黃園梅

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,福州 350001)

0 引言

科學(xué)技術(shù)不斷地創(chuàng)新和發(fā)展,建筑材料、建筑設(shè)計(jì)和建造水平也在不斷的提高。 建筑樓層越來越高、地下室越來越龐大、功能越來越復(fù)雜,一旦發(fā)生火災(zāi),人們疏散到地面的時(shí)間以及救援滅火難度也會(huì)相應(yīng)增加,這就有可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。 濃煙不僅遮擋了視線,使人們逃生困難,而且其中有毒有害氣體還會(huì)使人中毒甚至窒息死亡。 因此,在發(fā)生火災(zāi)時(shí),應(yīng)盡量阻止煙氣進(jìn)入前室,特別是垂直疏散通道的樓梯間,降低建筑物內(nèi)著火區(qū)的煙氣濃度對(duì)于人員疏散是十分重要的。排煙風(fēng)機(jī)和消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)的作用即是把煙氣排出室外;加壓送風(fēng)機(jī)保證前室、樓梯間的大氣壓力比走道等周圍區(qū)域壓力大,從而阻止煙氣進(jìn)入前室和樓梯間,其配電和控制非常重要。

1 防煙、排煙風(fēng)機(jī)的分類

建筑防煙排煙系統(tǒng)可分為防煙系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)。 排煙風(fēng)機(jī)、消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)屬于排煙系統(tǒng)風(fēng)機(jī);加壓送風(fēng)機(jī)屬于防煙系統(tǒng)風(fēng)機(jī)。

防煙、排煙系統(tǒng)風(fēng)機(jī)可細(xì)分為以下幾種類型:(1)平時(shí)作為排風(fēng),火災(zāi)時(shí)作為排煙的排風(fēng)排煙合用風(fēng)機(jī);(2)平時(shí)不用,僅在火災(zāi)時(shí)起排煙作用的專用排煙機(jī);(3)平時(shí)作為送風(fēng)機(jī),火災(zāi)排煙時(shí)起補(bǔ)風(fēng)作用的平時(shí)、消防兩用送風(fēng)機(jī);(4)平時(shí)不用,僅在火災(zāi)排煙時(shí)起補(bǔ)風(fēng)作用的專用消防補(bǔ)風(fēng)機(jī);(5)僅在火災(zāi)時(shí)候給防煙樓梯間、獨(dú)立前室、共用前室、合用前室、消防電梯前室送風(fēng),防止煙氣進(jìn)入樓梯間、各類前室的加壓送風(fēng)機(jī)(通常也稱正壓送風(fēng)機(jī))。

2 防煙、排煙風(fēng)機(jī)的供電電纜的選擇

根據(jù)GB 51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱《民標(biāo)》)第13.7.16 條規(guī)定,防煙排煙風(fēng)機(jī)在火災(zāi)發(fā)生期間最少持續(xù)供電時(shí)間應(yīng)大于等于疏散照明時(shí)間。 然而實(shí)際上防排煙風(fēng)機(jī)在火災(zāi)發(fā)生時(shí),由于工藝控制要求不同,其作用時(shí)間也是不同的。 根據(jù)GB 51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》)第5.2.2 條第5 款規(guī)定,排煙防火閥在280℃時(shí)應(yīng)自行關(guān)閉,并應(yīng)連鎖關(guān)閉排煙風(fēng)機(jī)和相應(yīng)的補(bǔ)風(fēng)機(jī)。 雖然發(fā)生火災(zāi)時(shí),煙氣溫度達(dá)到280℃所需的時(shí)間因場(chǎng)所不同而不同,但只要煙氣溫度達(dá)到280℃,排煙防火閥動(dòng)作,隨即排煙機(jī)和補(bǔ)風(fēng)機(jī)停止工作。 而耐火電纜的耐火溫度一般為750℃或950℃,在280℃以下工作是沒有問題的。 因此,排煙風(fēng)機(jī)供電電纜采用耐火溫度≥750℃,耐火時(shí)間為90min 的阻燃耐火電纜是可行的。 采用此類型的耐火電纜可適當(dāng)降低工程造價(jià),節(jié)約成本。 但值得注意的是,對(duì)于加壓送風(fēng)機(jī)而言,加壓送風(fēng)機(jī)的作用就是阻止煙氣進(jìn)入樓梯間、各類前室(消防電梯前室)。 在火災(zāi)期間,風(fēng)機(jī)的最少工作時(shí)間應(yīng)與消防電梯一致,不少于180min 或120min。 因此其供電干線必須采用耐火溫度為950℃,持續(xù)供電時(shí)間≥180min 的耐火電纜。

