對建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)若干問題的思考

歐陽知 李湘念 歐學(xué)東

摘要：作為火災(zāi)時(shí)承擔(dān)排除有毒煙氣和熱量作用的建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)，其聯(lián)動(dòng)方式的可靠性與合理性對整個(gè)消防系統(tǒng)設(shè)施的運(yùn)作至關(guān)重要，但因弱電控制專業(yè)與防排煙系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的差異，現(xiàn)階段機(jī)械排煙系統(tǒng)在建造和調(diào)試階段出現(xiàn)了一些問題，故從建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及調(diào)試階段出現(xiàn)的一些常見問題著手，深入分析這些問題出現(xiàn)和存在的原因，并提出行之有效的解決方案，供廣大從業(yè)者參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械排煙；防煙分區(qū)；防火分區(qū)；計(jì)算排煙量

1 建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)排煙量設(shè)計(jì)

根據(jù)GB51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[1]，單個(gè)防煙分區(qū)設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算風(fēng)量見表1。

負(fù)擔(dān)多個(gè)防煙分區(qū)的機(jī)械排煙系統(tǒng)，其機(jī)械排煙系統(tǒng)計(jì)算風(fēng)量見表2。

建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量應(yīng)不小于其計(jì)算風(fēng)量的1.2倍。

2 建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制方式

建筑物發(fā)生火災(zāi)后，當(dāng)同一防煙分區(qū)內(nèi)的兩只獨(dú)立的火災(zāi)探測器均發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)，聯(lián)動(dòng)控制器發(fā)出指令開啟排煙閥（口）和迫降活動(dòng)擋煙垂壁，由排煙閥（口）打開的反饋信號(hào)連鎖排煙風(fēng)機(jī)和火災(zāi)補(bǔ)風(fēng)機(jī)開啟，整個(gè)排煙閥（口）及風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)過程應(yīng)在15s內(nèi)完成。

3 機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試中的常見問題

3.1? 對于負(fù)擔(dān)多個(gè)防煙分區(qū)的排煙系統(tǒng)，設(shè)計(jì)風(fēng)量為最大兩個(gè)分區(qū)風(fēng)量之和，但火災(zāi)時(shí)只開啟一個(gè)排煙閥（口）出現(xiàn)的風(fēng)管、風(fēng)口超速，排煙口吸穿等問題

根據(jù)現(xiàn)行防排煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對于凈高≤6m場所中負(fù)擔(dān)多個(gè)防煙分區(qū)的機(jī)械排煙系統(tǒng)，其計(jì)算風(fēng)量為相鄰兩個(gè)防煙分區(qū)中設(shè)計(jì)排煙量之和的最大值，但風(fēng)管截面則根據(jù)其后端負(fù)擔(dān)的排煙口計(jì)算風(fēng)量進(jìn)行設(shè)計(jì)。機(jī)械排煙系統(tǒng)計(jì)算示意圖見圖1。圖1中各防煙分區(qū)計(jì)算排煙量及系統(tǒng)計(jì)算排煙量見表3。

以圖1中機(jī)械排煙系統(tǒng)為例，系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)2臺(tái)HTFC-NO.33型離心式風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，以防煙分區(qū)A2與B2同時(shí)著火為最不利狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)1：風(fēng)量75093m3/h，全壓644Pa，靜壓454Pa，功率30kW，轉(zhuǎn)速500r/min，見圖2。

而防煙分區(qū)A4的計(jì)算排煙量為Ljs=15000m3/h，設(shè)定排煙口尺寸為1000mm×800mm，管段A4～B4截面尺寸1000mm×400mm。假定防煙分區(qū)A4與A2管路長度相當(dāng)，當(dāng)A4發(fā)生火災(zāi)時(shí)，防煙分區(qū)內(nèi)的兩只獨(dú)立探測器動(dòng)作后，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)只打開A4分區(qū)排煙口，單臺(tái)風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)將會(huì)嚴(yán)重左移，大概率會(huì)移至圖2中工況點(diǎn)2位置，此時(shí)A4防煙分區(qū)排煙口風(fēng)量約為44000m3/h，管段A4～B4風(fēng)速超過20m/s，且A4排煙口風(fēng)速超過10m/s。

過大的排煙量會(huì)讓排煙口動(dòng)作時(shí)發(fā)生吸穿現(xiàn)象，排煙口發(fā)生吸穿現(xiàn)象的最大允許排煙量按公式1進(jìn)行計(jì)算：

假設(shè)本場所設(shè)置了自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，設(shè)定火災(zāi)功率為1.5MW，且排煙口設(shè)置于防煙分區(qū)中心位置γ取1.0，db值取0.5m，則通過計(jì)算最大允許排煙量Vmax值為15053m3/h，但實(shí)際排煙量約為44000m3/h，因此僅防煙分區(qū)A4發(fā)生火災(zāi)情況下，排煙口的排煙量遠(yuǎn)超最大允許排煙量值，排煙口將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的吸穿現(xiàn)象，排煙效率將大受影響，且吸穿現(xiàn)象會(huì)造成排煙口兩側(cè)的煙氣層厚度增大，清晰高度降低，不利于火場人員疏散。

3.2? 防煙分區(qū)邊界位置兩只不同分區(qū)的探測器報(bào)警，防排煙系統(tǒng)擋煙垂壁和排煙風(fēng)機(jī)不聯(lián)動(dòng)問題

