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关键词地下汽车库排烟防火阀排烟系统 规范 设计
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
改革开放以来,我国的经济社会发展取得了举世瞩目的成就,城市化进程不断加快,汽车作为现代化主要交通和运输工具,已大量进入城市和家庭,随之在各地修建了大量的地下汽车库,汽车库火灾危险越来越大。为防止和减少此类工程的火灾危害,应当重视地下汽车库的防火设计。本文对地下汽车库有关排烟设计的几个问题进行探讨。
1. 排风、排烟共用系统中排风口与排烟口的设置
为了节省投资及减少管道占用车库的有效空间,目前地下汽车库机械排烟系统往往与通风系统组合设置。在传统的地下汽车库的通风设计中,排风按室内空间上、下两部分设置,上部地带按排出风量的1/2~1/3计算,下部地带按排出风量的1/2~2/3计算。对于与机械通风系统合用的机械排烟系统,因排烟口应设置在上部,就使得排风口与排烟口不能完全合用。此时一般有两种做法,一是单独设置常闭型排烟口,火灾时打开排烟口,同时关闭所有排风口或切断排风通路(一般做法是在排风支管上设防火阀,着火时关闭);二是把上部排风口作为排烟口,火灾时关闭设在下排风支管上的防火阀。这两种做法都给系统的设置及控制方面带来了一些问题。主要是:
①系统设计复杂,下部分布置风道往往占用停车空间,投资成本增加。
②弱电控制点多,系统运行的可靠性降低。
此外,对于设有机械排烟设施但没有设置火灾自动报警系统的地下汽车库,通过什么方式可靠地实现两种运行方式的自动切换,也是一个不容忽视的问题。
对于只设上排风口的机械排风系统,当与排烟系统合用时,所有的排风口都可以作为排烟口,并处于常开状态,此时只要在风机入口处设置烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀,风机选用保证280℃时能连续工作30min的排烟风机即可。这样既简化了系统,降低了投资,又不需要复杂的联动控制,系统运行的可靠性大大增强。
综上所述,笔者认为,在地下汽车库排风、排烟共用系统中,应优先采用只设置上排风口,管道、风机、排烟口与排风口完全合用的通风排烟方式。值得注意的一点是,当选用变速风机时,应采取消防时能有效切换至排烟工况的可靠措施。
2 排烟防火阀的设置
《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB 50067-97第8.2.5条规定,"排烟风机应采用离心风机或排烟轴流风机,并应在排烟支管上设有烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀。排烟风机应保证280℃时能连续工作30min。排烟防火阀应联锁关闭相应的排烟风机。"这里有两个问题:一是"排烟支管"含义不确切;二是排烟防火阀设置的位置不太妥当。如果把"排烟支管"理解为与每一个排烟口对应的管道,对于接有两个及以上排烟口的排烟系统来说,如果在接每个排烟口的支管上都设排烟防火阀,并且都与排烟风机联锁,当多个排烟口一起排烟时,如果一个排烟防火阀因烟气温度超过280℃而关闭,但排烟风机入口温度尚未达到280℃,那么此时排烟风机是否需要继续工作?答案是肯定的。不能因为某个排烟支管上的排烟防火阀关闭而联锁关闭排烟风机。因此,此处"排烟支管"应改为"风机入口总管",即排烟防火阀设在风机入口处。因为从条文的表述来看,设排烟防火阀的目的是联锁关闭排烟风机,当然离风机越近越好。
3 排烟方式的选择
《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB 50067-97第8.2.1条规定,"面积超过2000m2的地下汽车库应设置机械排烟系统。"
以面积作为地下汽车库是否设置机械排烟系统的划分标准,在与电气专业的协调方面也会产生一些问题。《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》第9.0.8条规定,"设有......排烟设施的汽车库、修车库应设置与火灾报警系统联动的设施。"但第9.0.7条又规定,只有Ⅰ、Ⅱ类地下汽车库才需要设置火灾自动报警系统。换句话说,如果地下汽车库面积超过了2000m2,但停车数量没有超过150辆,按规范要求应设置机械排烟系统,但可不设火灾自动报警系统,这样无法实现二者的联动。此时排烟设施的开启控制就遇到了问题,如果规定设置了机械排烟系统的地下汽车库同时应设置火灾自动报警系统,就显得很不经济;如果只有手动才能开启排烟设施,那么系统的可靠性就不强;如果通过其他的火警信号(如自动灭火系统中的报警装置)开启排烟设施,就不一定及时控制。
