對建筑機械排煙系統若干問題的思考

歐陽知 李湘念 歐學東

摘要：作為火災時承擔排除有毒煙氣和熱量作用的建筑機械排煙系統，其聯動方式的可靠性與合理性對整個消防系統設施的運作至關重要，但因弱電控制專業與防排煙系統標準的差異，現階段機械排煙系統在建造和調試階段出現了一些問題，故從建筑機械排煙系統設計、施工及調試階段出現的一些常見問題著手，深入分析這些問題出現和存在的原因，并提出行之有效的解決方案，供廣大從業者參考。

關鍵詞：機械排煙；防煙分區；防火分區；計算排煙量

1 建筑機械排煙系統排煙量設計

根據GB51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》[1]，單個防煙分區設置機械排煙系統時的計算風量見表1。

負擔多個防煙分區的機械排煙系統，其機械排煙系統計算風量見表2。

建筑機械排煙系統的設計風量應不小于其計算風量的1.2倍。

2 建筑機械排煙系統的聯動控制方式

建筑物發生火災后，當同一防煙分區內的兩只獨立的火災探測器均發出報警信號時，聯動控制器發出指令開啟排煙閥（口）和迫降活動擋煙垂壁，由排煙閥（口）打開的反饋信號連鎖排煙風機和火災補風機開啟，整個排煙閥（口）及風機的聯動啟動過程應在15s內完成。

3 機械排煙系統設計、施工、調試中的常見問題

3.1? 對于負擔多個防煙分區的排煙系統，設計風量為最大兩個分區風量之和，但火災時只開啟一個排煙閥（口）出現的風管、風口超速，排煙口吸穿等問題

根據現行防排煙技術標準，對于凈高≤6m場所中負擔多個防煙分區的機械排煙系統，其計算風量為相鄰兩個防煙分區中設計排煙量之和的最大值，但風管截面則根據其后端負擔的排煙口計算風量進行設計。機械排煙系統計算示意圖見圖1。圖1中各防煙分區計算排煙量及系統計算排煙量見表3。

以圖1中機械排煙系統為例，系統初步設計2臺HTFC-NO.33型離心式風機并聯運行，以防煙分區A2與B2同時著火為最不利狀態進行設計，單臺風機設計工況點1：風量75093m3/h，全壓644Pa，靜壓454Pa，功率30kW，轉速500r/min，見圖2。

而防煙分區A4的計算排煙量為Ljs=15000m3/h，設定排煙口尺寸為1000mm×800mm，管段A4～B4截面尺寸1000mm×400mm。假定防煙分區A4與A2管路長度相當，當A4發生火災時，防煙分區內的兩只獨立探測器動作后，按現行標準只打開A4分區排煙口，單臺風機工況點將會嚴重左移，大概率會移至圖2中工況點2位置，此時A4防煙分區排煙口風量約為44000m3/h，管段A4～B4風速超過20m/s，且A4排煙口風速超過10m/s。

過大的排煙量會讓排煙口動作時發生吸穿現象，排煙口發生吸穿現象的最大允許排煙量按公式1進行計算：

假設本場所設置了自動噴水滅火系統，設定火災功率為1.5MW，且排煙口設置于防煙分區中心位置γ取1.0，db值取0.5m，則通過計算最大允許排煙量Vmax值為15053m3/h，但實際排煙量約為44000m3/h，因此僅防煙分區A4發生火災情況下，排煙口的排煙量遠超最大允許排煙量值，排煙口將會出現嚴重的吸穿現象，排煙效率將大受影響，且吸穿現象會造成排煙口兩側的煙氣層厚度增大，清晰高度降低，不利于火場人員疏散。

3.2? 防煙分區邊界位置兩只不同分區的探測器報警，防排煙系統擋煙垂壁和排煙風機不聯動問題

根據GB50116—2013《火災自動報警系統設計規范》[2]，活動擋煙垂壁的迫降、常閉式排煙口的打開以及排煙風機啟動均需要同一防煙分區內的兩只獨立火災探測器的報警信號才能聯動動作，如果火災發生在兩個防煙分區邊界（見圖3），火災探測器1與探測器2會最先動作并觸發火警，聯動樓層聲光報警器、消防廣播等警報設備以及疏散樓梯間、前室等加壓送風機與送風口動作，但因兩只探測器處在不同的防煙分區內，排煙系統不會動作，須等到探測器3或探測器4探知火災并報警后，相應的擋煙垂壁、排煙口和排煙風機才會啟動，若防煙分區1或防煙分區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延遲報警，排煙系統動作會嚴重滯后。

4 解決建筑機械排煙系統常見問題的對策

4.1? 多個相近排煙量分區控制

對于負擔多個凈高≤6m防煙分區的機械排煙系統，通過合理規劃防煙分區平面尺寸和布局，使每個防煙分區排煙量規劃趨于一致；可選用雙速排煙風機或兩臺風機并聯運行的模式，當系統僅聯動打開單個防煙分區排煙閥（口）時，則排煙風機低速（單臺）運行；當系統控制兩個防煙分區排煙閥（口）均打開時，排煙風機高速（雙臺并聯）運行，詳見圖4。

當火災發生在防煙分區邊界附近時，因系統設計風量為最大兩個相鄰防煙分區的最大排煙量，則可同時打開兩個防煙分區排煙閥（口），排煙風機高速運行。

4.2? 差異排煙量分區控制

對于負擔多個凈高≤6m防煙分區的機械排煙系統各防煙分區排煙量存在較大差值時，可通過設置風量測量儀組合電動調節閥對排煙系統的排煙量進行調節（類似防煙系統配套設置的余壓監控系統，在排煙風機位置設置旁通管及電動調節閥調節排煙量），讓著火防煙分區的排煙口、排煙風管運行工況與設計工況基本相符，詳見圖5，當火災發生在防煙分區邊界附近時，亦可同時打開邊界附近兩個防煙分區排煙閥排煙。

4.3? 防煙分區進行物理分隔或分設排煙設備

對于凈高＞6m的場所，當單個排煙系統負擔多個防煙分區且各分區排煙量存在較大差值時，可通過圖6中設置風量測量儀組合電動調節閥的方式調節排煙量。但因凈高超過6m的場所其排煙系統設計風量僅為最大一個防煙分區排煙量，當火災發生于防煙分區邊界時，同時啟動兩個防煙分區排煙口會導致單個分區排煙量不足，因此建議通過設置防火隔墻進行防煙分區物理分隔，避免煙氣跨越防煙分區，抑或采取相鄰防火分區單獨設置排煙設施，火災發生時同時啟動等方式解決此問題，具體方案見圖6、圖7。

5 結語

本文通過對建筑機械排煙系統設計、施工以及調試工作中的常見問題進行研究，深入剖析了問題出現的原因并提出了相應的對策和方案，供廣大從業人員參考。但與防煙系統中的余壓監控系統不同，排煙風管與排煙口風量監測系統尚未大規模應用，相關的產品還有待研發，相應的控制方式和控制程序也還有待完善，需要廣大從業者積極參與。

參考文獻：

[1]GB 51251—2017 建筑防煙排煙系統技術標準[S].

[2]GB 50116—2013 火災自動報警系統設計規范[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