3 防煙、排煙風(fēng)機(jī)的供電方式

防煙排煙風(fēng)機(jī)根據(jù)安裝環(huán)境的不同,供電電源的要求也是不一樣的。 根據(jù)GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018 年版)(以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》)第10.1.8 條規(guī)定,設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi)的防煙排煙風(fēng)機(jī)的供電應(yīng)在其配電線路的最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。 可理解為設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi)的防煙和排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)由所在機(jī)房?jī)?nèi)的消防雙電源末端互投供電。而對(duì)于屋面采用百葉圍護(hù)的防煙、排煙風(fēng)機(jī),由于建筑和空調(diào)專業(yè)定性百葉圍護(hù)結(jié)構(gòu)不屬于機(jī)房。因此百葉維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)可以不設(shè)置末端雙電源切換裝置。 根據(jù)《民標(biāo)》第13.7.12 條規(guī)定,公共建筑物頂層,除消防電梯外的其他消防設(shè)備,可采用一組消防雙電源供電。 故可采用在就近配電箱設(shè)置雙電源切換裝置,放射式供電到設(shè)備控制箱。 特別值得注意的是,由于防煙和排煙風(fēng)機(jī)被百葉結(jié)構(gòu)所圍護(hù),因此現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置解除遠(yuǎn)方控制的措施,以防止檢修等情況時(shí),風(fēng)機(jī)突然啟動(dòng)危及現(xiàn)場(chǎng)工作人員,同時(shí)也便于工作人員調(diào)試及維護(hù),如圖1～3 所示。

圖1 屋面消防風(fēng)機(jī)(百葉維護(hù)結(jié)構(gòu))配電平面示意圖

《民標(biāo)》中13.7.4 條中第六款闡述到各防火分區(qū)內(nèi)的防排煙風(fēng)機(jī)可由配電小間內(nèi)的雙電源切換箱放射式或樹干式配電。 《民標(biāo)》條文說明中解釋了本措施減少了雙電源開關(guān)的切換環(huán)節(jié),規(guī)避了元器件故障導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn),但由于同一防火分區(qū)不僅只有一臺(tái)防排煙風(fēng)機(jī),一旦配電小間的雙電源互投箱出現(xiàn)故障將導(dǎo)致所在防火分區(qū)的消防設(shè)備無法運(yùn)行,造成嚴(yán)重后果,因此降低了消防設(shè)備供電的可靠性。