根據(jù)GB50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]，活動(dòng)擋煙垂壁的迫降、常閉式排煙口的打開以及排煙風(fēng)機(jī)啟動(dòng)均需要同一防煙分區(qū)內(nèi)的兩只獨(dú)立火災(zāi)探測器的報(bào)警信號(hào)才能聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，如果火災(zāi)發(fā)生在兩個(gè)防煙分區(qū)邊界（見圖3），火災(zāi)探測器1與探測器2會(huì)最先動(dòng)作并觸發(fā)火警，聯(lián)動(dòng)樓層聲光報(bào)警器、消防廣播等警報(bào)設(shè)備以及疏散樓梯間、前室等加壓送風(fēng)機(jī)與送風(fēng)口動(dòng)作，但因兩只探測器處在不同的防煙分區(qū)內(nèi)，排煙系統(tǒng)不會(huì)動(dòng)作，須等到探測器3或探測器4探知火災(zāi)并報(bào)警后，相應(yīng)的擋煙垂壁、排煙口和排煙風(fēng)機(jī)才會(huì)啟動(dòng)，若防煙分區(qū)1或防煙分區(qū)2頂棚下存在垂直遮擋物（非擋煙垂壁）造成探測器3或探測器4延遲報(bào)警，排煙系統(tǒng)動(dòng)作會(huì)嚴(yán)重滯后。

4 解決建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)常見問題的對策

4.1? 多個(gè)相近排煙量分區(qū)控制

對于負(fù)擔(dān)多個(gè)凈高≤6m防煙分區(qū)的機(jī)械排煙系統(tǒng)，通過合理規(guī)劃防煙分區(qū)平面尺寸和布局，使每個(gè)防煙分區(qū)排煙量規(guī)劃趨于一致；可選用雙速排煙風(fēng)機(jī)或兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的模式，當(dāng)系統(tǒng)僅聯(lián)動(dòng)打開單個(gè)防煙分區(qū)排煙閥（口）時(shí)，則排煙風(fēng)機(jī)低速（單臺(tái)）運(yùn)行；當(dāng)系統(tǒng)控制兩個(gè)防煙分區(qū)排煙閥（口）均打開時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)高速（雙臺(tái)并聯(lián)）運(yùn)行，詳見圖4。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在防煙分區(qū)邊界附近時(shí)，因系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量為最大兩個(gè)相鄰防煙分區(qū)的最大排煙量，則可同時(shí)打開兩個(gè)防煙分區(qū)排煙閥（口），排煙風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行。

4.2? 差異排煙量分區(qū)控制

對于負(fù)擔(dān)多個(gè)凈高≤6m防煙分區(qū)的機(jī)械排煙系統(tǒng)各防煙分區(qū)排煙量存在較大差值時(shí)，可通過設(shè)置風(fēng)量測量儀組合電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對排煙系統(tǒng)的排煙量進(jìn)行調(diào)節(jié)（類似防煙系統(tǒng)配套設(shè)置的余壓監(jiān)控系統(tǒng)，在排煙風(fēng)機(jī)位置設(shè)置旁通管及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)排煙量），讓著火防煙分區(qū)的排煙口、排煙風(fēng)管運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況基本相符，詳見圖5，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在防煙分區(qū)邊界附近時(shí)，亦可同時(shí)打開邊界附近兩個(gè)防煙分區(qū)排煙閥排煙。

4.3? 防煙分區(qū)進(jìn)行物理分隔或分設(shè)排煙設(shè)備

對于凈高＞6m的場所，當(dāng)單個(gè)排煙系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個(gè)防煙分區(qū)且各分區(qū)排煙量存在較大差值時(shí)，可通過圖6中設(shè)置風(fēng)量測量儀組合電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的方式調(diào)節(jié)排煙量。但因凈高超過6m的場所其排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量僅為最大一個(gè)防煙分區(qū)排煙量，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生于防煙分區(qū)邊界時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)防煙分區(qū)排煙口會(huì)導(dǎo)致單個(gè)分區(qū)排煙量不足，因此建議通過設(shè)置防火隔墻進(jìn)行防煙分區(qū)物理分隔，避免煙氣跨越防煙分區(qū)，抑或采取相鄰防火分區(qū)單獨(dú)設(shè)置排煙設(shè)施，火災(zāi)發(fā)生時(shí)同時(shí)啟動(dòng)等方式解決此問題，具體方案見圖6、圖7。

5 結(jié)語

本文通過對建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工以及調(diào)試工作中的常見問題進(jìn)行研究，深入剖析了問題出現(xiàn)的原因并提出了相應(yīng)的對策和方案，供廣大從業(yè)人員參考。但與防煙系統(tǒng)中的余壓監(jiān)控系統(tǒng)不同，排煙風(fēng)管與排煙口風(fēng)量監(jiān)測系統(tǒng)尚未大規(guī)模應(yīng)用，相關(guān)的產(chǎn)品還有待研發(fā)，相應(yīng)的控制方式和控制程序也還有待完善，需要廣大從業(yè)者積極參與。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 51251—2017 建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]GB 50116—2013 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Reflections on several problems of mechanical smoke exhaust system of buildings

Ouyang Zhi， Li Xiangnian， Ou Xuedong

（Zhongyang Construction Group Co.， Ltd.， Guangdong Shenzhen 518000）

Abstract： The mechanical smoke exhaust system of buildings is responsible for eliminating toxic smoke and heat in the event of a fire. The reliability and rationality of its linkage method are crucial to the operation of the entire fire protection system facilities. However， due to the difference between the weak current control major and the smoke prevention and exhaust system standards， there are some problems in the construction and commissioning stage of the mechanical smoke exhaust system at this stage. Therefore， starting from some common problems in the design， construction and commissioning stages of the mechanical smoke exhaust system of buildings， the reasons for the occurrence and existence of these problems are deeply analyzed， and effective solutions are proposed for the reference of the majority of practitioners.

Keywords： mechanical smoke exhaust; fire compartment; smoke bay; calculation of smoke exhaust