针对消防水箱上设置气压罐设计探讨，气压罐用于顶层消防给水的增压也是设计常用的一种增压设施。气压罐的主要作用是提供足够的消防水压，而贮存少量的消防用水，室内10min的消防水量仍然贮存在屋顶水箱中，因此，消防气压罐的容积较小，这是与其它气压给水系统的不同之处。
2.1气压罐的工作原理
消防气压罐的消防水总容积分为3个部分，即消防贮水容积（调节容积）、缓冲水容积和稳压水容积，如下图所示。系统平时的压力由稳压泵提供，当压力升高，达到稳压水容积的高水位时，稳压泵自动停止运行；当 压力降低，达到稳压水容积的低水位时，稳压泵自动开启，将稳压水容积提升到zui高水位。如此循环以保持系统的高压状态。当发生火灾时，随着消火栓的投入使 用，系统压力开始下降，当降至消防贮水容积的zui低水位时，停止稳压泵，自动开启消防泵灭火。
2.2气压罐的设计计算
气压罐增压系统的设计计算内容主要有两个部分，即气压罐总容积的计算和每个压力控制点压力值的计算。总容积的计算确定所选压力罐的大小，压力的计算确定稳压泵的启、停范围以及开启消防泵的压力值。
2.2.1气压罐的总容积V
气压罐的总容积一般按公式V= βVX÷(1- αb)计算。
式中：V为气压罐的总容积m3；VX为消防水总容积等于消防贮水容积、缓冲水容积和稳压水容积之和；β为气压罐的容积系数，卧式、立式、隔膜式气压罐的容积系数分别为1.25，1.10和1.05；αb为气压罐zui低工作压力和zui高工作压力之比（以压力计），一般宜采用0.65～0.85。
消防贮水总容积（VX）：设置气压罐的目的是为了保证火灾发生初期消防泵没有启动之前消火栓和喷头所需的水压，这段时间约为30s。对于消火栓给水系统，按同时使用2支水枪（每支水枪流量5 L/s）计，消防贮水容积为2*5*30=300L；对于自动喷水灭火系统，按5个喷头同时开启，每个喷头以1 L/s计，消防贮水容积为5*1*30=150L。当2个系统共用气压罐时，消防贮水总容积为300+150=450L。
缓冲水容积V1一般不小于20L，稳压水容积V2一般不小于50L。
2.2.2压力控制点压力值的计算
气压罐设4个压力控制点，如图2所示。其中：P1为气压罐zui低工作压力点或气压罐充气压力，即消防贮水容积的下限水位压力，等于zui不利点消火栓所需的水压Hmin，其计算方法同增压泵；P2为zui高工作压力，即启动消防泵的压力值。按下式计算：
P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098
P01为稳压水容积下限水位压力，此时启动稳压泵；P02为稳压水容积上限水位压力，即气压罐zui高工作压力，此时停止稳压泵。
由于压力传感器有精度、稳定性的要求，一般使缓冲水容积的上、下限水位压差不小于0.02~0.03 Mpa；稳压水容积的上、下限水位压差不小于0.05 ~0.06Mpa。则：
P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa P02 = P01 + 0.05~0.06Mpa = P2 + 0.07~0.09MPa
2.2.3计算举例
笔者在一栋建筑高度接近100m的一类综合楼建筑中，顶部几层采用立式气压罐稳压，屋顶水箱至顶层消火栓栓口的距离:H = 4m。屋顶水箱至顶层消火栓处的水头损失∑h=0.82m
气压罐工作压力比：αb = 0.76
气压罐总容积：V= βVX÷(1- αb) = 1.1×(300+20+50)÷(1-0.76)=1.70m3
选用：SQL1000×0.6气压罐一台
气压罐充气压力：
P1 =Hmin= Hq+ Hd+ HK+∑h-H = 0.16+0.01+0.02+0.0082-0.04 = 0.14(Mpa)
zui高工作压力：P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098 = 0.14 ÷ 0.76-0.098 = 0.22 (Mpa)
稳压泵启动压力：P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa = 0.22+0.02~0.03 = 0.24~0.25(Mpa)
稳压泵停泵压力：P02 = P2 + 0.07~0.09Mpa = 0.22+0.07~0.09 = 0.29~0.31(Mpa)
稳压泵扬程：H = (P01 +：P02 )÷2 = (0.24+0.39)÷2 = 0.27 (Mpa)
稳压泵流量：Q ≤5.0L/S
选用40LG12-15×2水泵两台 一用一备 每台：Q = 4.17L/s H = 27m N = 2.2KW
2.2.4稳压泵的流量
由于消防初期流量由气压罐供给，泵的流量只需考虑系统的渗漏量或气压罐对流量的要求，所以流量可适当选小一点。对于消火栓系统稳压泵的流量以约小于1个消火栓的出水量计，为≤5 L/s。喷洒系统稳压泵的流量以约小于1个喷头的出水量计，为≤1 L/s。
