在消防水箱的出水管上设置增压泵以解决最不利点消火栓的压力要求,是一种从设计到施工都较为简单的增压形式,既方便又经济,在工程实践中得到广泛应用。其基本工作过程如下图所示:
增压泵的工作原理
顶部消防给水的压力在火灾初期由增压泵供给,消防水箱出水管上设有电接点压力表,压力表设3个控制点,即上限压力值、下限压力值和启动消防泵的压力值。当系统压力升至设计上限值时,停止增压泵的运行;当系统压力降至设计下限值时,启动增压泵,系统压力上升至上限值,如此反复来维持消防系统的压力需要;当发生火灾时,消火栓水枪或喷头开始喷水,系统压力下降,当降至设计压力下限值以下时,停止增压泵,启动消防泵。
增压泵的设计计算
增压泵的设计计算内容主要是确定启动、停止增压泵的上限压力值、下限压力值和启动消防泵的压力值。
启动增压泵的下限压力值Hmin
如图1所示,启动增压泵的下限压力值应为最不利点消火栓所需的水压,以建筑高度小于100m的高层建筑为例,最不利点消火栓所需的水压为:Hmin= Hq+ Hd+ HK +∑h-H
根据《高规》第7.4.6.2条规定建筑高度小于100m的高层建筑消火栓的充实水柱为10m
Hq=(αf×Hm×10)÷(1-ψ×αf×Hm)=1.2×10×10 ÷ (1 - 0.0097×1.2×10 )
= 135.8Kpa = 13.58m
qxh = (BHq)1/2 = (1.577×13.58)1/2 = 4.63 (l/s)
而《高规》第7.2.2条规定每支水枪流量为5L/s
Hq= q2÷B = 52÷1.577 = 16(m) = 160(Kpa)
Hm= Hq÷αf×(10 + Hq×ψ)= 160 ÷1.2 ×(10+160×0.0097)= 11.54(m) = 0.11Mpa
工程设计中通常选用口径65长度25米的衬胶水带
故Hd = AdLdq2 = 0.00172×25×5.02 = 1.08 m = 0.01Mpa
HK = 0.02Mpa
H为屋顶水箱至顶层消火栓栓口的距离,∑h为屋顶水箱至顶层消火栓处的水头损失
启动增压泵的下限压力为:
Hmin= Hq+ Hd+ HK+∑h-H = 0.16+0.01+0.02-H = 0.19(Mpa) +∑h-H
停止增压泵的上限压力值Hmax
给水主管道由于管道、阀门等泄漏产生的压力降,根据经验一般取0.05~0.10 Mpa,则停止增压泵的上限值压力为:
Hmax= Hmin+ 0.05~0.10 = 0.19+∑h-H + 0.05~0.10 = 0.24~0.29(Mpa) +∑h-H
启动消防泵的压力值Hx
发生火灾时,由于消火栓或喷头喷水,系统压力开始下降,当降至增压泵的下限压力值Hmin时,随着消防用水量的增大,系统压力继续下降,增压泵已不能维持消火栓压力的要求,此时启动消防泵。为了防止消防泵的误动作,由Hmin下降至Hx一般取5~10m水柱,即:
Hx = Hmin- 0.05~0.10 = 0.19 +∑h-H - 0.05~0.10 = 0.14~0.09(Mpa) +∑h - H
增压泵的流量
由于系统初出水时主泵不可能立即出水,最初的流量完全由增压泵供给,所以选择稍大的流量较为合适。对于消火栓系统增压泵的流量以约大于1个消火栓的出水量计,为≥5 L/s。喷洒系统增压泵的流量以约大于1个喷头的出水量计,为≥1 L/s。