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加压送风防烟系统在高层建筑消防配套上的应用

陈盼
安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801
摘要：机械排烟、自然排烟、机械加压送风防烟三种排烟方式组成了高层建筑防排烟方式。当高层建筑遇到火灾时，防烟楼梯间是建筑内人员紧急疏散的安全通道，而消防队员进行扑救火灾的主要运输工具是消防电梯。
关键词：加压送风；高层建筑；防排烟方式

0 引言
目前，为了达到疏散安全和及时扑救的要求，国内、外高层建筑设计中被广泛采纳使用的是加压送风防烟系统，这种防烟方式系统保护下的防烟楼梯间与前室（合用前室）的安全系数大大提高。接下来对加压送风防烟系统设计中的一些问题进行研究分析。

1 排烟系统的了解
首先我们要明确自然情况下排烟所需要的条件：首先是，需要排烟的空间可以开启外窗，但是外窗的面积不能小于该空间所占面积的2%；如果是长度不超过60厘米的内部走道，那么该走道内所开启的外窗面积应该大于走道面积的2%；中庭的净空高度如果在12米以内，那么该中庭开启的天窗或者高侧窗的面积应该大于该中庭面积的5%；就是排烟窗的开设位置应该位于上方，并且需要设置好随时开启的装置。
由于自然排烟的排烟能力很有限，致使在不具备自然排烟条件的高层建筑内，设置加压送风防烟系统选择，该系统的安装在使用时对消防电梯井、楼梯间及其前室加压送风之间形成一个压力差，从而阻止因为火灾产生的浓烟入侵这些空间。实际就是火灾产生时，由消防中心联动将火灾产生层与上下层相邻楼层防烟送风装置开启，同时将其它未受灾层的防烟送风口关闭，然后使用风机通过竖井混凝土通道作为灾层与上下相邻楼层的机械加压送风。由于该放烟系统拥有简单、可靠的安全性能等，近年来广泛被国内、外高层建筑所采用。

2 加压送风口的设定
通过目前市场长期运用的经验下总结得知，在设计机械加压送风系统时需要确定以下条件：加压送风的风量；加压风机的风压；消防中心与加压送风系统之间的联动控制以及加压送风道断面尺寸和其送风口断面尺寸。
加压送风防烟系统需要满足的设计要点有：楼梯间和合用前室应分别独立设置加压送风系统：为满足防烟效果，设计时计算确定的加压送风量不应小于《高层民用建筑设计防火规范》所规定的数值。每层都需要设立一个前室常闭式加压送风口。当火灾发生时，烟感器一旦探测到火灾发生，就会立即将讯号传输至消防控制中心，控制中心会启动加风机同时发出启动火灾层上、下邻楼层前室的送风口，对前室进行加压送风。
为了有效地提高防烟的效果，在设计时要提高楼梯间加压送风的压力，而且过道和室内空间的压力不能超过前室压力，需达到《高层民用建筑设计防火规范》的要求，即“前室、合用前室、消防电梯前室，封闭避难层（间）压力为25Pa”、“防烟楼梯间压力为500Pa”、“楼梯间宜隔2～3层设一个加压送风口，前室的加压送风口应每层设一个”。所以在实际安装使用的过程中会有如下情况：首先是常开百叶风口一般均用于楼梯间的加压送风口；其次是前室（合用前室）的加压送风口一般采用常闭式（带电接点）和常开百叶风口。
常开百叶风口的特点是消防管理方便、系统简单、可靠性高，投资成本低。开启门数的增加基于保证正压度所需的风量而增加，实际情况中开启门数与设计是否一致直接关系到着火层前室的送风量，但常闭式风口则优化了这样的缺陷。消防控制室接收到火灾发生的指令后只开启着火层及其相邻层前室的送风口，这些层的送风量基本不受其它楼层前室开门与否的影响，更有利于这些楼层的防烟效果。
但是，如果在送风前楼梯间、前室的防火门处于关闭状态，一旦送风则室内的压力会骤然升高，走廊至前室门的开启将受到直接影响，因此在每层前室都需要装配泄压阀。如果加压送风口采用常开百叶风口，就需要在加压风机的压出管口加设止回装置。
对于超高层建筑来说，可采用楼井竖向分区，并在两区的送风之间利用避难层隔断设密闭门，以此来降低热压对加压送风防烟系统的影响。

3 加压送风量的设定
《高层民用建筑设计防火规范》中指明“高层建筑防烟楼梯间及其前室，合用前室和消防电梯间前室的机械加压送风量应由计算确定，或按表8.3.2-1至表8.3.2～8.3.4的规定
确定，当计算值和本表不一致时，应按两者中较大值确定”。

