对建筑机械排烟系统若干问题的思考.pdf

9 6今日消防作者简介：欧阳知（1974），男，广东深圳人，本科，中扬建设集团有限公司董事长，研究方向：消防工程技术。李湘念（1979），男，广东深圳人，工程硕士，中扬建设集团有限公司技术总监，研究方向：火灾安全工程。欧学东（1976），男，广东河源人，大专，中扬建设集团有限公司检测中心主任，研究方向：消防工程技术。对建筑机械排烟系统若干问题的思考欧阳知 李湘念 欧学东（中扬建设集团有限公司，广东 深圳 518000）摘要：作为火灾时承担排除有毒烟气和热量作用的建筑机械排烟系统，其联动方式的可靠性与合理性对整个消防系统设施的运作至关重要，但因弱电控制专业与防排烟系统标准的差异，现阶段机械排烟系统在建造和调试阶段出现了一些问题，故从建筑机械排烟系统设计、施工及调试阶段出现的一些常见问题着手，深入分析这些问题出现和存在的原因，并提出行之有效的解决方案，供广大从业者参考。关键词：机械排烟；防烟分区；防火分区；计算排烟量中图分类号：X913.4 文献标识码：A 文章编号：2096-1227(2023)08-0096-031 建筑机械排烟系统排烟量设计根据 GB 512512017建筑防烟排烟系统技术标准1，单个防烟分区设置机械排烟系统时的计算风量见表 1。表1 单个防烟分区的机械排烟系统计算风量防烟分区类别计算排烟量非中庭场所60 m3/（hm2），且取值不小于15 000 m3/h（净高6 m）；根据场所火灾功率计算排烟量，并与现行标准1表4.6.3值比较，取两者较大值（净高6 m）走道或回廊不小于13 000 m3/h（房间无须排烟）；60 m3/（h），且不小于13 000 m3/h（房间需要排烟）中庭按周边防烟分区中最大排烟量的2倍数值计算，且不应小于107 000 m3/h（中庭周边防烟分区需要排烟）；不小于40 000 m3/h（仅中庭回廊设置排烟，中庭周边防烟分区无需排烟）负担多个防烟分区的机械排烟系统，其机械排烟系统计算风量见表 2。表2 负担多个防烟分区的机械排烟系统计算风量防烟分区类别计算排烟量负担多个同类型净高的防烟分区相邻两个防烟分区中排烟量之和最大值（净高6 m）；单个防烟分区中的排烟量最大值（净高6 m）负担多个不同类型净高的防烟分区净高6 m的相邻两个防烟分区中排烟量之和最大值，与单个净高6 m防烟分区中的排烟量最大值进行比较，取其中较大者建筑机械排烟系统的设计风量应不小于其计算风量的1.2倍。2 建筑机械排烟系统的联动控制方式建筑物发生火灾后，当同一防烟分区内的两只独立的火灾探测器均发出报警信号时，联动控制器发出指令开启排烟阀（口）和迫降活动挡烟垂壁，由排烟阀（口）打开的反馈信号连锁排烟风机和火灾补风机开启，整个排烟阀（口）及风机的联动启动过程应在 15 s 内完成。3 机械排烟系统设计、施工、调试中的常见问题3.1 对于负担多个防烟分区的排烟系统，设计风量为最大两个分区风量之和，但火灾时只开启一个排烟阀（口）出现的风管、风口超速，排烟口吸穿等问题根据现行防排烟技术标准，对于净高 6 m 场所中负担多个防烟分区的机械排烟系统，其计算风量为相邻两个防烟分区中设计排烟量之和的最大值，但风管截面则根据其后端负担的排烟口计算风量进行设计。机械排烟系统计算示意图见图 1。图 1 中各防烟分区计算排烟量及系统计算排烟量见表 3。7 m6 m5 m5 m1 0001 2001 000图1 机械排烟系统计算示意图9 7建筑防火设计表3 各防烟分区计算排烟量及系统计算排烟量防烟分区编号防烟分区计算排烟量/(m3/h)A191 000B163 000A260 000B260 000A345 000B336 000C339 000A415 000B442 000C430 000D436 000系统计算排烟量（A2+B2）120 000以图 1 中机械排烟系统为例，系统初步设计 2 台 HTFC-NO.33 型离心式风机并联运行，以防烟分区 A2与 B2同时着火为最不利状态进行设计，单台风机设计工况点 1：风量75 093 m3/h，全压 644 Pa，静压 454 Pa，功率 30 kW，转速500 r/min，见图 2。图2 设计工况点与实际工况点而 防 烟 分 区 A4的 计 算 排 烟 量 为 Ljs=15 000 m3/h，设定排烟口尺寸为 1 000 mm800 mm，管段 A4 B4截面尺寸1 000 mm400 mm。假定防烟分区 A4与 A2管路长度相当，当 A4发生火灾时，防烟分区内的两只独立探测器动作后，按现行标准只打开 A4分区排烟口，单台风机工况点将会严重左移，大概率会移至图 2 中工况点 2 位置，此时 A4防烟分区排烟口风量约为 44 000 m3/h，管段 A4 B4风速超过 20 m/s，且 A4排烟口风速超过 10 m/s。过大的排烟量会让排烟口动作时发生吸穿现象，排烟口发生吸穿现象的最大允许排烟量按公式 1 进行计算：(1)式中：Vmax排烟口最大允许排烟量，m/s；排烟位置系数，根据排烟口中心距墙距离取值 0.5或 1.0；db排烟系统吸入口最低点之下烟气层厚度，m；T烟层的平均绝对温度，K；T0环境的绝对温度，K。