前室加壓送風(fēng)壓力控制的討論

許士驊

(中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

近些年在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中，防排煙設(shè)計(jì)一直是設(shè)計(jì)師關(guān)注的重點(diǎn)部分，電氣專業(yè)發(fā)現(xiàn)防煙樓梯間的前室或合用前室的防煙設(shè)計(jì)中，通常會(huì)采用三種方式來控制加壓送風(fēng)的余壓值，分別是雙層百葉正壓風(fēng)口控制、余壓閥控制、壓力傳感器聯(lián)動(dòng)旁通閥控制。目前筆者在實(shí)際項(xiàng)目中，越來越多的遇到了采用壓力傳感器聯(lián)動(dòng)旁通閥控制的方式。一些廠家生產(chǎn)了一種名為“余壓監(jiān)控系統(tǒng)”的設(shè)備，來應(yīng)對這種控制方式。筆者經(jīng)過咨詢暖通設(shè)計(jì)師，同時(shí)查閱了部分設(shè)計(jì)資料，發(fā)現(xiàn)這幾種控制方式還需要進(jìn)一步的討論分析。

1 暖通專業(yè)規(guī)范的要求

在暖通專業(yè)的規(guī)范條文中，“機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的余壓值應(yīng)滿足以下要求：(1)防煙樓梯間為40～50Pa；(2)前室、合用前室、消防電梯間前室、封閉避難層(間)為25～30Pa”由于防煙樓梯間采用常開正壓風(fēng)口，故本文不討論此部分內(nèi)容，僅對前室、合用前室、消防電梯間前室的正壓系統(tǒng)進(jìn)行討論。

圖1是暖通專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖07K103-1《建筑防排煙及暖通空調(diào)防火設(shè)計(jì)》中第13頁對前室加壓送風(fēng)壓力值控制的圖示，由圖所示，每層前室、合用前室(下文中將“前室、合用前室”簡稱為“前室”以方便討論)中均設(shè)置了壓力傳感器，按照暖通專業(yè)的要求，當(dāng)前室余壓值不滿足規(guī)范的25～30Pa時(shí)，則根據(jù)壓力信號，由控制器對屋頂加壓送風(fēng)機(jī)管道上的旁通閥(圖示中顯示為電動(dòng)對開多葉調(diào)節(jié)閥，下文中統(tǒng)一稱為“旁通閥”)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖1 前室正壓值控制圖示

2 對加壓送風(fēng)壓力的簡單介紹

在進(jìn)行電氣專業(yè)分析之前，需要簡單描述一下全壓、靜壓、動(dòng)壓、余壓的概念，一般來說，這些內(nèi)容電氣專業(yè)了解不深，暖通專業(yè)設(shè)計(jì)師對此比較精通。

全壓(Pq)：靜壓和動(dòng)壓的代數(shù)和，Pq=Pi+Pb，全壓代表單位氣體所具有的總能量，可通過傳感器直接測得。

動(dòng)壓(Pb)：Pb=1/2ρV2(其中ρ-空氣密度；V-風(fēng)速)，指空氣流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力，只要風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)，就具有一定的動(dòng)壓。動(dòng)壓是單位體積氣體所具有的動(dòng)能，只作用在氣體的流動(dòng)方向，恒為正值。

靜壓(Pi)：由于空氣分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而撞擊于管壁上產(chǎn)生的壓力稱為靜壓。以大氣壓力為零點(diǎn)的靜壓稱為相對靜壓(工程中常用相對靜壓)。靜壓高于大氣壓時(shí)為正值，低于大氣壓時(shí)為負(fù)值。靜壓是單位體積氣體所具有的勢能。

余壓(Pr)：特指室內(nèi)某一點(diǎn)的空氣壓力與其他未受擾動(dòng)的控制壓力值的差值。在這里可以理解為前室內(nèi)外的全壓差。

3 對旁通閥余壓控制(余壓監(jiān)控系統(tǒng))的分析

前室的正壓風(fēng)口平時(shí)是處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)火災(zāi)信號確認(rèn)后，加壓風(fēng)機(jī)開始運(yùn)行，著火的當(dāng)前層和上下相鄰兩層的正壓風(fēng)口動(dòng)作打開，大致的系統(tǒng)圖如圖2所示。可以分析得出前室可能存在如下幾種狀況。

圖2 某余壓監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

3.1 余壓值<25Pa

如果旁通閥在關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)前室的余壓值<25Pa，前室的門處于關(guān)閉狀態(tài)，則無論旁通閥如何動(dòng)作，則余壓均無法滿足規(guī)范要求，這種狀況需要由暖通設(shè)計(jì)來調(diào)整加壓送風(fēng)機(jī)的參數(shù)設(shè)置，來滿足規(guī)范要求，電氣專業(yè)相對無能為力。

3.2 余壓值在25～30Pa

(1)如果旁通閥在關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)前室的余壓值為25～30Pa，前室的門處于關(guān)閉狀態(tài)，則滿足規(guī)范要求，旁通閥無需動(dòng)作。