表1 加压送风风量（m³/h）
注：表中1~4风量按2.0m×1.6m双扇门的开启来定，当采用单扇门时，表中风量乘0.75，当有两个或两个以上出入口进，表中风量乘1.5～1.75。如果建筑物层高超过32层时，加压送风系统就需要分段设置。
加压送风量要根据计算来设定，并非建筑物的层数符合表中的要求，便可直接按照表中加压送风量的数值。
对防烟楼梯间及其前室，消防电梯间前室和合用前室的加压送风量的计算方法不下20种，由于送风量计算受压力影响而复杂多变，即使同一条件的工程，由于计算公式选取不同以及计算公式设置的条件的差异都会导致其结果的不同。但为了防烟楼梯间及其前室在发生火灾时不受到浓烟的侵害，防烟楼梯间及其前室的所有门都处于关闭状态时，所送的风量应使得其保证一定的正压值，从而阻止浓烟通过门缝渗入。
据以上分析各种类型的计算公式均以保持加压部位需要的正压值及开启着火层疏散通道门时保持门洞处的风速这两个条件为基本理论依据，对此主要使用压差法和流速法：

阻止烟气通过正在开启的疏散门进入疏散通道的必要风速是门洞断面风速，所以此方法中采用0.7m/s～1.0m/s的风速。
除考虑加压送风量的计算中以上因素外，还应考虑热压作用对加压送风量的影响。另外，北方地区室外温度降低时加压风量就需要增加，而且建筑楼层越高，增加的幅度越大。

4 加压送风机的选用与消防控制
加压送风防烟系统的控制属整个高层建筑消防控制的一部分。建筑物的任何楼层发生火灾时，消防控制室就会启动所有加压送风系统，如果前室采用常闭式送风口，还需要开
启着火层及其相邻的前室加压送风口。
普通离心风机或斜流风机一般就能满足加压送风放烟系统的使用，因斜流风机安装灵活且占地面积小所以在一般设计中使用较多。在选用加压送风机时要注意风机新风入口不受火烟威胁或污染以及除计算不利环路的管道压头损失外，同时还应附加楼梯间50Pa，前室25Pa的余压值。

5 安科瑞余压监控系统及产品选型
5.1系统简介
针对各类机械加压送风系统的应用特点，安科瑞电气股份有限公司研发了余压监控系统，是集工业计算机技术、通讯、抗电磁干扰、数字传感技术及消防二总线于一体的智能化系统。采用高灵敏度压力信号传感器，24小时实时自动巡检并采集监控区域压力变化等工作状态，对超压故障发出报警信号并记录，当防烟楼梯间或前室余压值达到超压监控值时，余压探测器发出报警信号，余压控制器打开加压风机风管上的旁通阀泄压；余压回落到正常区间值后，余压探测器发出信号，余压控制器关闭旁通阀，通过控制旁通阀的开启，来保持余压值稳定在规范要求的区间值内，系统具有实时性、数字化、智能化，自动化连续监控的特点。余压监控系统结构图见图1。
余压监控系统由余压监控器（主机）、余压控制器、余压探测器、风阀执行器、系统监控专用软件等部分或全部设备组成满足并高于GB51251《建筑防烟排烟系统技术标准》、GB50016《建筑设计防火规范》和GB50098《人民防空工程设计防火规范》等相关国家标准中的功能需求。

设计说明：
①　余压监控器（主机）与余压控制器之间是485通讯，连接方式为手拉手连接，线型NH-RVSP 2*1.5mm2，通讯距离为500米；
②　主机支持2路RS485通讯回路，每条回路可连接32个余压控制器；
③　余压控制器与余压探测器之间为二总线通讯，通讯距离500m，线型NH-RVSP2*2.5mm2；
④　一只余压控制器可带120个余压探测器。
5.2 产品型号及功能
5.2.1 ARPM100/B3余压监控器

产品特性：
电源：15～28VDC（二总线）
工作电流：＜4mA
测量范围： -1000Pa~1000Pa
通讯方式：二总线
尺寸：86mm*86mm*20mm
安装孔距：60mm
安装方式：86盒安装
工作温度：-20℃-70℃
储存温度：-40℃-85℃
LED显示：
运行指示灯：当设备正在处于通讯状态时，运行指示灯闪烁。
故障指示灯：当设备自校准失败时，故障指示灯点亮。
报警指示灯：当探测器检测到余压差值超出设定值时，报警指示灯点亮。
安装接线

5.2.3 ARPM-C余压控制器

产品特性：
工作电源： AC 220V 50Hz
功耗：待机状态＜3W，动作状态＜10W
执行输出：24V（接执行器）
开关量输入：2路
开关量输出：1路继电器输出
通讯：1路二总线、1路RS485
通讯距离：500m
安装方式：导轨式安装
工作温度范围： -20℃～60℃
储存温度范围：-30℃～80℃
环境湿度：相对湿度≤90%，不结露
防护等级： IP30
产品符合：GB16806-2006
外形尺寸

6 结论
加压送风防烟方式是目前国内外认为安全的一种防烟方式，合理的设计能取得较好的使用效果。实际生活中的运用是比较好的检验证明。设计人员在高层建筑设计方案阶段就应考虑好防火分区，防烟分区的划分，从而确定合理的、安全可靠的防排烟方式，这是保护国家财产和人民生命安全的重要措施和保证，应引起高度重视。

【参考文献】
[1]朱永江，高层建筑消防配套加压送风防烟系统设计
[2]安科瑞余压监控系统. 2020.08版

作者简介：陈盼，女，现任安科瑞电气股份有限公司，主要余压监控系统的研发与应用。手机:18702112032（微信同号）,QQ：2880956079, 邮箱:2880956079@qq.com