余壓監控系統在機械加壓送風防煙設施中的應用探討

摘要：闡述了建筑物機械加壓送風防煙設施設置部位，討論了幾種特殊情況，對比壓差法和風速法送風量計算存在的主要問題，指出風速法開門數量應取4個，建議送風機出口設置壓力調節閥，以確保壓差值滿足規范要求。

關鍵詞：消防；防煙；送風量；余壓智能監控

0 引言

    建筑物采用機械加壓送風防煙方式，通過壓力差和氣體流動來防止煙氣侵入主要疏散部位，使這些部位的空氣壓力高于火災區域的空氣壓力，確?？諝赓|量，保證人員疏散撤離安全。機械加壓送風防煙設施隨時有效投入工作，發揮防止煙氣進入的作用，可靠的供電和有效的消防聯動控制非常關鍵，防煙風機配電控制柜選擇開關處于自動狀態，而平時保持常閉式防火門處于關閉狀態或自動控制防火門有效好用是為重要的前提條件，而機械加壓送風防煙設施設置合理和滿足送風量要求是基礎。

1 機械加壓送風設施設置部位

    對于防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室、合用前室和避難走道等人員安全疏散設施，可采取自然排煙方式防止煙氣滯留，無法自然排煙和限制自然排煙時，應采取機械加壓送風方式防止煙氣進入。無法自然排煙指上述部位無法利用外墻設置的可開啟外窗排煙。限制自然排煙是由于高度較高的高層建筑，室外風向風力對自然排煙影響很大，因此自然排煙的適用高度要進行限制?！陡邔用裼媒ㄖO計防火規范》（以下簡稱《高規》）第8.2.1條規定，建筑高度超過50m的一類公共建筑和超過100m的居住建筑，靠外墻的防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室和合用前室，不宜采用自然排煙方式，宜采用機械加壓送風防煙方式。一般情況下，機械加壓送風方式設施設置部位和形式主要有：不具備自然排煙條件的防煙樓梯間；人防工程中的防煙樓梯間及其前室；不具備自然排煙條件的消防電梯間前室或合用前室；不具備自然排煙條件的前室；封閉避難層（間）和避難走道的前室。

1.1兩種特殊情況是否設置機械加壓送風防煙設施

1.1.1 自然排煙條件較好的特殊前室和不具備自然排煙條件的防煙樓梯間

    《高規》第8.2.3條和《建規》第9.2.3條規定了“防煙梯間前室或合用前室，利用敞開的陽臺、凹廊或前室朝向的可開啟外窗自然排煙時，該樓梯間可不再設施防煙設施”，可理解為樓梯間內可不設自然排煙和機械防煙，即樓梯間可不靠外墻設置。結合限制自然排煙適用高度和層數的規定，此條只適用于可采取自然排煙的情形。

    此放寬規定存在不足，火災中當敞開的陽臺、凹廊或前室排煙窗處于迎風面時，煙氣根本不能排除。當著火層位于建筑熱壓中性層以下時，進入前室的煙氣會在煙囪效應作用下進入樓梯間，不但無法保證人員安全疏散，還會使煙氣加速蔓延。因放寬規定不是強制性條款，結合《建規》第9.3.1條規定的不具備自然排條件的防煙樓梯間應設置機械加壓送風防煙設施為強制性條款，筆者認為此類防煙樓梯間也宜設置機械加壓送風設施。

1.1.2 不具備自然排煙條件的封閉樓梯間

    現行《建規》和《高規》都規定了不能天然采光和自然通風的封閉樓梯間，應按防煙樓梯間的要求設置，其中《建規》為強制性條款。《人防規范》規定當封閉樓梯不能自然通風時應采用防煙樓梯。《人防規范》規定明確，不易產生歧義，筆者認為，應按《人防規范》的規定理解另外兩個規范，即當規范允許設置封閉樓梯，而該封閉樓梯不能自然通風時，應改設防煙樓梯，對防煙樓梯間加壓送風。

1.2 機械加壓送風防煙設施的三種特殊形式

1.2.1 分段設置

    《高規》第8.3.3條規定，層數超過三十二層的高層建筑，其送風系統及送風量應分段設計。送風豎井高度越高其沿程損失越大，送風機全壓值和所需功率也會增大，從經濟角度分段設計更加合理。

1.2.2 局部設置

    地下室與地上建筑共用疏散樓梯，地上部分防煙樓梯間及前室如具備自然排煙條件，地下部分防煙樓梯間因在首層進行了防火分隔，不再具備自然排煙條件，此類樓梯的地下部分需要單獨設置機械加壓送風防煙設施。

