針對消防水箱上設(shè)置氣壓罐設(shè)計探討，氣壓罐用于頂層消防給水的增壓也是設(shè)計常用的一種增壓設(shè)施。氣壓罐的主要作用是提供足夠的消防水壓，而貯存少量的消防用水，室內(nèi)10min的消防水量仍然貯存在屋頂水箱中，因此，消防氣壓罐的容積較小，這是與其它氣壓給水系統(tǒng)的不同之處。
2.1氣壓罐的工作原理
消防氣壓罐的消防水總?cè)莘e分為3個部分，即消防貯水容積（調(diào)節(jié)容積）、緩沖水容積和穩(wěn)壓水容積，如下圖所示。系統(tǒng)平時的壓力由穩(wěn)壓泵提供，當壓力升高，達到穩(wěn)壓水容積的高水位時，穩(wěn)壓泵自動停止運行；當 壓力降低，達到穩(wěn)壓水容積的低水位時，穩(wěn)壓泵自動開啟，將穩(wěn)壓水容積提升到zui高水位。如此循環(huán)以保持系統(tǒng)的高壓狀態(tài)。當發(fā)生火災(zāi)時，隨著消火栓的投入使 用，系統(tǒng)壓力開始下降，當降至消防貯水容積的zui低水位時，停止穩(wěn)壓泵，自動開啟消防泵滅火。
2.2氣壓罐的設(shè)計計算
氣壓罐增壓系統(tǒng)的設(shè)計計算內(nèi)容主要有兩個部分，即氣壓罐總?cè)莘e的計算和每個壓力控制點壓力值的計算。總?cè)莘e的計算確定所選壓力罐的大小，壓力的計算確定穩(wěn)壓泵的啟、停范圍以及開啟消防泵的壓力值。
2.2.1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zui低工作壓力和zui高工作壓力之比（以壓力計），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)生初期消防泵沒有啟動之前消火栓和噴頭所需的水壓，這段時間約為30s。對于消火栓給水系統(tǒng)，按同時使用2支水槍（每支水槍流量5 L/s）計，消防貯水容積為2*5*30=300L；對于自動噴水滅火系統(tǒng)，按5個噴頭同時開啟，每個噴頭以1 L/s計，消防貯水容積為5*1*30=150L。當2個系統(tǒng)共用氣壓罐時，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。
2.2.2壓力控制點壓力值的計算
氣壓罐設(shè)4個壓力控制點，如圖2所示。其中：P1為氣壓罐zui低工作壓力點或氣壓罐充氣壓力，即消防貯水容積的下限水位壓力，等于zui不利點消火栓所需的水壓Hmin，其計算方法同增壓泵；P2為zui高工作壓力，即啟動消防泵的壓力值。按下式計算：
P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098
P01為穩(wěn)壓水容積下限水位壓力，此時啟動穩(wěn)壓泵；P02為穩(wěn)壓水容積上限水位壓力，即氣壓罐zui高工作壓力，此時停止穩(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
2.2.3計算舉例
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
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)
zui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 一用一備 每臺：Q = 4.17L/s H = 27m N = 2.2KW
2.2.4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流量的要求，所以流量可適當選小一點。對于消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵的流量以約小于1個消火栓的出水量計，為≤5 L/s。噴灑系統(tǒng)穩(wěn)壓泵的流量以約小于1個噴頭的出水量計，為≤1 L/s。
