談綜合管廊通風系統(tǒng)設計及控制策略

張志宇，劉振曉，李 科

(北京市市政工程設計研究總院有限公司,北京 100082)

1 概述

近年來，城市綜合管廊得到了迅速發(fā)展，國內多個省市已經在開展綜合管廊的設計與使用。眾所周知，綜合管廊內有多種類型的市政管線[1]，而綜合管廊的運行可以使得市政管線的使用得到統(tǒng)一[2-3]，節(jié)省了城市地下空間。綜合管廊可以由多種類型的艙室組合而成，例如：電力艙、燃氣艙、水信艙、能源艙等主要艙室，他們可以組合成雙艙、三艙、四艙等標準斷面類型。在這些艙室中，由于水信艙、能源艙、熱力艙內沒有電力電纜、易燃易爆氣體等易造成火災、爆炸的物質，因此相較于這些艙室而言，電力艙、燃氣艙的通風系統(tǒng)設計較為復雜。

綜合管廊的通風系統(tǒng)涉及到多種設備。其中，在送、排風井夾層中相應設置送風機、排風機，并設置與風機連鎖的風閥。依據規(guī)范GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術規(guī)范，電力艙與燃氣艙艙室內設置了常開防火門，因此在常開防火門上方還需分別設置電動排煙閥與70 ℃防火閥。此外，對于燃氣艙，需在相應的路口節(jié)點、吊裝節(jié)點、人員逃生節(jié)點設置排風系統(tǒng)以及時排出泄露的燃氣。本文針對綜合管廊內各類型艙室的通風系統(tǒng)設計和控制策略做詳細闡述。

2 水信艙、能源艙、熱力艙通風系統(tǒng)設計及控制策略

圖1是水信艙、能源艙、熱力艙在400 m通風分區(qū)下的通風系統(tǒng)原理圖。水信艙、能源艙、熱力艙在每個通風分區(qū)的起點和終點分別設一座進風井、一座排風井。當計算水信艙、能源艙、熱力艙的通風量時，由于艙室內不會產生有害氣體或易燃易爆氣體，因此火災危險性較低，不考慮火災工況，故只設置正常通風，不設置事故通風。因此按照GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術規(guī)范第7.2.2條的規(guī)定，水信艙、能源艙、熱力艙的通風量按照換氣次數不低于2次/h計算，且艙室內在未設風井處不用設置甲級防火門。

水信艙、能源艙、熱力艙采用單速送、排風機，并在進、排風管上設置70 ℃電動防煙防火閥。考慮在每個排風井夾層里根據排風量大小設置1臺排風機，每個進風井夾層里根據送風量大小設置1臺送風機，負責左右兩個相鄰通風分區(qū)的進風或排風。

3 電力艙通風系統(tǒng)設計及控制策略

3.1 電力艙通風系統(tǒng)設計

圖2是電力艙在400 m通風分區(qū)下的通風系統(tǒng)原理圖。電力艙在每個通風分區(qū)的起點和終點分別設一座進風井、一座排風井。為有效保證電力艙滅火后的排風，選擇耐溫280 ℃、連續(xù)工作0.5 h的專用消防排煙風機，并在排煙風機接入管廊內的排風管上設置電動280 ℃排煙防火閥，電動排煙防火閥與排煙風機連鎖；在進風口處設置70 ℃電動防煙防火閥，防煙防火閥與送風機連鎖。

常閉防火門相比較水信艙、能源艙、熱力艙而言，電力艙的通風系統(tǒng)較為復雜。對于電力艙內正常工況下的通風量計算，需要比較通過換氣次數法(2次/h)[4]和按照電纜發(fā)熱量分別計算所得到的通風量，二者取大值[5]。當按照電纜發(fā)熱量計算得到的通風量大于事故工況通風量時，電力艙的正常工況通風量和事故工況通風量均為按照電纜發(fā)熱量計算得到的通風量；反之，電力艙正常工況通風量為按照電纜發(fā)熱量計算得到的通風量，事故工況通風量為按照換氣次數法(6次/h)計算得到的通風量?？紤]到一般電力艙內通風量較大，因此在排風夾層里面設置4臺排煙兼排風風機，每2臺風機負責一個通風分區(qū)；同樣，進風夾層里面設置4臺送風兼補風風機，每2臺風機負責一個通風分區(qū)。當正常工況下通風量(按照比較換氣次數法(2次/h)和電纜發(fā)熱量分別計算所得到的通風量取大值之后得到的通風量，下同)大于事故工況通風量時，每臺風機的風量為該通風區(qū)間內正常工況通風量的平均值；反之，每臺風機的風量按照正常工況通風量確定即可，在平時只開啟一臺風機，事故工況時兩臺風機全部開啟，這樣既可以滿足正常工況下的通風量，亦可滿足事故工況下的通風量。