目前,在很多住宅小区中,为了适应汽车进入家庭的发展趋势,都配套建设了规模不等的地下汽车库,在这些汽车库中,为了降低工程造价,很多工程结合中心花园和广场而建,其特点是,车库顶面高于室外地坪面但室内地坪面低于室外地坪面高度超过车库净高一半,在高出室外地坪的侧墙或顶棚上开有外窗或百叶窗,具备较好的采光通风条件。根据文献[1]第8.2.1条规定,如果汽车库面积超过2000m2,就应设置机械排烟系统,排除了自然排烟的可能性。宜具体问题具体分析。
笔者认为,可以将是否具备自然排烟条件作为地下汽车库是否设置机械排烟系统的划分标准之一,同时在文献[1]第8.2节中增加有关自然排烟的内容(文献[1]对自然排烟并未提及),对具备自然排烟条件的地下汽车库,从经济合理的角度出发,应允许采用这一节约能源和投资的排烟方式。相反地,对于那些面积虽然不超过2000m2,但不具备自然排烟条件的地下汽车库,应要求设置机械排烟系统,同时也要求解决好火灾时转为排烟使用的控制问题。
参考文献
1. GB 50067-97 《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》 GB 50067-97
关键词:建筑防排烟系统防火 存在问题
Abstract;Building smoke control system can effectively control the fire spread, and to reduce smoking caused property damage play a positive role, the author of building smoke control system design for the problems existing in the management of in order to make it perfect, ensure building smoke control system of fire safety, and improved the level of building fire safety
Key word;Building smoke control system;Fire prevention;Existing problems
中图分类号:S762.3+3文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012
1.前言
建筑防排烟设计是现代建筑消防设计的重要内容,近年来,随着社会经济的发展,各类建筑不断增加,建筑火灾事故呈现明显上升趋势,群死群伤事故时有发生。在建筑火灾事故中,绝大部分的人员伤亡都是因烟气窒息、中毒,而失去了安全疏散的能力,甚至失去生命。火灾发生时产生的烟雾主要的是以一氧化碳为主,这种气体具有强烈的窒息作用,对人员的生命构成极大的威胁,其人员的死亡率可达到50-70%以上。另外,火灾发生所产生的烟雾对人的视线的遮挡。使人们在疏散时无法辨别方向,尤其是高层建筑因其自身的"烟筒效应",使烟雾的上升速度非常快,高温烟气导致火灾的快速蔓延。因此,必须加强建筑防排烟系统设计,确保火灾时烟气能够及时排出,为人员的及时疏散提供保障。
2 防排烟系统设计、施工问题
如何才能做到火灾发生时及时排除烟气并有效防止烟气进入安全疏散通道,保证人员在较好的能见度下进行安全疏散,同时使消防人员更有效的开展灭火救援工作,最大限度地减少民用建筑火灾事故中的人员伤亡,科学地进行防排烟系统设计、施工、管理尤为重要。目前建筑防排烟方式主要有可开启外窗的自然排烟方式、机械加压送风,机械排烟方式。由于部分设计、施工人员对国家规范标准理解不够透彻、全面,导致在疏散走道、疏散楼梯间、前室、合用前室、避难层等人员疏散场所的防烟设计、施工上存在一些缺陷,而留下了先天火灾隐患。
2.1不具备自然排烟条件的封闭楼梯间未按防烟楼梯间设计
《建规》7.4.2.1条规定:封闭楼梯间当不能天然采光自然通风时,应按防烟楼梯间的要求设置。三层的歌舞娱乐场所,按要求多应设封闭楼梯间,但这类场所为了效果,往往将建筑的所有窗户都封堵,只留下首层的安全出口,有些设计人员往往忽视了这点,仅考虑到封闭楼梯间设置乙级防火门,既使有的设计了防排烟系统,也忽略了前室的设计,致使增加了这类场所的消防隐患。《高规》第6.2.2.1条规定:封闭楼梯间当不能直接天然采光和自然通风时,应按防烟楼梯间规定设置,《高规》同时规定了防烟楼梯间的设计要求,其中《高规》第6.2.1.1条规定防烟楼梯间应在楼梯间入口处设前室、阳台或凹廊,《高规》第8.3.1.1条规定不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置机械防烟设施。而实际工程中,尤其是一些大型商场中设在中部的封闭楼梯,为节省投资,增大商场使用面积,许多未按规范设正压送风并增设前室。
