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余压监控系统在机械加压送风防烟设施中的应用探讨

更新时间:2021-06-02点击次数:151次
余压监控系统在机械加压送风防烟设施中的应用探讨

摘要:阐述了建筑物机械加压送风防烟设施设置部位,讨论了几种特殊情况,对比压差法和风速法送风量计算存在的主要问题,指出风速法开门数量应取4个,建议送风机出口设置压力调节阀,以确保压差值满足规范要求。

关键词:消防;防烟;送风量;余压智能监控

 

0 引言

    建筑物采用机械加压送风防烟方式,通过压力差和气体流动来防止烟气侵入主要疏散部位,使这些部位的空气压力高于火灾区域的空气压力,确保空气质量,保证人员疏散撤离安全。机械加压送风防烟设施随时有效投入工作,发挥防止烟气进入的作用,可靠的供电和有效的消防联动控制非常关键,防烟风机配电控制柜选择开关处于自动状态,而平时保持常闭式防火门处于关闭状态或自动控制防火门有效好用是为重要的前提条件,而机械加压送风防烟设施设置合理和满足送风量要求是基础。

 

1 机械加压送风设施设置部位

    对于防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室、合用前室和避难走道等人员安全疏散设施,可采取自然排烟方式防止烟气滞留,无法自然排烟和限制自然排烟时,应采取机械加压送风方式防止烟气进入。无法自然排烟指上述部位无法利用外墙设置的可开启外窗排烟。限制自然排烟是由于高度较高的高层建筑,室外风向风力对自然排烟影响很大,因此自然排烟的适用高度要进行限制。《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第8.2.1条规定,建筑高度超过50m的一类公共建筑和超过100m的居住建筑,靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室,不宜采用自然排烟方式,宜采用机械加压送风防烟方式。一般情况下,机械加压送风方式设施设置部位和形式主要有:不具备自然排烟条件的防烟楼梯间;人防工程中的防烟楼梯间及其前室;不具备自然排烟条件的消防电梯间前室或合用前室;不具备自然排烟条件的前室;封闭避难层(间)和避难走道的前室。

1.1两种特殊情况是否设置机械加压送风防烟设施

1.1.1 自然排烟条件较好的特殊前室和不具备自然排烟条件的防烟楼梯间

    《高规》第8.2.3条和《建规》第9.2.3条规定了“防烟梯间前室或合用前室,利用敞开的阳台、凹廊或前室朝向的可开启外窗自然排烟时,该楼梯间可不再设施防烟设施”,可理解为楼梯间内可不设自然排烟和机械防烟,即楼梯间可不靠外墙设置。结合限制自然排烟适用高度和层数的规定,此条只适用于可采取自然排烟的情形。

    此放宽规定存在不足,火灾中当敞开的阳台、凹廊或前室排烟窗处于迎风面时,烟气根本不能排除。当着火层位于建筑热压中性层以下时,进入前室的烟气会在烟囱效应作用下进入楼梯间,不但无法保证人员安全疏散,还会使烟气加速蔓延。因放宽规定不是强制性条款,结合《建规》第9.3.1条规定的不具备自然排条件的防烟楼梯间应设置机械加压送风防烟设施为强制性条款,笔者认为此类防烟楼梯间也宜设置机械加压送风设施。

1.1.2 不具备自然排烟条件的封闭楼梯间

    现行《建规》和《高规》都规定了不能天然采光和自然通风的封闭楼梯间,应按防烟楼梯间的要求设置,其中《建规》为强制性条款。《人防规范》规定当封闭楼梯不能自然通风时应采用防烟楼梯。《人防规范》规定明确,不易产生歧义,笔者认为,应按《人防规范》的规定理解另外两个规范,即当规范允许设置封闭楼梯,而该封闭楼梯不能自然通风时,应改设防烟楼梯,对防烟楼梯间加压送风。

1.2 机械加压送风防烟设施的三种特殊形式

1.2.1 分段设置

    《高规》第8.3.3条规定,层数超过三十二层的高层建筑,其送风系统及送风量应分段设计。送风竖井高度越高其沿程损失越大,送风机全压值和所需功率也会增大,从经济角度分段设计更加合理。

1.2.2 局部设置

    地下室与地上建筑共用疏散楼梯,地上部分防烟楼梯间及前室如具备自然排烟条件,地下部分防烟楼梯间因在首层进行了防火分隔,不再具备自然排烟条件,此类楼梯的地下部分需要单独设置机械加压送风防烟设施。