在綜合管廊的設計過程中，往往會遇到綜合艙的出現(xiàn)。綜合艙，簡言之，就是容納了多種市政管線的艙室，一般包括電力電纜、通信電纜、再生水管、給水管等市政管線。對于通風專業(yè)而言，若綜合艙內有電力電纜的存在，則綜合艙會有發(fā)生火災事故的風險，此時綜合艙存在事故工況，在這種情況下，綜合艙的通風系統(tǒng)設計原則、設計方法與電力艙保持一致。相反，綜合艙的通風系統(tǒng)設計原則、設計方法與水信艙、能源艙、熱力艙保持一致。

3.2 電力艙通風系統(tǒng)控制策略

電力艙進、排風夾層內的風機，其接入管廊內的風管上應分別設置70 ℃電動防火閥和280 ℃電動排煙防火閥，在未設風井的防火分隔處的防火門上方設置電動排煙閥。在正常通風工況下進風口處的電動防火閥和排風口處的電動排煙防火閥均開啟，并連鎖風機開啟進行通風；在事故工況下均由風機停止連鎖風閥關閉，確認事故排除后電動防火閥和電動排煙防火閥均恢復開啟狀態(tài)并連鎖風機再次開啟。而對于在未設風井的防火分隔處的防火門上方設置的電動排煙閥，平時處于常閉狀態(tài)，當火災后排煙時將排煙閥遠程開啟進行排煙。同時，平時未設風井的防火分隔處的防火門為常開狀態(tài)，當火災時將防火門關閉。火災結束后，開啟此處電動排煙閥，開啟本區(qū)的通風機及其他閥門，進行災后通風。

電力艙事故工況下的系統(tǒng)控制對于通風系統(tǒng)設計而言至關重要，下面針對電力艙事故工況下的風機、風閥、防火門等設備的啟停狀態(tài)及過程做詳細的闡述。當確認電力管廊某一防火分隔區(qū)發(fā)生火災時，由監(jiān)控中心確認綜合管廊內無人，自動關閉發(fā)生火災的防火分隔區(qū)一側的常開防火門，并且確認該防火分區(qū)兩端的防火門處于關閉狀態(tài)。火災時，圖像型感溫探測器和感溫光纖由于感測到煙氣從而將火災信號傳輸至火災自動報警系統(tǒng)，火災自動報警系統(tǒng)通過模塊將信號傳輸至風機即刻自動關閉事故發(fā)生的通風分區(qū)及相鄰兩側分區(qū)的進、排風機，風機連鎖關閉排風夾層里面的電動排煙防火閥、進風夾層處的電動防煙防火閥。通風系統(tǒng)自動關閉后，立即啟動超細干粉自動滅火系統(tǒng)，對該區(qū)域進行窒息滅火。

火災結束后，遠程開啟電力艙常開防火門上方的280 ℃電動排煙閥及排風口處的電動排煙防火閥、進風口處的電動防火閥，電動排煙防火閥和電動防火閥分別連鎖開啟相應的排風機和補風機，進行災后排煙。當排風溫度超過280 ℃時，排煙防火閥熔斷關閉，信號輸送至消防控制中心，同時連鎖關閉對應的排風機及補風機。

4 燃氣艙通風系統(tǒng)設計及控制策略

4.1 燃氣艙通風系統(tǒng)設計

圖3是燃氣艙在400 m通風分區(qū)下的通風系統(tǒng)原理圖。燃氣艙在每個通風分區(qū)的起點和終點分別設一座進風井、一座排風井。按照GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術規(guī)范第7.2.2條的規(guī)定，當計算燃氣艙通風量時，正常通風工況和事故通風工況換氣次數按分別不低于6次/h和12次/h計算。