2.2防烟楼梯间与防烟前室共用正压送风系统的设计有缺漏
在有的设计图纸中,当防烟楼梯间及其前室(非与消防电梯合用前室)均不具备自然排烟条件时,防烟楼梯间及前室分别设置了正压送风。根据《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第8.3.1.1条规定:不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置独立的机械加压送风的防烟设施,其不具备自然排烟条件的前室可以利用楼梯间送风的余压达到规范要求,无需再设置正压送风,从而满足经济合理要求。但实际的工程中,许多设计人员或施工人员,都忘了在楼梯与前室之间设计、安装一个余压阀,导致实际上楼梯间的风压无法进入前室,造成楼梯间的风压太大,影响到疏散,而前室只靠楼梯防火门的缝隙漏风,风压又不足的事实。
2.3对自然排烟方式的限制条件不理解
由于城市用地的紧张,导致建筑高度很自然地在增长,一类高层公共建筑,超高层住宅楼随处可见。为了节省投资,一些开发商及设计人员对建筑高度超过50的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑,其防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室的防烟设施设计采用自然排烟方式,而未设置机械防烟设施。其实《高规》8.2.1条已明确规定上述建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室、由于受外界的自然环境影响,不应采用自然排烟方式,应按照《高规》第8.3.1条之要求设置防烟设施,才能保证建筑内部的高温烟气顺利到室外空间。
2.4公共建筑中长度超过20米内走道、超过40m的疏散走道未设排烟设施
在很多工程审核,验收中,经常发现内走道长度超过20米,超过40m的疏散走道未设排烟设施。而《高规》第6.1.15条规定除设有排烟设施和应急照明者外,高层建筑内的走道长度超过20m时,应设置直接天然采光和自然通风的设施,自然通风主要靠热压(烟囱效应)或者气压作为驱使力,上述的内走道则不具备自然通风要求。另外当上述走道长度超过30米时,走道最尽端距防烟分区排烟口(可开启外窗)也必定超过30m,也不符合《高规》第8.4.5条“防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30米”的规定。应考虑在走道另一侧设置一个与外界相连的通风口,如条件不允许,则只能设置机械烟口。
2.5作为自然排烟用途的排烟窗设置的形式、位置及开窗面积不准确
在有的工程中,设计人员将平时做为通风用的自然排烟窗设置为固定窗或者设置类似玻璃墙的半开窗、斜开窗,其设置的形式和位置均不利于自然排烟。应改用直接可对外开启的排烟窗。另需注意,开窗面积应满足《高规》第8.2.2条规定的可开启的外窗面积,不应包含固定窗面积和推拉窗打开时另一半的面积,排烟窗口宜设置在外墙上方或屋顶上。
2.6中庭排烟窗的设置形式不利于平时的操作
《高规》第8.2.2.5条规定净高小于12m的中庭可采用开启的天窗或高位侧窗自然排烟。有的工程却忽视了其设置的形式,即安装高度较高的排烟天窗及高位侧窗缺少便于开启的操作装置,不利于火灾时的自然排烟,应有下部适当设置能手动开启排烟窗的装置。
【关键词】地下车库;通风与排烟系统
前言
随着我国经济近年来的飞速发展,城市汽车的拥有量成倍增长,尤其是私家车的数量更是突飞猛进的增长,由于地价昂贵,许多城市的新增汽车库均以多层或高层建筑内部的地下车库居多。由于地下车库处于半封闭状态,且汽车废气大部分有害并且可燃,加之一旦发生火灾,会产生大量的烟气,且不能迅速排出室外,极易造成人员伤亡,所以合理的设置地下汽车库的通风和排烟系统就显得非常重要,本文简单介绍下排烟系统的原理、构成及设置参数等等,不足之处,还望大家多多谅解。
一、设计依据
地下汽车库定义见文献一[1](以下简称《汽规》)中术语说明,室内地坪面低于室外地坪面高度超过该层车库净高一半的汽车库称为地下汽车库。
地下车库排烟系统分为自然排烟与机械排烟,并优先使用自然排烟,自然排烟应充分利用天窗、侧窗、窗井等设施。面积超过2000m2的地下车库应设置机械排烟系统,机械排烟系统可以人防、卫生等排气、通风系统合用。
二、设计要点
2.1 有关防烟分区的规定
《汽规》第5.1.1条中规定地下停车库防火分区面积不应超过2000m2。第5.1.2条中规定如果设置自动灭火系统,其防火分区面积可以增加1倍,即4000m2。其8.2.2条规定设置机械式排烟系统的汽车库,其防烟分区最大建筑面积不应超过2000 m2,且不可跨越防火分区。其防烟分区划分的不同导致排烟系统的设置及排烟量有很大的区别。如何正确合理地划分地下车库的防烟分区是防排烟设计的关键。
