剖析水箱内部结构

制作水箱，可以选用的材质有不锈钢、玻璃钢、水泥等，因为不锈钢水箱对于饮水卫生的好处，我们这里重点介绍下选用不锈钢板材制作的不锈钢水箱。


　　一、不锈钢水箱介绍：


　　水箱采用SUS304、SUS316L等不锈钢板，冲压成型。高质量的冲压工艺，既保证了箱体最大限度的承压需要，又降低了材料厚度，具有强度高、重量轻，并能较好的防止水质的二次污染，环保卫生。高强度的冲压板块及箱内分布均匀的不锈钢拉筋使箱体承压均匀合理。


　　水箱优点：耐腐蚀、耐高温、水质清洁、防渗、抗震、永不生青苔、强度高。


　　其他用于制作水箱材料：


　　(1)金属材料：大小水箱均可使用，重量较轻，施工安装方便。但易锈蚀，维护工作量较大，造价较高。一般采用碳素钢板焊接而成. 在有条件时，采用不锈钢、铜、铝等材料或复合材料较为理想。


　　(2)钢筋混凝土材料：适用于大型水箱，经久耐用，维护简单，造价较低。但重量大，与管道连接处理不好，易漏水。


　　(3)其它材料：一些新兴材料，如塑料、玻璃钢等均可用作水箱材料，具有很多优点，如耐蚀、重量轻、安装维护简便等。但造价比较高。




　　二、不锈钢水箱的形状


　　1.常用水箱形状有圆形、方形、矩形和球形，特殊情况下，也可根据具体条件设计成其它任意形状。


　　圆形水箱结构合理，节省材料，造价比较低，但有时布置不方便，占地较大。方形和矩形水箱布置方便，占地较小，但大型水箱结构较复杂，材料耗量较大，造价比较高，钢板水箱把加强肋放在水箱内部，则清洗困难，不利于防腐，而且加工也不方便。 球形水箱造型美观大方。


　　三、水箱内有效水深，一般采用0.70—2.50M。
四、水箱附件：水箱一般应设进水管、出水管、溢水管、泄水管、通气管、液位计、人孔等附件。


　　(1)进水管：水箱进水管一般从侧壁接入，也可从底部或顶部接入。当水箱利用管网压力进水时，进水管水流出口应尽量装设液压水位控制阀或者浮球阀，控制阀顶部接入水箱，当管径≥50MM时，其数量一般不少于两个。每个控制阀前应装有检修阀门。当水箱利用加压泵压力进水并利用水位升降自动控制制加压泵运行时，不应装水位控制阀。


　　(2)出水管：水箱出水管可从侧壁或底部接出。出水管内底(侧壁接出)或管口顶面(底部接出)应高水箱内底不少于50MM。出水管上应设置内螺纹(小口径)或发兰(大口径)闸阀，不允许安装力较大的截止阀。当需要加装止回阀时，应采用阻力较小的旋启式代替升降式，止回阀标高水箱最低水位不少于1M，生活与消防合并用一个水箱时，消防出水管上的止回阀应低于生活出水虹吸管顶(低于此管顶时，生活虹吸管真空破坏，只保证消防出水管有水流出)不少于2M，使其具有一定的压力推动止回阀，在火灾发生时，消防贮备水量才能真正发挥作用。


　　消防和生活合用的水箱除了确保消防储备水量不作它用的技术措施外，还应尽量避免产生死水区，如生活出水管采用虹吸管顶钻眼(孔径为管径的0.1倍)等措施，如图1.8-2所示。


　　(3)泄水管：水箱泄水管应自底部最低处接出。泄水管上装有内螺纹或法兰闸阀(不应装截止阀)。泄水管可与溢水管相接，但不得与排水系统直接连接。泄水管管径在无特殊要求时，一般采用不小于50MM。


　　(4)通气管：供生活饮用水的水箱应设有密封箱盖，箱盖上应设有检修人孔和通气管。通气管可伸至室内或室外，仅不得伸到有有害气体的地方，管口应有防止灰尘、昆虫和蚊蝇进入的滤网，一般应将管口朝下设置。通气管上不得装设阀门、水封等妨碍通气的装置。通气管不得与排水系统和通风道连接。通气管管径一般采用不小于50MM。