1.2.3 剪刀楼梯

    《高规》第6.1.2.3条要求,当剪刀楼梯作为两部疏散楼梯使用时,应分别设置前室,同时两座楼梯应分别设加压送风系统,同时《高规》第8.3.4条又规定剪刀楼梯间可合用一个风道,其风量应按两个楼梯间风量计算,送风口应分别设置。综合两条规定,规范并未明确要求两部剪刀楼梯分别独立设置加压送风系统,这与《高规》第8.3.1条要求不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置独立的机械加压送风系统的规定相矛盾。再比照防烟楼梯间与合用前室宜分别独立设置送风系统的要求,又因疏散用剪刀楼梯是两部楼梯,共用的送风机一旦发生故障将影响两部楼梯,笔者认为剪刀楼梯分别独立设置送风系统才有利于安全疏散。

 

2加压送风量计算方法

    机械加压送风防烟设施加压送风量应通过计算确定,同时《建规》、《高规》和《人防规范》均规定了小机械加压送风量。除了封闭避难层(间)的机械加压送风量按避难层净面积每平方米不小于30m3.h-1计算外,主要计算方法有压差法、风速法和上海市工程建设规范《建筑防排烟技术规程》(DG J08-88-2006,以下简称《上海规程》)中的综合法。

2.1 压差法

    压差法以正压部位全部门均关闭为计算工状,保持一定压力差用以阻止烟气进入,又不致疏散人员因压力过高推不开门。压差法送风量计算公式参数选取各规范取值不一。公式中规定窗漏风部分要计入总送风量,但规范条文说明均未明确窗缝的计算宽度值,给应用带来不便。《建规》修改在后,未明确门缝宽度取值范围存在缺陷。参数取值直接影响计算结果,实际门窗缝宽度与取值也存在一定偏差,也影响设计计算的准确性。因压差法与风速法相比计算结果偏小,《人防规范》不推荐使用压差法。

2.2风速法

    风速法考虑正压部位的疏散门开启时,保持门洞处一定风速,用来阻止烟气进入。风速法与压差法相比,门的开启状态与实际火灾时比较接近。计算公式有多种,形式基本相同,区别在于是否考虑送风管道漏风因素和走道排烟方式,这两个因素对设计计算结果有一定影响。

    《建规》参数取值范围相对较大,分别取上下限数值时,相同对象设计计算结果相差很大。《人防规范》参数取值范围较小,设计计算结果差距较小。各规范除了对门的开启数量规定比较具体外,其他参数均未明确如何具体取值,取值的随意性容易造成实际计算结果偏差较大,存在较大局限性。建议明确给出不同取值的具体情形,合理缩小取值范围。

    门的开启数量存在规范之间不协调问题,笔者认为地下建筑可按实际层数取值,其他建筑应取4。《火灾自动报警系统设计规范》第6.3.1.6条,规定了消防控制室对火灾警报装置与应急广播的控制程序,通报火情的层数规定为:二层及以上的楼房发生火灾,应先接通着火层及其相邻的上下层( 共3层);首层发生火灾,应先接通本层、二层及地下各层( 至少3层);地下室发生火灾,应先接通地下各层及首层( 至少2层)。再加上人员疏散时楼梯首层的门也要开启,因此开启门的数量取4比较合理,也使规范之间协调统一。火灾时门的开启数量具有一定的随机性,开启门的数量主要与人员疏散是否有序和人数多少相关。

2.3 送风量取值

2.3.1 盲目取大值会超过余压值强制性规定

    《建规》和《高规》均规定送风量取值时,综合考虑压差法、风速法和小送风量,取其中大值作为设计计算值。按照各参数取值范围,同一防烟设施,风速法计算结果往往是压差法的1~3倍,依此数据选取送风机规格型号,可能会造成风压值超过规定值。防烟楼梯间的余压值应为40Pa~50Pa,前室、合用前室的余压值应为25Pa~30Pa,在《建规》中此规定为强制性条款,余压值过大会造成第一扇门开启困难或无法开启,直接影响安全疏散。

2.3.2现行标准只规定检测余压值

    《建筑消防设施检测技术规程》( GA503-2004) 第4.9.4条,将防烟楼梯间的余压值列为功能要求,第5.9.4.3条规定了使用微压计进行检测,要求在顶层、中间层及下层,测量防烟楼梯间、前室、合用前室的余压。该规程未规定检测开启门洞处的风速。《消防监督技术装备配备》将数字微压计和数字风速计列为建筑消防设施检测装备,并将此作为强制性条款,数字风速计在《建筑消防设施检测技术规程》中主要用于检测送风口风速。