1.2.3 剪刀樓梯

    《高規》第6.1.2.3條要求，當剪刀樓梯作為兩部疏散樓梯使用時，應分別設置前室，同時兩座樓梯應分別設加壓送風系統，同時《高規》第8.3.4條又規定剪刀樓梯間可合用一個風道，其風量應按兩個樓梯間風量計算，送風口應分別設置。綜合兩條規定，規范并未明確要求兩部剪刀樓梯分別獨立設置加壓送風系統，這與《高規》第8.3.1條要求不具備自然排煙條件的防煙樓梯間應設置獨立的機械加壓送風系統的規定相矛盾。再比照防煙樓梯間與合用前室宜分別獨立設置送風系統的要求，又因疏散用剪刀樓梯是兩部樓梯，共用的送風機一旦發生故障將影響兩部樓梯，筆者認為剪刀樓梯分別獨立設置送風系統才有利于安全疏散。

2加壓送風量計算方法

    機械加壓送風防煙設施加壓送風量應通過計算確定，同時《建規》、《高規》和《人防規范》均規定了小機械加壓送風量。除了封閉避難層（間）的機械加壓送風量按避難層凈面積每平方米不小于30m³.h^-1計算外，主要計算方法有壓差法、風速法和上海市工程建設規范《建筑防排煙技術規程》（DG J08-88-2006，以下簡稱《上海規程》）中的綜合法。

2.1 壓差法

    壓差法以正壓部位全部門均關閉為計算工狀，保持一定壓力差用以阻止煙氣進入，又不致疏散人員因壓力過高推不開門。壓差法送風量計算公式參數選取各規范取值不一。公式中規定窗漏風部分要計入總送風量，但規范條文說明均未明確窗縫的計算寬度值，給應用帶來不便?！督ㄒ帯沸薷脑诤?，未明確門縫寬度取值范圍存在缺陷。參數取值直接影響計算結果，實際門窗縫寬度與取值也存在一定偏差，也影響設計計算的準確性。因壓差法與風速法相比計算結果偏小，《人防規范》不推薦使用壓差法。

2.2風速法

    風速法考慮正壓部位的疏散門開啟時，保持門洞處一定風速，用來阻止煙氣進入。風速法與壓差法相比，門的開啟狀態與實際火災時比較接近。計算公式有多種，形式基本相同，區別在于是否考慮送風管道漏風因素和走道排煙方式，這兩個因素對設計計算結果有一定影響。

    《建規》參數取值范圍相對較大，分別取上下限數值時，相同對象設計計算結果相差很大?！度朔酪幏丁穮等≈捣秶^小，設計計算結果差距較小。各規范除了對門的開啟數量規定比較具體外，其他參數均未明確如何具體取值，取值的隨意性容易造成實際計算結果偏差較大，存在較大局限性。建議明確給出不同取值的具體情形，合理縮小取值范圍。

    門的開啟數量存在規范之間不協調問題，筆者認為地下建筑可按實際層數取值，其他建筑應取4?！痘馂淖詣訄缶到y設計規范》第6.3.1.6條，規定了消防控制室對火災警報裝置與應急廣播的控制程序，通報火情的層數規定為：二層及以上的樓房發生火災，應先接通著火層及其相鄰的上下層( 共3層)；首層發生火災，應先接通本層、二層及地下各層( 至少3層)；地下室發生火災，應先接通地下各層及首層( 至少2層)。再加上人員疏散時樓梯首層的門也要開啟，因此開啟門的數量取4比較合理，也使規范之間協調統一?；馂臅r門的開啟數量具有一定的隨機性，開啟門的數量主要與人員疏散是否有序和人數多少相關。

2.3 送風量取值

2.3.1 盲目取大值會超過余壓值強制性規定

    《建規》和《高規》均規定送風量取值時，綜合考慮壓差法、風速法和小送風量，取其中大值作為設計計算值。按照各參數取值范圍，同一防煙設施，風速法計算結果往往是壓差法的1～3倍，依此數據選取送風機規格型號，可能會造成風壓值超過規定值。防煙樓梯間的余壓值應為40Pa～50Pa，前室、合用前室的余壓值應為25Pa～30Pa，在《建規》中此規定為強制性條款，余壓值過大會造成第一扇門開啟困難或無法開啟，直接影響安全疏散。

2.3.2現行標準只規定檢測余壓值

    《建筑消防設施檢測技術規程》( GA503-2004) 第4.9.4條，將防煙樓梯間的余壓值列為功能要求，第5.9.4.3條規定了使用微壓計進行檢測，要求在頂層、中間層及下層，測量防煙樓梯間、前室、合用前室的余壓。該規程未規定檢測開啟門洞處的風速?！断辣O督技術裝備配備》將數字微壓計和數字風速計列為建筑消防設施檢測裝備，并將此作為強制性條款，數字風速計在《建筑消防設施檢測技術規程》中主要用于檢測送風口風速。

