水系統的穩壓設施是向系統提供用以保證系統最不利點處消火栓口靜水壓力。

室內消火栓給水系統的增壓設施是消防主泵向系統提供充實水柱所需的栓口壓力。

自動噴淋給水系統的穩壓設施是為保證系統最不利點處噴頭的工作壓力不小于規定值。

高位消防水箱是最經濟的穩壓設施，室內臨時高壓消防給水系統設置的高位水箱，目的是利用重力自流供水，滿足火災初期滅火所需的水量和水壓要求。

高位消防水箱與建筑基礎應牢固連接，位置應高于其所服務的水滅火設施。

對于高位消防水箱的容積規范已有明確規定，規范以多層住宅、二類建筑、一類建筑、公共建筑、工業建筑的類別不同分別規定為6m3、12m3、18m3、36m3、50m3、100m3。

按室內消防用水量小于或等于25L/s時，初期火災十分鐘儲量為12m3；消防用水量大于25L/s時，初期火災十分鐘儲量為18m3；所以消防水箱儲存消防水量的多少，應以室內消防用水量計算確定。上述要求是純消防用水量，而不是生活、消防共用水箱的總儲水量。

初期火災十分鐘消防水量的儲備主要是考慮到：發現起火到報警大約需要4min，消防車接到消防指令出發到達責任區時間為6min，合計10min。在這十分鐘內現場人員使用室內消火栓自救。

隨著我國消防給水系統自動控制技術水平的提高，儲存消防用水量的時間會予以縮短，高層建筑內部主要依靠建筑內部自救，外部力量只是輔助性救援，火災時不可能等到消防車來才啟動消防主泵所以原來對十分鐘消防用水量的考慮就有可能縮短，這時考慮報警時間和消防主泵的啟動時間，這個時間也有可能是7min。

高位消防水箱的材質可采用熱鍍鋅鋼板、鋼筋混凝土、不銹鋼板等。

嚴寒冬季冰凍地區的高位消防水箱應設置在消防水箱間，必須露天設置的消防水箱應采取隔熱防凍措施。

當高位消防水箱的設置高度不能滿足系統最不利點處消防設施的壓力要求時，可以設置穩壓泵。

穩壓泵它不能獨立地存在于系統中，只能與高位水箱配合，組成穩壓設施。以穩壓泵作為消防給水系統的增壓設施，具有投資少、設備簡單、補占用較大的房間面積等優點。

臨時高壓消火栓給水系統和自動噴水滅火系統都不允許以穩壓泵取代高位水箱。其中消火栓給水系統允許穩壓泵配合高位水箱增壓，但穩壓泵的額定流量不應大于一支水槍的出水量。

穩壓泵的進出水管管徑，應按規范限定的流量及流速確定；

穩壓泵應能自動啟停，并受控于設置在系統管道上的壓力檢測裝置；

穩壓泵是雙臺并聯，一用一備、自動互投的方式設置，設置時應注意，在各臺泵的出水管上，都應設置止回閥和控制閥，在閥后的管道可以匯集連通，以保證各泵的正常工作。

穩壓泵外殼和葉輪等主要部件的材料宜采用不銹鋼。

穩壓泵的供電，應按消防供電設計。

消防氣壓給水設備是在穩壓泵非運行期間能自動連續地向消防給水系統提供所需的正常泄露量和防止穩壓泵頻繁啟停。

氣壓罐是氣壓給水設備的重要組件，它是一個封閉的定容罐，罐內有水容積和氣容積，當水容積增大時，氣容積必然減少，氣體被水壓縮后，壓力升高；當水容積減小時，壓縮氣體膨脹，使消防給水系統仍然維持一定壓力。

氣壓罐的有效儲水容積不宜小于150L。

隔膜式氣壓罐：

氣壓罐內有一層隔膜囊，將罐內的容積分為氣相容積和液相容積。隔膜囊內與給水管道相通，囊內貯水，隔膜囊與鋼瓶之間是空氣，氣和水不接觸。當穩壓泵向隔膜囊內供水時，隔膜囊脹大，空氣被壓縮；當穩壓泵停運，用水管網出現泄露或壓力損失時，氣壓罐消耗積蓄的能量，繼續向系統持續供水，氣壓罐把水泵的運行時間減少了，節約了能耗，降低了穩壓泵的磨損，而且它可以用壓力信號裝置控制水泵的啟停，實現自動化。

理論上講，隔膜式氣壓罐的液相腔和氣相腔用隔膜隔開，氣體質量是不會減少的，但實際運行中，由于隔膜與氣壓罐連接處免不了要漏氣，雖然很少，但也要定期向隔膜腔的氣相室加氣。