圖2 屋面消防風(fēng)機(jī)(百葉維護(hù)結(jié)構(gòu))配電系統(tǒng)示意圖

圖3 屋面消防風(fēng)機(jī)(百葉維護(hù)結(jié)構(gòu))就地設(shè)置解除遠(yuǎn)方控制措施示意圖

4 防排煙風(fēng)機(jī)的控制

4.1 排風(fēng)排煙機(jī)的平時(shí)控制

平時(shí)作為排風(fēng)機(jī),火災(zāi)時(shí)作為排煙機(jī)的排風(fēng)排煙兩用風(fēng)機(jī),當(dāng)設(shè)置在地下車庫時(shí),由于地下車庫空氣流通不暢,燃油汽車產(chǎn)生的尾氣中包含有CO等有害氣體,長時(shí)間積累易濃度過大,從而對(duì)人體造成傷害。 若排風(fēng)排煙機(jī)24h 全天候開啟運(yùn)行,將造成電能的浪費(fèi),增加風(fēng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)成本,縮短排風(fēng)排煙機(jī)的使用壽命。 因此,設(shè)置CO 監(jiān)測(cè)裝置聯(lián)動(dòng)控制,當(dāng)分區(qū)內(nèi)任一個(gè)CO 探測(cè)器報(bào)警時(shí),均聯(lián)動(dòng)相應(yīng)分區(qū)內(nèi)所有相關(guān)的送、排風(fēng)機(jī)啟動(dòng);當(dāng)分區(qū)內(nèi)所有CO 濃度均低于報(bào)警值時(shí),聯(lián)動(dòng)相應(yīng)分區(qū)內(nèi)所有送、排風(fēng)機(jī)停止。 設(shè)置CO 監(jiān)測(cè)裝置就能根據(jù)需要合理地開啟和關(guān)閉排風(fēng)排煙機(jī)和送風(fēng)機(jī),節(jié)約電能,降低運(yùn)行費(fèi)用,增加排風(fēng)排煙機(jī)和送風(fēng)機(jī)的使用壽命,如圖4～5 所示為建筑內(nèi)無BA 系統(tǒng)時(shí)通過CO 傳感器及其部分二次控制元件來實(shí)現(xiàn)功能,當(dāng)建筑有BA 系統(tǒng)時(shí),CO 傳感器和風(fēng)機(jī)均納入BA 系統(tǒng),由BA 系統(tǒng)統(tǒng)一控制實(shí)現(xiàn)功能。

圖4 一氧化碳探測(cè)器控制箱配電系統(tǒng)圖

圖5 一氧化碳探測(cè)器聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)控制原理圖

4.2 排風(fēng)排煙機(jī)、排煙機(jī)、消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)火災(zāi)時(shí)的控制

根據(jù)《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》第5.2.2 條規(guī)定,以及GB 50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《火規(guī)》)第4.5.2 條和4.5.3 條規(guī)定,排煙風(fēng)機(jī)、補(bǔ)風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制方式應(yīng)符合規(guī)定,如表1。

排煙風(fēng)機(jī)、補(bǔ)風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制方式 表1

由于消防控制室和排煙機(jī)、補(bǔ)風(fēng)機(jī)處于建筑內(nèi)的不同位置,只有通過火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)把排煙機(jī)、送風(fēng)機(jī)的各種狀態(tài)反饋至消防控制室,值班人員才能了解。 具體的反饋信號(hào)有排煙風(fēng)機(jī)、補(bǔ)風(fēng)機(jī)控制箱上的手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)位置信號(hào)、排煙閥、排煙口、送風(fēng)口等開啟和關(guān)閉的動(dòng)作信號(hào),排煙風(fēng)機(jī)、補(bǔ)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止以及過負(fù)荷等信號(hào)。 根據(jù)《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》第22 頁:消防兼平時(shí)兩用單速風(fēng)機(jī)電路圖XKDF-1 可知,排煙風(fēng)機(jī)控制箱與消防控制室、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)系為:(1)引至消防控制室手動(dòng)控制盤啟動(dòng)和停止風(fēng)機(jī)共有3 根控制線;(2)引至消防模塊箱控制線有:手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)監(jiān)視線為4 根,風(fēng)機(jī)啟動(dòng)線為2 根,風(fēng)機(jī)運(yùn)行、停止、過負(fù)荷等監(jiān)視線為6 根,共計(jì)12 根監(jiān)控線。

