介紹
氣壓罐補水定壓裝置是利用密封貯罐內氣體(空氣或氮氣等) 的可壓縮性,貯存、調節空調水系統水容量,并且補水泵在壓力控制器的控制下自動投入和退出運行,將罐內氣體壓力和系統定壓點壓力控制在規定的壓力范圍內。但目前,由于缺少統一的計算方法和技術依據,設計者在選用氣壓罐定壓設備時隨意性大。實際使用中存在不少問題,有的工程罐體調節水量過小,補水泵啟停頻繁,不但達不到節能的目的,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。針對當前設計中存在的缺陷,筆者根據氣壓罐工作原理分析了罐內氣體壓縮前后狀態變化過程,推導出罐體選擇計算公式,提出了具體的設計原則、計算步驟和方法,以及設計中應注意的問題。
氣壓罐的設計計算
氣壓罐增壓系統的設計計算內容主要有兩個部分，即氣壓罐總容積的計算和每個壓力控制點壓力值的計算。總容積的計算確定所選壓力罐的大小，壓力的計算確定穩壓泵的啟、停范圍以及開啟消防泵的壓力值。
氣壓罐的總容積V
氣壓罐的總容積一般按公式V= βVX÷（1- αb）計算。
式中：V為氣壓罐的總容積m3；VX為消防水總容積等于消防貯水容積、緩沖水容積和穩壓水容積之和；β為氣壓罐的容積系數，臥式、立式、隔膜式氣壓罐的容積系數分別為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。
消防貯水總容積（VX）：設置氣壓罐的目的是為了保證火災發生初期高壓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，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，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個系統共用氣壓罐時，消防貯水總容積為300+150=450L。
緩沖水容積V1一般不小于20L，穩壓水容積V2一般不小于50L。
壓力控制點壓力值的計算
氣壓罐設4個壓力控制點，如圖2所示。其中：P1為氣壓罐zui低工作壓力點或高泉氣壓罐充氣壓力，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為穩壓水容積下限水位壓力，此時啟動穩壓泵；P02為穩壓水容積上限水位壓力，即氣壓罐zui高工作壓力，此時停止穩壓泵。
由于壓力傳感器有精度、穩定性的要求，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
氣壓罐總容積：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）
穩壓泵啟動壓力：P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa = 0.22+0.02~0.03 = 0.24~0.25（Mpa）
穩壓泵停泵壓力：P02 = P2 + 0.07~0.09Mpa = 0.22+0.07~0.09 = 0.29~0.31（Mpa）
穩壓泵揚程：H = （P01 +：P02 ）÷2 = （0.24+0.39）÷2 = 0.27 （Mpa）
穩壓泵流量：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
穩壓泵的流量
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。對于消火栓系統穩壓泵的流量以約小于1個消火栓的出水量計，為≤5 L/s。噴灑系統穩壓泵的流量以約小于1個噴頭的出水量計，為≤1 L/s。