2.3.3 增设压力调节阀

    由于压差法和风速法计算公式均未列入《建规》、《高规》和《人防规范》的条文正文,在缺少防排烟专业规范的情况下,不同的设计计算方法均可作为参考依据,综合取较大值比较合理,但应在送风机出口管段或适当部位增设压力调节阀,以满足余压值规定。

 

安科瑞余压监控系统介绍及选型

    针对各类机械加压送风系统的应用特点,安科瑞电气股份有限公司研发了余压监控系统,是集工业计算机技术、通讯、抗电磁干扰、数字传感技术及消防二总线于一体的智能化系统。采用高灵敏度压力信号传感器,24小时实时自动巡检并采集监控区域压力变化等工作状态,对超压故障发出报警信号并记录,当防烟楼梯间或前室余压值达到超压监控值时,余压探测器发出报警信号,余压控制器打开加压风机风管上的旁通阀泄压;余压回落到正常区间值后,余压探测器发出信号,余压控制器关闭旁通阀,通过控制旁通阀的开启,来保持余压值稳定在规范要求的区间值内,系统具有实时性、数字化、智能化,自动化连续监控的特点。

3.1系统结构

    余压监控系统由余压监控器(主机)、余压控制器、余压探测器、风阀执行器、系统监控专用软件等部分或全部设备组成满足并高于GB51251《建筑防烟排烟系统技术标准》、GB50016《建筑设计防火规范》和GB50098《人民防空工程设计防火规范》等相关国家标准中的功能需求。

    

3.2 配置与功能

3.3设计规程

    系统应根据建筑物内机械加压送风系统设置的具体情况,采用分断设计的控制方式,确定余压控制器和余压探测器的设置部位、数量与形式;

    余压控制器和余压探测器的实时工作状态及故障报警等信息,应通过通信接口,并联接入加压风机控制箱内的余压监控系统总线,将各类信息上传至消防控制室内的余压监控器(主机),进行统一监测管理、显示并存储,以便于值班人员随时掌控和了解设备运行情况;

    余压监控器与余压控制器之间采用RS485通讯方式,485回路的总线采用NH-RVSP-2*1.5mm2的通讯线缆,通讯距离一般在500米以内,余压监控器可连接64个余压控制器;

    余压控制器与余压探测器之间采用二总线通讯方式,二总线回路的总线采用NH-RVSP-2*2.5mm2的通讯线缆,通讯距离一般在500米以内, 防烟楼梯间、前室楼板垂直敷设,余压控制器可连接128个余压探测器;

    系统的设置不应影响机械加压送风系统的正常工作。

3.4设置场所及范围

    在设有机械加压送风系统的场所,应设置余压监控系统。每台加压送风机配电控制箱内应设置余压控制器;防烟楼梯间及其前室设置余压探测器;消防电梯间前室或合用前室应设置余压探测器;避难走道的前室,避难层()应设置余压探测器。

3.5设置部位

3.5.1.余压控制器的设置

    余压控制器的设置数量,与机械加压送风机的数量为一对一的关系;

    余压控制器应设置在加压送风机控制箱内,控制箱内预留一路220V做为余压控制器的工作电源;

3.5.2.余压探测器的位置

    防烟楼梯间的前室或合用前室,应每层前室设一台余压探测器;

    应在楼梯间高度约为三分之一和三分之二处(层)各设置一台余压探测器;或宜在设有加压送风口处(层), 设一台余压探测器;

    余压探测器应设置在高压区(楼梯间、前室区域疏散门侧),距顶0.20.5米壁挂安装,采用底座直接固定在预埋86盒上。

 

4 结束语

   1)机械加压送风防烟设施设置部位主要是不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室、合用前室和避难走道等人员安全疏散设施。(2)自然排烟条件较好的特殊前室其不具备自然排烟条件的防烟楼梯间设置机械加压送风防烟设施是必要的。(3)不具备自然排烟条件的封闭楼梯间应设置为防烟楼梯,在防烟楼梯间设置机械加压送风防烟设施。(4)疏散用剪刀楼梯设置套独立的机械加压送风系统具有合理性和必要性。(5)机械加压送风量计算公式参数值具体选取应尽快作出统一规定。(6)机械加压送风量取各种方法的很大值,并在风机出口处设置调节阀,以保证合理风压值。

 

参考文献

[1] GB 50045-95,高层民用建筑设计防火规范(2005年版)

[2] GB 50098-2009,人民防空工程设计防火规范

[3] 杨伯忠.机械加压送风防烟设施探讨[J].学院学报,2013,08(029):57-59.

[4] 安科瑞 余压监控系统, 2020.08.

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