意大利CIMM气压罐在给水系统中的应用
2016-05-18 16:09:52   来源：商媒在线   评论：0 点击：

当今世界，随着科学技术的进步，给排水领域的新技术得到更广泛的应用，使给水设备在技术上产生革命性的飞跃，特别是给水设备在控制方式上的多样化。随着电子控制技术在给水领域使用地不断发展成熟，供水系统的“恒压力”或“变流量恒压力”最终得以实现。于是“水泵＋气压罐+控制柜”的设备结构形式得到广泛的应用。本文是以意大利CIMM气压罐在消防给水系统和生活给水系统两大领域的应用进行分析。

一：CIMM气压罐在消防给水系统中的应用

CIMM气压罐在消防给水系统中的作用比较单一，主要作为增压稳压设备结合水泵使用，属于“水泵＋气压罐+控制柜”的设备结构形式。通常在屋顶消防水箱不能满足最不利消火栓或者喷头的工作压力时使用，有两种组合形式。

（一）屋顶消防水箱结合CIMM气压罐的稳压方式

其中气压罐容量按最小要求设置，按照规范其有效容积对于消火栓系统来说为300L，对于自动喷水系统来说为150L，若两种系统合用则为450L。这种“气压罐+屋顶水箱”的组合方式在稳压泵故障时，仍能在30s内维持系统压力。因此稳压泵故障对系统供水安全影响是不大的，即使在极端的情况下，高位水箱仍能担负向系统供水的任务，仅系统最不利位置的水压无法满足规范要求而已。这种设备结构形式的工作原理为：气压水罐的压力由稳压泵提供，当气压水罐压力达到设定要求后，稳压泵停止，平时管网压力由气压水罐提供，满足系统的最不利点水压水量要求。当系统压力下降到一定设定的程度后，稳压泵启动，将系统压力补足后再停止。如此反复使系统时刻处于“准工作”状态。若系统压力持续下降，则判断为火灾（此时喷头爆破或消防水枪射水），稳压泵持续向消防管网供水，同时启动消防泵房的消防主泵，向系统供水，实现对火灾的扑救。这种方式稳压泵不需要一直工作，耗费的电能也比较小。“屋顶消防水箱+水泵＋气压罐+控制柜”的设备组合为设计中最常用的稳压方式。也是规范推荐的消防稳压方式。  

（二） CIMM气压罐取代屋顶消防水箱的稳压方式

其中气压罐的容量按实际需要水量设置，容量较大。根据防火规范要求，消火栓给水系统的气压给水设备应储存10min的消防用水量；自动喷水灭火系统的气压给水设备应储存最不利处4只喷头持续10min供水的水量。按规范要求最大10min的消防用水量为18m³，显然这样大容量的气压罐在实际使用中是很不方便的，也是不经济的。同时，这类稳压方式的稳压泵应按主、备用泵设置，目的是防止在主稳压泵故障时，及时将备用泵投入使用。“水泵＋气压罐+控制柜”的设备组合在实际设计中极少使用，在有其他方法的情况下补推荐使用。

二：CIMM气压罐在生活给水系统中的应用

通常情况下，生活用水量变化较大，具有明显的时间特性，这就要求生活给水设备的能耗要随用水量的变化而变化，达到节能的目的。变频给水设备在正常工作阶段，水泵一般都运行在高效区，水泵的功耗也在正常范围内。当用水量很小甚至零流量时，为保证管网的恒压，水泵还是处于低速运行状态，仍有相当的能源浪费。为了减少能耗，真正做到节能，这时就需在系统中增设气压罐，以保证管网的小流量供给及维持零流量时管网的压力。下面，本文简单介绍一下CIMM气压罐在变频给水系统中的作用。

