氣壓罐補(bǔ)水定壓裝置是利用密封貯罐內(nèi)氣體(空氣或氮?dú)獾?/span>) 的可壓縮性,貯存、調(diào)節(jié)空調(diào)水系統(tǒng)水容量,并且補(bǔ)水泵在壓力控制器的控制下自動(dòng)投入和退出運(yùn)行,將罐內(nèi)氣體壓力和系統(tǒng)定壓點(diǎn)壓力控制在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)。但目前,由于缺少統(tǒng)一的計(jì)算方法和技術(shù)依據(jù),設(shè)計(jì)者在選用氣壓罐定壓設(shè)備時(shí)隨意性大。實(shí)際使用中存在不少問題,有的工程罐體調(diào)節(jié)水量過小,補(bǔ)水泵啟停頻繁,不但達(dá)不到節(jié)能的目的,反而故障率升高;有的工程罐體選擇過大,成本增加,也給安裝增加困難。針對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)中存在的缺陷,筆者根據(jù)氣壓罐工作原理分析了罐內(nèi)氣體壓縮前后狀態(tài)變化過程,推導(dǎo)出罐體選擇計(jì)算公式,提出了具體的設(shè)計(jì)原則、計(jì)算步驟和方法,以及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。

氣壓罐的設(shè)計(jì)計(jì)算

    　　氣壓罐增壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容主要有兩個(gè)部分，即氣壓罐總?cè)莘e的計(jì)算和每個(gè)壓力控制點(diǎn)壓力值的計(jì)算?？?cè)莘e的計(jì)算確定所選壓力罐的大小，壓力的計(jì)算確定穩(wěn)壓泵的啟、停范圍以及開啟消防泵的壓力值。
    氣壓罐的總?cè)莘eV
    　　氣壓罐的總?cè)莘e一般按公式V= βVX÷（1- αb）計(jì)算。
    　　式中：V為氣壓罐的總?cè)莘em3；VX為消防水總?cè)莘e等于消防貯水容積、緩沖水容積和穩(wěn)壓水容積之和；β為氣壓罐的容積系數(shù)，臥式、立式、隔膜式氣壓罐的容積系數(shù)分別為1.25，1.10和1.05；αb為氣壓罐最低工作壓力和最高工作壓力之比（以絕對(duì)壓力計(jì)），一般宜采用0.65～0.85。
    　　消防貯水總?cè)莘e（VX）：設(shè)置氣壓罐的目的是為了保證火災(zāi)發(fā)生初期高壓消防泵沒有啟動(dòng)之前消火栓和噴頭所需的水壓，這段時(shí)間約為30s。對(duì)于消火栓給水系統(tǒng)，按同時(shí)使用2支水槍（每支水槍流量5 L/s）計(jì)，消防貯水容積為2*5*30=300L；對(duì)于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，按5個(gè)噴頭同時(shí)開啟，每個(gè)噴頭以1 L/s計(jì)，消防貯水容積為5*1*30=150L。當(dāng)2個(gè)系統(tǒng)共用氣壓罐時(shí)，消防貯水總?cè)莘e為300+150=450L。
    　　緩沖水容積V1一般不小于20L，穩(wěn)壓水容積V2一般不小于50L。
    壓力控制點(diǎn)壓力值的計(jì)算
    　　氣壓罐設(shè)4個(gè)壓力控制點(diǎn)，如圖2所示。其中：P1為氣壓罐最低工作壓力點(diǎn)或高泉?dú)鈮汗蕹錃鈮毫?，即消防貯水容積的下限水位壓力，等于最不利點(diǎn)消火栓所需的水壓Hmin，其計(jì)算方法同增壓泵；P2為最高工作壓力，即啟動(dòng)消防泵的壓力值。按下式計(jì)算：
    　　P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098
    　　P01為穩(wěn)壓水容積下限水位壓力，此時(shí)啟動(dòng)穩(wěn)壓泵；P02為穩(wěn)壓水容積上限水位壓力，即氣壓罐最高工作壓力，此時(shí)停止穩(wěn)壓泵。
    　　由于壓力傳感器有精度、穩(wěn)定性的要求，一般使緩沖水容積的上、下限水位壓差不小于0.02~0.03 Mpa；穩(wěn)壓水容積的上、下限水位壓差不小于0.05 ~0.06Mpa。則：
    　　P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa　　　　P02 = P01 + 0.05~0.06Mpa = P2 + 0.07~0.09MPa
    計(jì)算舉例
    　　筆者在一棟建筑高度接近100m的一類綜合樓建筑中，頂部幾層采用立式氣壓罐穩(wěn)壓，屋頂水箱至頂層消火栓栓口的距離:H = 4m。屋頂水箱至頂層消火栓處的水頭損失∑h=0.82m
    　　氣壓罐工作壓力比：αb = 0.76
    　　氣壓罐總?cè)莘e：V= βVX÷（1- αb） = 1.1×（300+20+50）÷（1-0.76）=1.70m3
    　　選用：SQL1000×0.6氣壓罐一臺(tái)
    　　氣壓罐充氣壓力：
    　　P1 =Hmin= Hq+ Hd+ HK+∑h-H = 0.16+0.01+0.02+0.0082-0.04 = 0.14（Mpa）
    　　最高工作壓力：P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098 = 0.14 ÷ 0.76-0.098 = 0.22 （Mpa）
    　　穩(wěn)壓泵啟動(dòng)壓力：P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa = 0.22+0.02~0.03 = 0.24~0.25（Mpa）
    　　穩(wěn)壓泵停泵壓力：P02 = P2 + 0.07~0.09Mpa = 0.22+0.07~0.09 = 0.29~0.31（Mpa）
    　　穩(wěn)壓泵揚(yáng)程：H = （P01 +：P02 ）÷2 = （0.24+0.39）÷2 = 0.27 （Mpa）
    　　穩(wěn)壓泵流量：Q ≤5.0L/S 
    　　選用40LG12-15×2水泵兩臺(tái) 一用一備 每臺(tái)：Q = 4.17L/s　　H = 27m　　N = 2.2KW
    穩(wěn)壓泵的流量
    　　由于消防初期流量由氣壓罐供給，泵的流量只需考慮系統(tǒng)的滲漏量或氣壓罐對(duì)流量的要求，所以流量可適當(dāng)選小一點(diǎn)。對(duì)于消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵的流量以約小于1個(gè)消火栓的出水量計(jì)，為≤5 L/s。噴灑系統(tǒng)穩(wěn)壓泵的流量以約小于1個(gè)噴頭的出水量計(jì)，為≤1 L/s。