消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)控制原理可參照國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集16 D303-2《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》。 由于該圖集是2016 年9 月1 日開始實(shí)施,而《防煙排煙標(biāo)準(zhǔn)》是2018 年8 月1 日開始發(fā)行,所以圖集中缺少了排煙閥280℃關(guān)閉時(shí)連鎖關(guān)閉相應(yīng)補(bǔ)風(fēng)機(jī)的控制要求。 因此使用圖集時(shí)還應(yīng)在送風(fēng)防火閥上并聯(lián)相應(yīng)排煙防火閥的觸點(diǎn)。 只有這樣才能保證280℃排煙閥關(guān)閉時(shí),相應(yīng)的補(bǔ)風(fēng)機(jī)也停止,如圖6 所示(本圖為平時(shí)不用,僅火災(zāi)時(shí)作為消防補(bǔ)風(fēng)的消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)二次控制原理圖,其一次配電線路采用斷路器、接觸器、熱繼電器方案)。 根據(jù)其二次控制原理圖可知,當(dāng)本防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí),消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)上的防火閥動(dòng)作或相應(yīng)排煙風(fēng)機(jī)280℃防火閥動(dòng)作,則X1 ∶5、X1 ∶6觸點(diǎn)閉合,中間繼電器線圈KA7 得電,觸點(diǎn)KA7 斷開,QAC 接觸器線圈失電,消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。

圖6 消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)控制原理圖

4.3 加壓送風(fēng)機(jī)的控制

加壓送風(fēng)機(jī)可分為樓梯間加壓送風(fēng)機(jī)和前室加壓送風(fēng)機(jī)。 機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),其聯(lián)動(dòng)不僅應(yīng)符合《火規(guī)》的相關(guān)規(guī)定。 而且還應(yīng)符合《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》第5.1.1 條規(guī)定,加壓送風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)應(yīng)符合下列規(guī)定,如表2。

加壓送風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)方式和信號(hào)反饋 表2

此外,加壓送風(fēng)機(jī)與消防控制室和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)系可參考消防排煙風(fēng)機(jī)。 值得注意的是,前室與走道、前室與樓梯間之間若壓差過大,便會(huì)影響疏散通道上防火門的正常開啟,從而影響到人員的正常疏散。 根據(jù)《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》第3.4.4 條,“前室、封閉避難層(間)與走道之間的壓差應(yīng)為25～30Pa。 樓梯間與走道之間的壓差應(yīng)為40 ～50Pa”。 為了滿足機(jī)械加壓送風(fēng)量在走廊至前室至樓梯間的壓力呈遞增分布的要求,在加壓送風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置測(cè)壓裝置及風(fēng)壓調(diào)節(jié)裝置已經(jīng)日漸被人們重視起來。 暖通專業(yè)通常在地下室或屋面設(shè)置合用前室或樓梯間的正壓送風(fēng)機(jī),并在每隔5 ～6 層的樓梯間及每層合用前室內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置余壓傳感器,即當(dāng)系統(tǒng)余壓值超過最大允許壓力差時(shí),將會(huì)造成合用前室、樓梯間疏散防火門由于壓力過大而導(dǎo)致開啟困難,影響疏散逃生,因此設(shè)置余壓傳感器將樓梯間、合用前室及前室內(nèi)的壓力信號(hào)傳送至余壓控制器,并控制開啟安裝在加壓送風(fēng)機(jī)旁通風(fēng)管上的閥門進(jìn)行泄壓,使得樓梯間、合用前室內(nèi)的壓力值在允許范圍內(nèi),以便疏散人員能打開疏散通道上的防火門順利逃生。 在具體工程設(shè)計(jì)時(shí),由于暖通專業(yè)已設(shè)置余壓監(jiān)測(cè)裝置、控制器、泄壓閥等,電氣設(shè)計(jì)可根據(jù)其工藝控制要求做好供電和管線預(yù)埋,如圖7 所示。

圖7 余壓檢測(cè)系統(tǒng)圖

5 結(jié)束語

合理的防煙排煙系統(tǒng)是有效保障人員的生命安全和滅火救援工作順利開展的重要消防系統(tǒng)設(shè)施。 因此只有充分掌握和理解規(guī)范,正確進(jìn)行消防風(fēng)機(jī)的配電和控制,才能在火災(zāi)時(shí)最大可能地保障人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。 本文不足之處還請(qǐng)各位同行批評(píng)指正。