　　(5)液位计：一般应该在水箱侧壁上安装玻璃液位计，用于就地指示水位。在一个液位计长度不够时，可上下安装两个或多个。相邻两个液位计的重叠部分，不宜少于70MM，如图1.8—3所示若在水箱末装液位信号计时，可设信号管给出溢水信号。信号管一般自水箱侧壁接出，其设置高度应使其管内底与溢水管内底或喇叭口顶面溢流水面齐平。管径一般采用15MM。信号管可接至经常有人值班房间内的洗脸盆、洗涤盆等处。若水箱液位与水泵联锁，则应在水箱侧壁或顶盖上安装液位继电器或信号器。常用液位继电器或信号器有浮球式、杆式、电容式与浮子式等。水泵压力进水的水箱高低电控水位均应考虑保持一定的安全容积，停泵瞬时的最高电控水位应低于溢水位不少于100MM，，而开泵瞬时的最低电控水位应高于设计最低水位不少于200MM，以免稍有误差时，造成水流满溢或贮水放空的不良后果。


　　(6)溢水管：水箱溢水管可从侧壁或底部接出。其管径宜比进水管大1—2号，但在水箱底LM以下管段可用大小头缩成等于进水管管径。 温水管上不得装设阀门。溢水管不得与排水系统直接连接，必须采用间接排水。溢水管上应有防止尘土、昆虫、蚊蝇等进入的措施，如设置水封、滤网等。

高层建筑屋顶安装消防水箱要注意的问题

高层建筑因现有消防装备的限制，其防火设计应立足于自救，且应以室内消防设施为主。水，作为主要的灭火剂已被广泛采用，尤其是自动喷水灭火系统因其灭火效率高、二次水灾害小而被广大设计人员所青睐。


为了达到迅速灭火的目的，有关规范对室内消防供水系统的水量和水压均做了明确规定。在城市供水中，由于大部分城市管网为枝状，且生活、消防采用合流制，发生火灾时，市政管网的压力和事故点出水口的水量难以满足高层建筑设计的压力和流量，另一方面，即使市政管网能满足其用水量的要求，一般情况下也不允许水泵直接从管网中抽取，以免供水管道中出现负压，影响周围其他用户，因此，高层建筑通常设计消防水池，或利用水井、天然水源等，通过水泵及其他加压设备供水。规范规定，设有稳压泵、气压罐、变频调速水泵的供水设备均为临时高压供水系统，而临时高压系统应设置消防水箱，以保证最不利点室内消火栓和自动喷水灭火系统扑救初期火灾所需的水量和水压，达到迅速扑救初期火灾的目的。


1.消防水箱的容积计算
对于需设消防水箱的系统，其贮水量首先应满足消防10min（分钟）室内用水量。为便于维护、管理，设计时习惯做法是将生活、消防合用水箱。对于合用水箱，其有效容积应满足：V＝Vt＋Vs＋Vf＋Vx，其中Vt（m＾3）为生活用水量，Vs（m＾3）为生活调节水量，Vf（m＾3）为高峰负荷储备水量，Vx（m＾3）为消防用水量，其中Vx＝q600／1000，q为室内消火栓或自动喷水灭火系统设计用水量（升／秒）。若室内消火栓与自动喷水系统水箱单独设置时，其容量应满足各自要求。当室内消火栓与自动喷水系统共用一个消防水箱时，根据《自动喷水灭火系统设计规范（GBJ84—85）》的规范说明，其消防用水量可不小于18立方米。因为在同一建筑物内，火灾发生时，一般是在室内消火栓投入使用之前，自动喷水系统开始启动喷头灭火，若每只喷头按流量1．331／s计算，可供23个喷头10min消防用水量，或2支水枪15个喷头10min用水量，符合扑救初期火灾的要求。对于采用分区供水的系统，若采用并联方式，则每区水箱消防水量容积应按上式计算；对于采用串联方式供水系统，此时的水箱，除保证低区消防10min用水量外，主要还应起上一区水池的作用，其消防储水量应满足该区火灾延续时间内用水量即Q＝（q1t1＋q2t2）－q3t3，（q1、q2、q3为室内消火栓、自动喷水系统设计流量及水箱补水流量，t1、t2、t3为规范规定的火灾延续时间及补水时间），同时，还应满足该区生活用水需要。为了确保消防用水量不被挪作它用，水箱出水管要采取一定的技术措施，一般情况下，生活、消防出水管应单独设置，并在生活用水出水管上采取破坏虹吸法和控制水位法。如图所示。对于高度超过50m的建筑，室内消防供水系统每区宜设两个水箱，并用连通管连接。兼作水池的水箱应分成网格，以便清洗和检修时不停水。