(2)如果旁通閥在某一開度時(shí)，同時(shí)前室的余壓值為25～30Pa，前室的門處于關(guān)閉狀態(tài)，則滿足規(guī)范要求，旁通閥保持在此開度。

3.3 余壓值>30Pa

如果旁通閥在關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)前室的余壓值>30Pa，前室的門處于關(guān)閉狀態(tài)，那么執(zhí)行器根據(jù)壓力傳感器傳回的數(shù)值，對旁通閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到前室的余壓值滿足規(guī)范要求，則停止對旁通閥的調(diào)節(jié)，并固定位置。

筆者猜測這也是暖通專業(yè)制定此種標(biāo)準(zhǔn)圖做法的初衷。但是，這里的實(shí)際工程情況比較復(fù)雜，筆者按照如下幾個(gè)場景進(jìn)行分析。

場景一：假設(shè)當(dāng)前處于3.2(2)的狀態(tài)下，當(dāng)有人從前室推門進(jìn)入，則當(dāng)前層的余壓值馬上會(huì)<25Pa，此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)關(guān)閉旁通閥以增大余壓值，從而達(dá)到滿足規(guī)范的要求。這一過程的耗時(shí)包括壓力傳感器感應(yīng)的時(shí)間tps、信號傳輸?shù)臅r(shí)間tts、操作機(jī)構(gòu)邏輯判斷的時(shí)間top、旁通閥動(dòng)作的時(shí)間tac，這里面tps、tts、top的時(shí)間較短，tac的時(shí)間最長，總耗時(shí)根據(jù)各個(gè)部件的運(yùn)行水平通常為十幾秒～幾十秒。當(dāng)人通過前室門以后，防火門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)余壓值會(huì)恢復(fù)，由于此前旁通閥開度變小，前室的余壓增大，當(dāng)防火門關(guān)閉時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)又會(huì)操作旁通閥打開，以滿足規(guī)范要求。

從圖3的邏輯分析圖中可知，上下兩排狀態(tài)同步，但操作時(shí)間不同步，這里就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)嚴(yán)重的操作滯后，旁通閥永遠(yuǎn)在追逐上一個(gè)狀態(tài)，則樓下各層壓力值就總無法達(dá)到規(guī)范要求。

圖3 模擬人疏散時(shí)通過前室的余壓值及旁通閥狀態(tài)

場景二：假設(shè)當(dāng)前有12層的前室，火災(zāi)時(shí)按打開其中3層的正壓風(fēng)口，則其余9層的壓力傳感器測得的余壓值為0，這時(shí)，就需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)邏輯判斷，哪些是需要排除在需要統(tǒng)計(jì)的余壓值之外的，哪些樓層的余壓是需要調(diào)節(jié)的。這樣就需要一個(gè)專用的控制器來進(jìn)行控制，這個(gè)控制器按照目前的消防要求，從常理上分析應(yīng)該是需要經(jīng)過CCCF認(rèn)證的。目前市場上的余壓監(jiān)控系統(tǒng)有不少廠家在生產(chǎn)，但是在CCCF網(wǎng)上以“余壓”作為關(guān)鍵詞搜索，并未找到合格的信息。

筆者認(rèn)為此控制器也可以考慮接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，這樣就可從火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中取得前室正壓風(fēng)口的動(dòng)作信號，省去了判斷的環(huán)節(jié)，但是這對于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試又提出了新的要求，增加了現(xiàn)場調(diào)試的工作量，而且市場上的現(xiàn)有FAS產(chǎn)品能否滿足本場景的使用要求，也尚不明確。

場景三：當(dāng)前已經(jīng)打開的3處正壓風(fēng)口會(huì)測得3個(gè)余壓值，這3個(gè)值按照通風(fēng)原理分析是不相等的。這時(shí)操作機(jī)構(gòu)就可能會(huì)出現(xiàn)邏輯判斷的混亂：按照最小值來調(diào)節(jié)，則最大值可能超過規(guī)范要求；按照中間值來調(diào)節(jié)，則最大、最小值可能不滿足規(guī)范要求；按照最大值來調(diào)節(jié)，則最小值可能會(huì)低于規(guī)范要求；按照平均值來調(diào)節(jié)，則可能出現(xiàn)3個(gè)值均不滿足規(guī)范要求的情況。

這時(shí)，旁通閥就會(huì)處于打開、關(guān)閉、打開、關(guān)閉的循環(huán)中，無法正常工作。

4 結(jié)束語

從上面的幾個(gè)場景可以明顯看出，采用余壓監(jiān)控系統(tǒng)使用旁通閥來進(jìn)行前室加壓送風(fēng)余壓值的控制是十分麻煩的。那么是否有簡單的方法呢？當(dāng)然有，無論是采用雙層正壓風(fēng)口來手動(dòng)調(diào)節(jié)，還是設(shè)置重錘式余壓閥來調(diào)節(jié)，都是十分簡單便利的。在消防設(shè)施的設(shè)計(jì)上，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)遵循簡單可靠的設(shè)計(jì)原則。既然有簡單便利的處理方案，就應(yīng)當(dāng)采用簡單便利的處理方案，而不是使用費(fèi)時(shí)費(fèi)力還調(diào)節(jié)不好的電控方案。