假设本场所设置了自动喷水灭火系统，设定火灾功率为1.5 MW，且排烟口设置于防烟分区中心位置取 1.0，db值取0.5 m，则通过计算最大允许排烟量Vmax值为 15 053 m3/h，但实际排烟量约为 44 000 m3/h，因此仅防烟分区 A4发生火灾情况下，排烟口的排烟量远超最大允许排烟量值，排烟口将会出现严重的吸穿现象，排烟效率将大受影响，且吸穿现象会造成排烟口两侧的烟气层厚度增大，清晰高度降低，不利于火场人员疏散。3.2 防烟分区边界位置两只不同分区的探测器报警，防排烟系统挡烟垂壁和排烟风机不联动问题根据 GB 501162013火灾自动报警系统设计规范2，活动挡烟垂壁的迫降、常闭式排烟口的打开以及排烟风机启动均需要同一防烟分区内的两只独立火灾探测器的报警信号才能联动动作，如果火灾发生在两个防烟分区边界（见图 3），火灾探测器 1 与探测器 2 会最先动作并触发火警，联动楼层声光报警器、消防广播等警报设备以及疏散楼梯间、前室等加压送风机与送风口动作，但因两只探测器处在不同的防烟分区内，排烟系统不会动作，须等到探测器 3 或探测器 4 探知火灾并报警后，相应的挡烟垂壁、排烟口和排烟风机才会启动，若防烟分区 1 或防烟分区 2 顶棚下存在垂直遮挡物（非挡烟垂壁）造成探测器 3 或探测器 4 延迟报警，排烟系统动作会严重滞后。图3 防烟分区边界着火示意图4 解决建筑机械排烟系统常见问题的对策4.1 多个相近排烟量分区控制对于负担多个净高 6 m 防烟分区的机械排烟系统，通过合理规划防烟分区平面尺寸和布局，使每个防烟分区排烟量规划趋于一致；可选用双速排烟风机或两台风机并联运行的模式，当系统仅联动打开单个防烟分区排烟阀（口）时，则排烟风机低速（单台）运行；当系统控制两个防烟分区排烟阀（口）均打开时，排烟风机高速（双台并联）运行，详见图 4。当火灾发生在防烟分区边界附近时，因系统设计风量为最大两个相邻防烟分区的最大排烟量，则可同时打开两个防烟分区排烟阀（口），排烟风机高速运行。9 8今日消防图4 多个相近排烟量分区控制示意图 4.2 差异排烟量分区控制对于负担多个净高 6 m 防烟分区的机械排烟系统各防烟分区排烟量存在较大差值时，可通过设置风量测量仪组合电动调节阀对排烟系统的排烟量进行调节（类似防烟系统配套设置的余压监控系统，在排烟风机位置设置旁通管及电动调节阀调节排烟量），让着火防烟分区的排烟口、排烟风管运行工况与设计工况基本相符，详见图 5，当火灾发生在防烟分区边界附近时，亦可同时打开边界附近两个防烟分区排烟阀排烟。图5 差异排烟量分区控制示意图4.3 防烟分区进行物理分隔或分设排烟设备对于净高 6 m 的场所，当单个排烟系统负担多个防烟分区且各分区排烟量存在较大差值时，可通过图 6 中设置风量测量仪组合电动调节阀的方式调节排烟量。但因净高超过 6 m 的场所其排烟系统设计风量仅为最大一个防烟分区排烟量，当火灾发生于防烟分区边界时，同时启动两个防烟分区排烟口会导致单个分区排烟量不足，因此建议通过设置防火隔墙进行防烟分区物理分隔，避免烟气跨越防烟分区，抑或采取相邻防火分区单独设置排烟设施，火灾发生时同时启动等方式解决此问题，具体方案见图 6、图 7。图6 防烟分区物理分隔示意图图7 防烟分区分设排烟设备示意图5 结语本文通过对建筑机械排烟系统设计、施工以及调试工作中的常见问题进行研究，深入剖析了问题出现的原因并提出了相应的对策和方案，供广大从业人员参考。但与防烟系统中的余压监控系统不同，排烟风管与排烟口风量监测系统尚未大规模应用，相关的产品还有待研发，相应的控制方式和控制程序也还有待完善，需要广大从业者积极参与。参考文献：1GB 512512017 建筑防烟排烟系统技术标准S.2GB 501162013 火灾自动报警系统设计规范S.Reflections on several problems of mechanical smoke ex-haust system of buildingsOuyang 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 commission-ing stage of the mechanical smoke exhaust system at this stage.Therefore,starting from some common problems in the design,construction and com-missioning stages of the mechanical smoke exhaust system of buildings,the reasons for the occurrence and existence of these problems are deeply ana-lyzed,and effective solutions are proposed for the reference of the majority of practitioners.Key words:mechanical smoke exhaust;fire compartment;smoke bay;cal-culation of smoke exhaust