2.2 有关地下汽车库排烟量及补风量的规定
在地下车库汽车发生火灾时,因可燃物较少、人员较少,设置排烟系统,其目的是对人员疏散有利。在地下车库中,防烟分区不得跨越防火分区,若是层高大于6米,则不划分防烟分区,防烟分区面积就等于防火分区面积。每个排烟系统只能负担一个排烟分区排烟 。排烟风机的排烟量应按换气次数不小于6次/h计算确定。若地下车库层高小于3米,按实际层高计算体积;若是层高大于3米,则按3米计算。因地下车库有害气体浓度较大,对人体危害较重,若是扩散到外界对周围人民的健康及生活有危害,故地下车库内应保证一定的负压。文献二[2]中1225页13.5.5章第2条中补风量不宜小于排烟量的50%。
2.3 有关地下汽车库排风量及送风量的规定
在地下汽车库通风的目的是在汽车启动时,稀释尾气中的污染物浓度到允许的范围内。因此,地下车库通风系统设计的重要环节就是确定通风量。文献三[3]中58页第4.3.2条规定汽车库排风量应按汽车出入频率或停放车辆数量来确定排风量的大小。汽车出入较频繁的商业建筑,按6次/h或每辆500 m3/h计算;出入一般的普通建筑,按5次/h或每辆400 m3/h计算;出入较低的住宅类建筑,按4次/h或每辆300 m3/h计算,其中送风量宜为排风量的80%~85%。
三、需要注意的问题
1.排烟口的设置
文献四[4](以下简称《建规》)中9.4.6条中每个防烟分区应分别设置排烟口,排烟口距本防火分区最远的水平距离不应超过30m,距疏散口距离不应小于1.5m,距可燃物或可燃物构件不小于1m;排烟口的设置应使烟气流动方向与人的疏散方向逆向,并应设置在顶棚上或靠近顶棚的墙面上。有吊顶时,排烟口上部应紧贴着吊顶或设在吊顶上;无吊顶时,应设在挡烟垂壁上以上,结构梁的下部。排烟口平时关闭,如遇火灾时仅开启着火层防火分区的排烟口。排烟风机应与排烟口联动,当任一个排烟口或排烟阀开启时,排烟风机应能自动开启,排烟口应设有手动和自动开启装置。
2.排风口的位置
上部排风口应排除1/3的风量,下部排风口应排除2/3的风量,下部排风支管应沿墙或柱敷设。排风口可采用单层排烟风口。
3.排烟口、排风口为一套风口系统时,排烟口平时开启,如遇火灾时,排烟口处于开启状态;排烟口、排风口分别设置时,排风口平时开启,排烟口平时关闭,并设置不同作用温度的防火阀控制其启闭,其中排风口防火阀温度设置为70℃;排烟口防火阀温度设置为280℃,当发生火灾时,温度升高至70℃,关闭排风口,开启排烟风口,并联动排烟风机一并启动排烟;当温度升高至280℃,关闭排烟风口,并停止排烟风机工作,改用其他方式疏散。
4.挡烟垂壁的设置及管材部件的选用
划分防烟分区的挡烟垂壁应采用非燃烧材料制作,并可以使用高度不小于500mm的结构梁或不燃烧体代替。机械排烟系统的风管、风口、阀门及通风机等必须采用非燃烧材料制作,排烟管道的钢板厚度不应小于1.0mm。安装在吊顶内的排烟管道应采用非燃烧材料进行保温。
5.送风口的设置
应注意使送风口尽量靠近疏散出口,使气流方向和人流的疏散方向相反,以利于疏散人员能直接吸入新鲜空气。送风口可采用双层百叶风口。
6.烟气排出口的设置
应根据建筑物所在地的条件(风向、风速、周围建筑物、人员密集情况以及道路状况等)来考虑,既不能将排出的烟气直接吹在其他建筑物上,也不能妨碍人员进行灭火及避难,同时还不能让排出的烟气再被风机进风口吸入,对于特大型的建筑不得让排出的烟气再被送风机、空调机组等吸入。《建规》中9.4.7条机械补风系统室外补风口宜布置在机械排烟系统室外排烟口的下部,且高差不宜小于3米;水平布置时相互间距不宜小于10米。
7.排风风机、排烟风机的设置
排风风机、排烟风机通常选用一套消防高温排烟双速风机,文献五[5]中8.4.12条规定排烟风机的全压应按排烟系统最不利环管道进行计算,其排烟量应增加漏风系数。平时排风时,根据地下车库车辆的多少,由值班人员控制风机低速或高速运行,进行通风换气;发生火灾时,手动开启或由火灾探测器报警,经消防控制中心确认后排烟,切换至高速运行。当室内空气温度超过280℃时,排烟防火阀和排烟风机连锁关闭。
8.防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m,排烟口的风速不宜大于10m/s。
9.汽车库采用接风管的机械进、排风系统时,应注意气流组织分布的均匀,减少通风死角。
10.排烟风机应设置在通风机房内或建筑屋顶上,机房应尽量远离失火区域。
五、结束语
近些年来,随着人们生活水平的提高,我国城市汽车的拥有量飞速增加,而地上空地的不断减少,使得高层公共建筑以及住宅小区的地下停车库的建设项目越来越多,地下车库的排风排烟问题也受到了暖通设计人的普遍关注。