2.消防水箱管道布置
按规范要求，消防水箱应设进水管、出水管、溢流信号管、通气管等，为了保证水质不被污染并定期排放水中的沉淀物和杂质，消防水箱还应设放空管。对于出水管的管径，应根据设计流量和流速来确定，即d（m）＝（4q／3．14v）＾（1／2）（q：m＾3／s v：m／s）。对消火栓系统而言，水箱出水管经增压（指水箱高度不能满足水力计算要求的）后，可以直接与消火栓管网连接，而对自动喷水灭火系统，必须经湿式报警阀后，才能与喷淋立管相接，而绝不能不经湿式报警阀直接与管网相连，因为报警阀上的水力警铃是靠水的冲动来报警的，若不经报警阀，发生火灾时，压力水进不了报警通道，致使压力开关、水力警铃不动作，更不会快速发出电信号启动喷淋泵，从而使管网内的水源得不到充分保证。为避免消防水泵开启后水经供水管网进入消防水箱，消防水箱的出水管上还须加逆止阀，以阻止水进入消防水箱并保证消防水泵开启时维持管网压力。


3.加压措施


按规范要求，高位消防水箱的设置高度应满足系统中最不利点所需的水压要求，最不利点消火栓静水压力不小于7m水柱（超过100m时静水压力不低于15m水柱），最不利点处喷头工作压力均不应小于5m水柱，若加上沿程和局部水头损失，则消防水箱水位最低点与最不利点的几何高度至少不低于20m左右，这不仅影响了建筑物的美观，而且对建筑物的结构设计和施工也造成了一定的困难，因此，设在高层建筑顶部的消防水箱一般是满足不了最不利点消火栓或自动喷水设备水压要求，须设增压设施。常用的设备有气压罐或稳压泵。设计时，如果单独在水箱的出水管上设加压泵，则由于管网内没有可供调节水量，一旦管网出现渗漏现象，则管网内的压力会迅速下降，使加压泵启闭频繁，影响其使用寿命。对于单独使用气压供水的设计，在实际工程中也有很多。在我市已投入使用的工程中，设计人员常采用水泵与气压罐串联的方式加压，经过实践证明，效果很好，如图所示。正常情况下，由一个小型气压罐维持管网压力，其蓄水量主要起补漏作用，水泵为小流量、低扬程。泵启动后，屋顶水箱中的水经吸水管、水泵送入消防管网，同时，一部分水量进入增压罐，由罐上的压力表控制水泵启闭。由于系统中有了调节水量，可以避免泵频繁启动。其设备构造较为简单，占地面积小，且在无电的情况下，也能出水灭火。

屋顶不锈钢生活水箱强度质量及钢种的理化稳定性

以组合式不锈钢水箱取代传统的钢筋砼水箱，首先着眼点是自重轻，强度大。另一个关键则为确保一个储水容器自身不污染水质，钢种在长期运行中，必须具备对人体卫生、安全、无害。


一、不锈钢水箱的强度质量
由于我们设计的不锈钢水箱，选用的板厚为0.8mm～2.5mm，如此厚度贮存大容量液体后能否达到强度上的要求，引起一些人的怀疑，有关技术资料和设计数据表明，用料厚度虽然较薄，但材料具有强度高，韧性大，延伸性好的特点，只要把握好生产制作中的关键，设计制作大容量不锈钢储水容器无可非议，可以获得成功。


二、不锈钢种的理化稳定性
高层建筑屋顶不锈钢水箱，作为几百家住户的一个储水容器，水质的污染与否直接影响到人民身体健康，应在长期的运行过程中，不氧化、不生化，免于锈蚀和重金属铬、镍离子的生成析出。为此，我们设计制作不锈钢种日本牌号为SUS304(相当于国产OCi18Ni9牌号)，从SUS304资料说明可以看出，该类钢种属奥氏体不锈耐酸钢，有良好的耐腐蚀性能和金属压延性能，对强氧化酸有耐腐蚀性。由此可见，以此作水箱体材料，完全可以抵御运行中低浓度氯酸(HCl)，次氯酸(HClO)，弱氧化性碳酸（H2CO3）等酸的作用，保障了水容器不污染水质的前提条件。