2.3.3 增設壓力調節閥

    由于壓差法和風速法計算公式均未列入《建規》、《高規》和《人防規范》的條文正文，在缺少防排煙專業規范的情況下，不同的設計計算方法均可作為參考依據，綜合取較大值比較合理，但應在送風機出口管段或適當部位增設壓力調節閥，以滿足余壓值規定。

3 安科瑞余壓監控系統介紹及選型

    針對各類機械加壓送風系統的應用特點，安科瑞電氣股份有限公司研發了余壓監控系統，是集工業計算機技術、通訊、抗電磁干擾、數字傳感技術及消防二總線于一體的智能化系統。采用高靈敏度壓力信號傳感器，24小時實時自動巡檢并采集監控區域壓力變化等工作狀態，對超壓故障發出報警信號并記錄，當防煙樓梯間或前室余壓值達到超壓監控值時，余壓探測器發出報警信號，余壓控制器打開加壓風機風管上的旁通閥泄壓；余壓回落到正常區間值后，余壓探測器發出信號，余壓控制器關閉旁通閥，通過控制旁通閥的開啟，來保持余壓值穩定在規范要求的區間值內，系統具有實時性、數字化、智能化，自動化連續監控的特點。

3.1系統結構

    余壓監控系統由余壓監控器（主機）、余壓控制器、余壓探測器、風閥執行器、系統監控專用軟件等部分或全部設備組成滿足并高于GB51251《建筑防煙排煙系統技術標準》、GB50016《建筑設計防火規范》和GB50098《人民防空工程設計防火規范》等相關國家標準中的功能需求。

3.2 配置與功能

3.3設計規程

    系統應根據建筑物內機械加壓送風系統設置的具體情況，采用分斷設計的控制方式，確定余壓控制器和余壓探測器的設置部位、數量與形式；

    余壓控制器和余壓探測器的實時工作狀態及故障報警等信息，應通過通信接口，并聯接入加壓風機控制箱內的余壓監控系統總線，將各類信息上傳至消防控制室內的余壓監控器（主機），進行統一監測管理、顯示并存儲，以便于值班人員隨時掌控和了解設備運行情況；

    余壓監控器與余壓控制器之間采用RS485通訊方式，485回路的總線采用NH-RVSP-2*1.5mm2的通訊線纜，通訊距離一般在500米以內，余壓監控器可連接64個余壓控制器；

    余壓控制器與余壓探測器之間采用二總線通訊方式，二總線回路的總線采用NH-RVSP-2*2.5mm2的通訊線纜，通訊距離一般在500米以內， 防煙樓梯間、前室樓板垂直敷設，余壓控制器可連接128個余壓探測器；

    系統的設置不應影響機械加壓送風系統的正常工作。

3.4設置場所及范圍

    在設有機械加壓送風系統的場所，應設置余壓監控系統。每臺加壓送風機配電控制箱內應設置余壓控制器；防煙樓梯間及其前室設置余壓探測器；消防電梯間前室或合用前室應設置余壓探測器；避難走道的前室，避難層(間)應設置余壓探測器。

3.5設置部位

3.5.1.余壓控制器的設置

    余壓控制器的設置數量，與機械加壓送風機的數量為一對一的關系；

    余壓控制器應設置在加壓送風機控制箱內，控制箱內預留一路220V做為余壓控制器的工作電源；

3.5.2.余壓探測器的位置

    防煙樓梯間的前室或合用前室，應每層前室設一臺余壓探測器；

    應在樓梯間高度約為三分之一和三分之二處（層）各設置一臺余壓探測器；或宜在設有加壓送風口處（層）， 設一臺余壓探測器；

    余壓探測器應設置在高壓區（樓梯間、前室區域疏散門側），距頂0.2至0.5米壁掛安裝，采用底座直接固定在預埋86盒上。

4 結束語

   （1）機械加壓送風防煙設施設置部位主要是不具備自然排煙條件的防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室、合用前室和避難走道等人員安全疏散設施。（2）自然排煙條件較好的特殊前室其不具備自然排煙條件的防煙樓梯間設置機械加壓送風防煙設施是必要的。（3）不具備自然排煙條件的封閉樓梯間應設置為防煙樓梯，在防煙樓梯間設置機械加壓送風防煙設施。（4）疏散用剪刀樓梯設置2 套獨立的機械加壓送風系統具有合理性和必要性。（5）機械加壓送風量計算公式參數值具體選取應盡快作出統一規定。（6）機械加壓送風量取各種方法的很大值，并在風機出口處設置調節閥，以保證合理風壓值。

參考文獻

[1] GB 50045-95，高層民用建筑設計防火規范（2005年版）

[2] GB 50098-2009，人民防空工程設計防火規范

[3] 楊伯忠．機械加壓送風防煙設施探討[J]．學院學報，2013,08(029):57-59.

[4] 安科瑞 余壓監控系統, 2020.08版.