地下停车库作为地下建筑,再加之汽车尾气的污染,其内部空气环境较差,因此在通风排烟的设计中一定要选择合理的通风排烟系统,保证其通风排烟效果,达到建筑的净高要求。地上的通风口及排烟口也要结合建筑或小区景观设置在合理的位置上,达到既美观又能解决排烟问题。
参考资料:
[1]中华人民共和国国家标准 ,《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97,1997年,中国计划出版社;
[2]《实用供热空调设计手册》(第二版),中国建筑工业出版社,陆耀庆主编
[3]《全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调 动力》(2009版),中国计划出版社;
1.排烟风机的控制
(1)自一、烟风机,实现自动控制。(2)排烟口(阀)联动控制机械排烟系统中,排烟口或排烟阀应与排烟风机联锁,当任一排烟口或排烟阀开启时,排烟风机应能自行起动[1,2]。实现该项功能,一般都采用“软”联锁控制方式。开启排烟口,其动作信号通过输入模块报警,火灾报警控制器通过连接在回路总线上的控制模块起动相应区域的排烟风机。(3)排烟防火阀联动控制设置在排烟风机入口处总管上及在排烟支管上的排烟防火阀,应与排烟风机联锁,在烟气温度超过280℃时自行关闭后,应联动停止排烟风机。通过温度熔断器使排烟防火阀动作,排烟防火阀与排烟口(阀)一样也是通过“软”联锁控制方式联动停止排烟风机。(4)手动控制规范中要求排烟风机除自动控制外,还应能在消防控制室手动直接控制。通过消防控制室联动控制器对排烟风机的控制设备进行手动多线控制。(5)现场手动控制通过对现场排烟风机控制设备上的起动按钮、停止按钮对排烟风机进行手动控制。排烟风机控制设备上的起动、停止按钮主要是便于维护人员定期对排烟风机进行检查所用。发生火灾时,只有在排烟风机自动控制、消防控制室手动控制及排烟口(阀)联动控制都失效的情况下,才到现场去直接起动。
2.排烟风机控制的分析
排烟风机5种控制方式中,自动控制、排烟口(阀)联动控制及排烟防火阀联动控制这3种控制方式环节多,一旦探测器、报警回路、输入模块、控制模块、报警控制器、电源和控制程序等任一环节出现故障,排烟风机都不能实现自动控制,所以说这3种控制方式可靠性不高。手动控制没有中间环节,实现了远程对排烟风机的直接控制,确保了发生火灾后,一旦报警回路总线自动控制失效,消防人员可以通过联动控制柜快速对排烟风机进行控制,可靠性高。对现场手动这一控制方式,考虑到火灾时烟雾及高温的影响,消防人员由消防控制室进入机房去手动起动排烟风机,可行性并不太大。可见,尽管现场手动控制排烟风机的可靠性高,但综合考虑火灾时的实际状况,该控制方式的可靠性就不高了。
二、排烟口(阀)的控制及其分析
排烟口或排烟阀按防烟分区设置,平时为关闭状态,设置有手动和自动开启装置。排烟口通常设在排烟系统支管的始端,安装在顶棚或靠近顶棚的墙面上。排烟口把建筑物火灾区域内的烟气吸收到支管里,然后汇集到排烟系统总管,由排烟风机排到建筑物外。
1.排烟口(阀)的控制
发生火灾时,必须对排烟口进行可靠控制。即使排烟风机已经起动运行,若烟雾区域的排烟口不能有效打开,将不能排岀烟气,疏散人员仍然要处于烟气之中。排烟口可以通过以下3种方式进行控制,如图2所示。(1)自动控制火灾报警控制器接到感烟探测器报警信号后,通过控制模块对探测器所在防烟分区内的排烟口(阀)进行开启排烟,实现自动控制。(2)手动控制排烟阀应由消防联动控制器控制其工作状态,规范中并没有要求对排烟口(阀)的进行手动多线控制。在实际工程中,大都是通过总线控制模块的“软”控制实现消防联动控制器对排烟口(阀)的一对一控制。(3)现场手柄控制通过现场排烟口(阀)上的手柄打开排烟口(阀)。发生火灾时,一旦自动控制和手动控制失效,消防人员或火灾疏散人员只有到现场手动才能打开排烟阀,不然,排烟系统就会失去作用。
2.排烟口(阀)控制的分析
排烟口(阀)3种控制方式中,自动控制、手动控制这两种控制方式环节多,所涉及到的探测器、报警回路、控制模块、报警控制器、电源和控制程序等任一环节出现故障,排烟口(阀)不能动作开启,所以说这两种控制方式可靠性不高。对到现场去通过手柄打开排烟口(阀),考虑到大空间区域排烟口(阀)所处位置高,必须借助梯子等工具,并能熟练操作。火灾时,人们都比较惊恐,烟雾之中去找到排烟口(阀)并手动打开,一般人员是办不到的。综合来说,现场手柄控制可靠性也不高。
三、机械排烟系统联动控制的可靠性设计
