防煙排煙風(fēng)機(jī)的配電與控制探討

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(lái)越高、地下室越來(lái)越龐大、功能越來(lái)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(xiàn),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?chē)鷧^(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(lèi)

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(lèi)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(zhuān)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(zhuān)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(lèi)前室的加壓送風(fēng)機(jī)(通常也稱(chēng)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(chēng)《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(chēng)《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(méi)有問(wèn)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(lèi)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(lèi)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(xiàn)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(chēng)《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(xiàn)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(zhuān)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(shù)干式配電。 《民標(biāo)》條文說(shuō)明中解釋了本措施減少了雙電源開(kāi)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(wú)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(chē)庫(kù)時(shí),由于地下車(chē)庫(kù)空氣流通不暢,燃油汽車(chē)產(chǎn)生的尾氣中包含有CO等有害氣體,長(zhǎng)時(shí)間積累易濃度過(guò)大,從而對(duì)人體造成傷害。 若排風(fēng)排煙機(jī)24h 全天候開(kāi)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(kāi)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(wú)BA 系統(tǒng)時(shí)通過(guò)CO 傳感器及其部分二次控制元件來(lái)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(chēng)《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(guò)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(kāi)關(guān)位置信號(hào)、排煙閥、排煙口、送風(fēng)口等開(kāi)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(guò)負(fù)荷等信號(hào)。 根據(jù)《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》第22 頁(yè):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(pán)啟動(dòng)和停止風(fēng)機(jī)共有3 根控制線(xiàn);(2)引至消防模塊箱控制線(xiàn)有:手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)監(jiān)視線(xiàn)為4 根,風(fēng)機(jī)啟動(dòng)線(xiàn)為2 根,風(fēng)機(jī)運(yùn)行、停止、過(guò)負(fù)荷等監(jiān)視線(xiàn)為6 根,共計(jì)12 根監(jiān)控線(xiàn)。

消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)控制原理可參照國(guó)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(kāi)始實(shí)施,而《防煙排煙標(biāo)準(zhǔn)》是2018 年8 月1 日開(kāi)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(xiàn)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(xiàn)圈KA7 得電,觸點(diǎn)KA7 斷開(kāi),QAC 接觸器線(xiàn)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(guò)大,便會(huì)影響疏散通道上防火門(mén)的正常開(kāi)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(mǎn)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(lái)。 暖通專(zhuān)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(guò)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(mén)由于壓力過(guò)大而導(dǎo)致開(kāi)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(kāi)啟安裝在加壓送風(fēng)機(jī)旁通風(fēng)管上的閥門(mén)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(kāi)疏散通道上的防火門(mén)順利逃生。 在具體工程設(shè)計(jì)時(shí),由于暖通專(zhuān)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(xiàn)預(yù)埋,如圖7 所示。

圖7 余壓檢測(cè)系統(tǒng)圖

5 結(jié)束語(yǔ)

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(kāi)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。