（一）CIMM气压罐在变频给水系统中的作用

气压罐的理论基础为波义耳气体定律，即PV/T=n(P:压力，V:气压罐气体体积，T:温度)；在一定温度下气体压力(P)与容积(V)乘积等于常数。当气压罐连接到水系统上时，主要起一个蓄能器的作用，当系统水压力大于罐内气体压力时，系统水会挤入气压罐气囊内，这样一是会压缩罐体于气囊之间的气体，使其体积减小，压力增大；二是会增加系统内水的容积，使系统压力减小，直到压力达到平衡才停止进水。当系统水压力小于罐内气体压力时，气囊内的水会在气体的压力作用下挤出，补回到系统，系统水容积减小压力上升，罐内气体体积增大压力下降，直到两者达到新的平衡，水停止从气囊挤压回系统。

生活给水系统管网普遍都大，节点较多，在不配置气压罐的系统中，管网的压力由自身水压来维持。由于水的压缩比远小于气体，所以当管网有小流量或者泄漏时，水压会大幅度下降，造成水泵频繁启动。这时系统就必须配置气压罐，缓解水泵的频繁启动，以减小能耗，同时延长水泵的使用寿命。综上所述，气压罐是保证水泵正常休息并延长休眠时间的前提条件，同时气压罐也起到调节系统压力波动的作用。

（二）CIMM气压罐调节容积的确定

在设计压力范围内，气压罐的调节容积可看作是管网的有效补充水量。在管网小流量不变的情况下，其调节容积越大，一定时间内水泵启动的次数就越小。因此，气压罐调节容积的大小决定了水泵休眠时间的长短。计算气压罐的调节容积应采用合理的计算公式，既要充分利用水泵最大启动次数，又不至于启动过于频繁。应充分考虑用水量变化的实际影响，减小气压罐调节容积，节省投资。

合理选择气压罐的大小，不致过大或过小，这是气压罐选型设计的重点也是难点。例如：生活给水系统压力为P1=0.5MPa，水泵启动压力P2=0.15MPa，假设管网流量为10L/h，在深夜水泵停止工作6h，总用水量为60L。那么，如果气压罐在△P=0.35MPa范围内的调节水量大于60L，可保证水泵睡眠6小时。因此，选用调节水量在60~80L左右的气压罐是比较合适的。如果选用调节水量超出80L很多的气压罐，虽然水泵的间息工作时间更长，但是超过6小时管网已经开始进入用水时段，水泵开始正常运作，延长休眠时间已无意义。因此，气压罐的选择并不是越大越好。在《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）中，根据3.8.5.4条的计算式，气压罐的调节容积还跟水泵启动频率有关。因此，在用水量较小的低谷时段内，按照几小时计算气压罐调节容积规范并没有严格规定，设计时应按照各地实际用水情况，根据系统流量、水泵功率、供水面积等多方面考虑合理布置，也要防止为了追求过长睡眠时间而使气压罐体积过大，应充分考虑用水量变化的实际影响经计算确定。

三：CIMM进口气压罐的选择

CIMM气压罐的结构形式多种多样，设计选型时应根据管网水量变化情况、系统压力等选择经济实用的。气压罐的压力等级一般有0.4、0.6、1.0、1.6、2.0、2.5MPa。在选择时应保证气压罐的压力等级大于或等于系统的最高工作压力。气压罐的结构形式有自动补气式和囊式隔膜式。囊式隔膜式气压罐结构简单，罐内气水分离，水质不易污染，而且一次充气可长时间使用，是生活变频供水系统中首选的气压罐形式。自动补气式气压罐省去了囊式隔膜，造价低，罐内空间大，但是结构复杂，气水直接接触，水质易污染，可用作消防稳压罐、膨胀罐等。因此，选择的时候应根据不同情况优化选择。

本文由上海法鸣流体设备有限公司搜集整理，上海法鸣流体是意大利CIMM进口气压罐在中国的总代理。本文仅对CIMM气压罐在给水系统中常用的结构形式进行了介绍，总结了消防给水系统中CIMM气压罐的常用配置方案和生活给水系统中气压罐的作用。当然随着技术的更新和新型设备的不断涌现，今后我们在设计时可以有不同的方案进行比较和选择。同时结合工程实际需求，通过认真的分析和比较，一定能做出更好的设计，更好的服务于千家万户。