通过以上对排烟风机和排烟口(阀)的控制分析可以看出,由于对排烟风机的控制采用了多重冗余,在火灾时能得到可靠的控制,控制的可靠性高,而对排烟口(阀)的控制可靠性不高。排烟口(阀)控制的低可靠性影响了机械排烟系统正常运行。在大空间建筑,要保证机械排烟系统具有高可靠性,不但要求对排烟口(阀)和排烟风机的控制具有高可靠性,还要求排烟口(阀)与排烟风机的联动控制也必须具有高的可靠性。可见,提高排烟口(阀)控制的可靠性以及提高排烟口(阀)与排烟风机联动控制的可靠性是保证大空间建筑机械排烟系统具有高可靠性的关键。
1.工程实例介绍
该工程为某商贸城,地上5层,地下1层,总建筑高度26m,建筑面积为12万m2。该商贸城每层划分为5个防火分区,每个防火分区又划分为若干个防烟分区。如第一层第一防火分区面积有3700m2,划分为14个防烟分区。在每个防烟分区安装一个排烟口,在排烟管道上共安装有4台排烟防火阀。每层防火分区的排烟管道通过排烟井与屋顶的排烟风机相连通。第一防火分区屋顶排烟风机风量:40000m3/h;全压:690Pa;功率:11kW;转速:1450r/min。该商贸城共使用消防高温排烟轴流风机17台,风量:12000~40000m3/h;全压:512~690Pa;功率:4~11kW;转速:1450r/min。双速消防高温排烟轴流风机9台,风量:12518(18908)~36845(55651)m3/h;全压:302(690)~416(740)Pa;功率:6.5(8)~13(16)kW;转速:960(1450)r/min。
2.排烟口(阀)控制的可靠性设计
大空间建筑排烟口(阀)控制的可靠性低,在我国是一个普遍存在的问题,并没有引起足够的重视,实际上潜藏着重大的安全隐患。为了提高该商贸城排烟口(阀)控制的可靠性,采取了以下措施:1)增加消防控制室对大空间区域的排烟口(阀)手动多线控制。排烟口若采用多线联动控制,固然可以提高其控制的可靠性,但是由于一般建筑内排烟口(阀)多,会使联动控制线过多,消防联动控制器太过复杂。考虑到大空间区域排烟口(阀)的重要性,所处位置高,操作不便,且数量并不太多,把手动多线控制只限在该商贸城大空间区域内的排烟口(阀)即可。2)增加现场电气控制按钮实现手动控制。在该商贸城大空间区域排烟口(阀)附近的墙或柱上,距地高为1.5m处增加排烟口(阀)一对一的电气控制按钮。这样就能很好地解决大空间区域排烟口(阀)位置高,不便操作这一难题。3)采用远程起动机械控制装置。将该商贸城大空间区域排烟口(阀)远距离手动开启装置设在附近的墙或柱上,人们通过操作机械装置实现对排烟口(阀)的手动控制。这样一旦电气控制失效,人们能很方便地通过机械方式开启大空间区域的排烟口(阀)。4)规范中要求排烟阀可采用接力控制方式开启,不宜多于5个,并应由最后动作的排烟阀发送动作信号。采用接力控制方式开启的缺点是:一旦其中一个不能开启,信号就不能传递下去,后面的排烟阀也就不能开启。所以,对该商贸城大空间区域采用了一个控制模块对应一个排烟口(阀)的控制方式,用以提高对排烟口(阀)控制的可靠性。改进后的该商贸城大空间区域排烟口(阀)采用了多重冗余控制,具有很高的可靠性,控制图如图3所示。
3.联动控制可靠性设计
排烟风机与排烟口(阀)联动控制大多都是采用“软”联锁控制来实现排烟口(阀)开启、排烟风机起动这一规范要求。要提高大空间建筑排烟口(阀)与排烟风机联动控制的可靠性,仅有“软”联锁控制是不够的,必须增加“硬”联锁控制这一方式。在该商贸城,增加了大空间区域排烟口(阀)及排烟防火阀对排烟风机的多线“硬”联锁控制。通过排烟口(阀)上的动作触点,直接对排烟风机的控制设备进行多线直接控制,实现打开排烟口(阀),直接联锁起动排烟风机;或关闭排烟防火阀,直接连锁停止排烟风机,避免了排烟口(阀)及排烟防火阀对排烟风机“软”联锁控制的不足。图4所示为该商贸城的大空间区域排烟风机联动控制图,具有很高的可靠性。
四、结束语
关键词:风量计算;通风方式;防火设置
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
引言
伴随着我国的现代社会经济与科技的不断的发展与进步,我国对建筑消防的安全也越来越重视,然而依据我国的相关规定要求,高层建筑的防空地下室,平时用作地下汽车库,其防火设计应按有关规定执行。而高层建筑下的防空地下室,其战时功能大部分为二等人员掩蔽所。而设置机械排烟系统的地下汽车库,其每个防烟分区的建筑面积不宜大于2000m2,且防烟分区不得跨越防火分区。因此,平时通风排烟系统划分完全可以跟建筑防烟分区来结合考虑,这样既有利于通风系统兼作排烟系统,又可以保证通风排烟风管按防护单元设置成独立系统,不会出现通风排烟风管跨越防护单元现象。
1 风量的计算
1)排风量
按照我国相关规定“地下汽车库宜设置独立的送风、排风系统。其风量应按允许的废气标准量计算,且换气次数每小时不应小于6次,……”及如果地下汽车库为单层停放,其排风量可按气次数6次/h计算,当层高小于3m时,按实际高度计算换气体积;当层高≥3m时,按3m高度计算换气体积。如果地下汽车库汽车全部或部分为双层停放时,则按每辆车所需排风量计算。如商业建筑等汽车出入频率较大时,可取每辆500m3/h;汽车出入频率一般时,可取每辆400m3/h;住宅建筑等汽车出入频率较小时,可取每辆300m3/h。