負壓補氣式氣壓罐：

如下圖:

氣壓罐設有自動控制水泵的裝置，當氣壓罐的水位處于A點時，壓力位P1，自控裝置指令穩壓泵啟動；當水位處于B點時，壓力為P2，自控裝置指令穩壓泵停止運行，止回閥Ⅱ在氣壓罐的高壓下關閉，而進氣止回閥Ⅰ開啟。這時因為穩壓泵停運后，出水管段中高于水源水位的水和補氣罐的水，在自重下經泵流回水源。這時空氣由進氣止回閥Ⅰ進入空管和補氣罐。這段時間，系統用水全靠氣壓罐供給，由于氣壓罐的水體積不斷消耗，氣體容積不斷膨脹，而且一部分氣體會溶解由于水體中，罐內壓力也不斷下降，當降至P1時，自控系統指令穩壓泵啟動。水泵啟動，高壓水首先壓縮空管和補氣罐內的氣體，使Ⅰ進氣止回閥關閉，將止回閥Ⅱ頂開，壓縮空氣被高壓頂入罐內，隨后高壓水也補入罐內，同時還不斷地流入系統的用水點，水泵的供水量總是比高峰系統用水量的時流量達，所以罐內水位不斷上升，當上升至B點時，罐內的壓力達到P2，自控裝置又指令穩壓泵停運，如此周而復始。

負壓補氣式氣壓罐，每啟動一次穩壓泵，就首先向罐內補氣一次，而且補入的氣量不一定是罐內消耗的氣量。負壓補氣式氣壓罐的補水泵不能向系統直接供水，必須先經過氣罐再進入系統。這一點是補氣式氣壓罐與隔膜式氣壓罐的最大差異。

負壓補氣式氣壓罐和隔膜式氣壓罐在工作原理上是完全相同的，在適用條件、運行控制、消防給水對氣壓罐裝置的設計技術要求方面也基本相同；但是由于結構上的差異，使裝置的設計有相當大的區別。

在市政給水管網允許的條件下，從市政管網直接取水，二次加壓供水的消防穩壓設備。

通過安裝在出水管上的壓力傳感器檢測出口管網壓力，通過程序比對和運算，在市政管網壓力的基礎上需要疊加壓力值，根據用水量確定投入水泵運行臺數，以保持設備出水壓力，實現消防穩壓的目的。如下圖：

設備配套使用負壓消除抑制器，避免市政管網有人用水產生真空負壓，使消防管網的水回流到市政管網。

變頻調速泵組，一般由一臺變頻泵和1~3臺工頻泵組合，平時由變頻泵運行向系統補水，保持系統壓力。當系統用水后，管網壓力下降，變頻泵提高轉速，增大供水量，若增大的供水量小于用水量時，變頻泵即使全速運轉，也不能保持壓力時，控制器即指令工頻泵投入，同時控制變頻泵的轉速，彌補工頻泵的不足。

由于變頻調速機組的運行是根據火場的需要來控制變頻泵和工頻泵的啟動數量，而且水泵啟動后流量基本上是疊加的，疊加后的流量是設計的最大秒流量。因此，每臺泵的流量就比較小，每臺泵的功率就可以減少。但應注意，當設計多臺同型號水泵在同揚程下并聯運行時其系統的總輸入流量絕不是單臺泵運行時單臺泵流量的倍數值，而應考慮管道系統特性曲線對并聯工況的影響。

為了解決變頻機組常年不運行和泵房占地面積太大的問題，人們又把生活和消防供水相結合，共用一組變頻調速泵機組，平時以較低的壓力和一定的生活流量向生活用水系統供水，消防時按消防要求的壓力和流量向系統供水。這種配置，一般叫雙恒壓變頻調速供水系統。

      這里所指的多系統，是指各種滅火系統都有自己的消防穩壓泵，管網和滅火設施，只是共用高位水箱和氣壓給水裝置。

高位水箱共用時，有兩種方式：一是高位水箱通過幾條出水管，一對一地分別向幾個系統供水；二是高位水箱通過一條出水總管，分別向幾個系統供水。

幾個系統共用增壓穩壓設施時，應注意以下幾個問題：

①高位水箱、氣壓給水裝置必須是單向地分別向各系統供水；

②各系統的消防泵啟動后，消防水不應進入高位水箱，氣壓給水裝置，也不應流入其他系統；

③高位水箱的配置高度或氣壓給水裝置的最低工作壓力按各系統最不利點所需工作壓力的最大值確定；

④高位水箱、氣壓給水裝置的總出水管的管徑，應按火災初期同時動用的系統用水量之和計算出水總管的流速不應超過規定值；

⑤高位消防水箱的容積應該規范規定確定。