由于燃氣艙通風量一般較大，因此在排風夾層里面設置4臺排風風機，每2臺風機負責一個通風分區(qū)。在進風夾層里面設置4臺送風兼補風風機，每2臺風機負責一個通風分區(qū)。按照換氣次數計算通風量，事故通風工況下其通風量為正常工況通風量的2倍，因此負責一個通風分區(qū)的2臺風機在正常工況下開啟1臺，事故工況兩臺全開。這樣既可滿足正常工況下的通風量需求，也可以滿足事故工況下的通風量需求。

4.2 燃氣艙通風系統(tǒng)控制策略

對于燃氣艙而言，若發(fā)生燃氣泄漏，當泄漏的燃氣濃度達到爆炸下限值的20%時，自動開啟事故段分區(qū)及相鄰分區(qū)的機械通風系統(tǒng)強制通風。由于燃氣為易燃易爆氣體，泄漏的燃氣濃度在較低值時就會發(fā)生爆炸，因此燃氣艙的事故工況是指燃氣泄漏工況，此時并沒有火災的發(fā)生，故燃氣艙的進、排風口處連接送、排風機的風管上均設置70 ℃電動防火閥，在未設風井的防火分隔處的防火門上方同樣設置70 ℃電動防火閥。

正常通風工況下進風口處的電動防火閥和排風口處的電動防火閥均開啟，同時為了能夠及時排出積聚在管廊上方泄漏的燃氣，未設風井的防火分隔處的防火門上方的電動防火閥也為開啟狀態(tài)。對于事故工況，應加大燃氣艙內的通風量，在原來只開啟1臺風機的情況下開啟另外一臺風機，此時所有與風機連鎖的70 ℃電動防火閥呈開啟狀態(tài)；為了能夠將泄漏的燃氣迅速、及時的排出，未設風井的防火分隔處的防火門上方的電動防火閥依舊是開啟狀態(tài)。

在燃氣艙中，除了需設置防火閥外，還要在平時未設風井的防火分隔處設置防火門。同電力艙一樣，根據GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術規(guī)范第7.1.6條的規(guī)定，對于400 m長的通風分區(qū)，需設置一道甲級防火門。在正常工況下，為了保證燃氣艙通風，防火門為常開狀態(tài)；當在事故工況下時，為了加大風量使泄漏的燃氣迅速、及時排出，開啟負責每個通風分區(qū)的另一臺風機的同時保持防火門開啟狀態(tài)。綜上所述，燃氣艙內的防火門為常開狀態(tài)。

由于燃氣的易燃易爆性，燃氣艙采用單速防爆排風機兼事故通風機，同時燃氣艙內的電動防火閥亦為防爆型。除了通風節(jié)點處需設置防爆型的設備外，在燃氣艙吊裝節(jié)點、路口分支節(jié)點、人員逃生等節(jié)點進行通風系統(tǒng)設計時，風機和70 ℃電動防煙防火閥也為防爆型。

5 結語

本文闡述了綜合管廊不同艙室的通風系統(tǒng)設計方法以及系統(tǒng)控制策略。相比水信艙、能源艙和熱力艙，電力艙和燃氣艙在通風系統(tǒng)的設計方面需要考慮事故工況，因此二者的通風系統(tǒng)運行較為復雜。與此同時，電力艙和燃氣艙在事故工況下通風系統(tǒng)的設計原則和設計方法也存在差異，這些主要涉及送、排風機的選型及啟?？刂撇呗裕妱臃阑痖y的控制策略，防火門的啟閉狀態(tài)等等。除此之外，綜合管廊的每個艙室內設置針對溫度、濕度、含氧量等檢測裝置；燃氣艙還要設置燃氣泄漏報警器，當報警器報警時，開啟通風區(qū)間的通風設備。因此針對不同艙室的綜合管廊通風系統(tǒng)進行設計時，要根據其內部環(huán)境的特性差異做出相應的改變。