2)排风量
按照规定“排烟风机的排烟量应按换气次数不小于6次/h计算确定。”而此时地下汽车库计算换气体积时无论层高多少均应以实际层高计算换气体积。
3)送风量
为防止地下汽车库废气溢出,车库内必须保持负压。因此,送风量应小于排风量。除地下一层汽车库设置机械排风(烟)系统的防火分区有直接通向室外的汽车疏散出口,可采用汽车坡道口作为自然送(补)风口外,其余均应设置送(补)风系统。当送(补)风通路的空气阻力不大于50Pa时,可采用自然送(补)风方式,否则应采用机械送(补)风方式。机械送风量一般按5次/h计算,并不应小于机械排烟量的50%,且一般不宜大于排烟量的80%。
2 地下汽车库通风方式
平时通风采用均匀排风,即地下汽车库均匀设置排风管及排风口,平时排风用,火灾时兼作排烟风管及排烟口,此通风方式比均匀,集中排风效果会好。但是排风口能否与排烟口一并设置呢?由于烟气密度较小,排烟口应布置在车库上方,这一点没有异议。但平时的排风情况如何呢?过去通常的说法是:汽车排出的一些有害物比空气轻,另一些有害物比空气重,所以排风口在车库的上部和下部均应布置,且宜从上部排出风量的1/3,而从下部排出2/3,其根据是现行《汽规》第6.3.5条。但是只要认真考虑一下就会发现,此规范的规定对于地下汽车库的排风不一定合适。
首先,汽车有害物的大部分,其中包括CO(一氧化碳)的98%~99%,CmHn(碳氢化合物)的55%~65%和NOx(氮氧化物)的98%~99%都是从尾气散发出来的,而尾气的排放温度高达500℃~550℃,这样高温的排放气流产生很大的浮力,很难设想尾气会滞留在车库下部。
其次,尚有1%~2%的CO和NOx以及25%的CmHn从曲轴箱排出,有10%~20%的CmHn从燃油系统排出,这两部分排放物虽然温度不像尾气那么高,且NOx也比空气密度大些,但应该注意往常被忽视的一点常识,那就是这些有害物是在发动机工作时才排放的,而发动机工作时汽车处于行驶状态,车库的气流随着车子进进出出处于强烈扰动与混合状态,尾气也处于汽车后部的涡流之中,很难想象排放物会沉积于车库下方。而那些停稳放好的汽车,其发动机已经关闭,没有什么有害物排出了。
再次,有实测数据可以证明,用通风换气的办法将汽车排出的CO稀释到容许浓度时,NOx和CmHn远远低于它们相应的允许浓度。也就是说,只要保证CO浓度排放达标,其他有害物即使有一些分布不均匀,也有足够的安全倍数保证将其通过排风带走。
最后,高层建筑的地下汽车库一般只为停放轿车,最多是面包车设计的。车库净高只有2.4~2.8m左右,这样的高度,上下都布置风口,既不便于施工,也无太大必要,况且有时根本没有空间允许车库下部布置风口。此外,如果进风系统采用诱导通风方式时,车库内的气流扰动及混合就更加充分,车库下部已不可能有稳定的有害物质出现。
综上所述,鉴于排放有害物的汽车属于运动中的物体,而且包含大部分有害物的尾气又是高温射流,没有理由认为有害物会稳定地停留在库区下部。因此,建议车库的日常排风全部由上方排出,即所有风口均可置于车库上部,并在支管上装设温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀,火灾排烟风管系统与日常排风风管系统即可完全合一。
3 地下汽车库风机及防火阀设置
1)如计算出排风量与排烟量相差不大或者相同时,平时排风和火灾排烟时均使用同一台高温轴流风机,压头按管路阻力定,在风机出口或者风机房出口处设置280℃防火阀,当烟温达280℃时,通过风机入口或者风机房入口280℃防火阀关闭联动风机停止运行。
2)如计算出排风量与排烟量有较大差异时,排风排烟风机可选择一台双速高温轴流风机,平时为低速运行、火灾时高速运行。在风机出口或者风机房出口处设置280℃防火阀,当烟温达280℃时,通过风机出口或者风机房出口280℃防火阀关闭联动风机停止运行。此时消防控制室应能联动控制双速风机的联动转换。双速风机的风量及风压均需要满足排风及排烟系统时的要求。
3)如计算出排风量与排烟量有较大差异时,且双速风机的风量及风压不能满足排风及排烟系统时的要求,此时可采用两台风机,平时排风时开启一台低噪混流风机,火灾时排烟则开启另外一台高温轴流风机。在排风机出口处设置70℃防火阀,在排烟机出口处设置280℃防火阀;火灾时关闭排风机出口处设置的70℃防火阀及排风机,联动开启排烟风机及排烟机出口处设置的280℃防火阀,当烟温达280℃时,通过排烟风机出口280℃防火阀关闭联动排烟风机停止运行。由于平时仅开启一台排风机,另一台排烟风机停止运行,应在每台风机前管路上设止回阀,以免短路。此时消防控制室应能联动控制两台风机的联动转换。
4)地下汽车库机械进风系统的送(补)风机可选低噪轴流风机或者高温轴流风机,此时送(补)风机入口设置70℃防火阀还是280℃防火阀呢?规范中并无明确规定。笔者认为具体设置哪种防火阀,要看是否当时设置了送(补)风机房。
如果当时设置了送风机房,该机房应采用耐火极限不小于2.00h的隔墙和耐火极限不小于1.50h的楼板与其他部位隔开。此时送(补)风机与着火区是隔开的,此时送(补)风机房入口处设置70℃防火阀即可,由于补风管内送入低温的新风,防火阀不会很快熔断,不影响排烟使用,只有在排烟风机前的280℃防火阀熔断后,补风系统才能联锁停机。
关键词:恒定流连续方程伯诺利方程压力损失联动关系
中图分类号:TV133.1文献标识码: A 文章编号:
根据有关资料显示,火灾中有75-80%的人吸入大量有毒烟雾,窒息而死,或者被烟熏昏后被活活烧死。因此,如能充分发挥防排烟系统在火灾时的作用,将使人员伤亡减少75%左右,这可是一个触目的数字。
如何才能使该系统更有效地发挥作用呢?必须从设计、安装和使用三方面着手。
设计
在我们的检测中,常常发现部分正压送风口或部分排烟口处的风速为0,严重影响了送风及排烟系统的效果。产生这种现象的原因,除了部分安装原因外,设计上是否合理,也是一个值得探讨的问题。据了解,为数不少的设计人员只是简单的根据规范规定正压送风量适当考虑漏风系数确定的风机的风量而选定风机,而忽略了风机风压(全压)对系统的影响,这种设计思路有较大的不足之处。下面就以竖井送风为例阐述个人观点。
正压送风系统
由于在送风过程中,空气的压强变化较小(远小于一个大气压),因此其密度的变化可忽略不计,而且,其系统漏风量远远小于风机风量,所以输送介质可视为不可压缩的恒定流。设计时可利用伯诺利方程、连续方程来求解:
即Z1+P1/γ1+V12/2g=Z2+P2/γ2 +V22/2g+hω………①
Qi+1+F=Qi+qi………②
由于空气重量产生的位能很小,故可忽略不计,即
Z1= Z2=0
因此方程①演变为:
P1/γ1+V12/2g=P2/γ2 +V22/2g+hω ………③
利用离风机最远处的风口所需的风量和风压,逐步计算出风口的风量及风压,从而选定风机。
楼梯间常开风口的竖井送风
由于每一个风口都处于开启状态,故风机的风量每经过一个风口,风量就减少一部分,但同时它又遵循连续性原理,即每一个节点流量为0,因此这类问题可利用树状管路的计算方法,从管道最末端的支点起,逆流向上,逐步向干管起点计算,具体步骤如下:
根据所需的流量以及允许的流速,按公式W=Q/V允,计算出风口的截面积,选用合理的风口以及二支点间管井的面积。
根据选定的管径,逐步计算出整个管网压力损失,同时考虑消防对风压的要求,即楼梯间末端风口除克服自垂风口风叶自重外,仍保留50Pa的风压,计算出风机的全压。
根据连续性方程确定风机风量,从而选定标准风机。
对选定的风机进行校核计算,不得使任何一风口风速大于7m/s的要求。
从以上计算过程不难发现:①送风井管道截面积以及风口面积在同一系统中并非一成不变的,显然,有此设计人员并未按照流体动力学的能量方程和连续方程进行求解。②设计人员仅对送风井的外型尺寸进行了设计,而并未对竖井内壁的装饰作出明确的要求,这样可能使计算出来的压头损失与实际压头损失产生一定的偏差,导致正压送风系统不能发挥应有的作用。
二、安装
根据检测经验发现.安装应注意如下问题:
1.不论是传统的设计方法,还是新的设计思路,都寄托在恒定流基础上,因此,尽可能地减少漏风量。
2.尽可能降低风管内壁的粗糙度,以减少管路损失,保证最末端出口压力符合消防规范。
3.风机的风量是由厂家在测试台上试验数据,而现场情况与测试台有较大的区别,最大的一点就是前、后直管段问题。试验要求风机前后直管段为5一10倍的直径,因此安装时应注意。如环境或工程条件允尽可能保证定的直管段。否则,系统实际风量不可能达到风机的额定风量。
4.仔细阅读安装说时书,正确安装。在铁路医院就发生了不该了生的事。本工程选用了上海金山风机,这种风机入口安装有一个流线型导流筒,而安装单位把它安装在风机出口处,使系统风量大大减小。
5.保证新风机入口的可靠性,要杜绝从排烟风机排出的烟雾成为正压送风机的新风风源。严重危及人员疏散的安全。
三、使用
1.对用户而言,最棘手的就是风阀的质量问题。目前许多厂商偏面追求降低成本,提高利润,使得风阀的可靠性多年来没有明显的突破。该打开的打不开,该关的关不上,使系统失去其应有的作用。
2.联动关系,这是一个比较容易,但许多工程都未解决的问题。若要使系统可靠的运行,风机必须有两种联动信号。①烟感或火灾确认信号。②风阀开启信号,而许多工程仅由风阀开启作为风机的启动
信号。这是一个危险信号!一旦风阀未完全打开微动开关不闭合,风机就无法启动。此时的竖井不但不能送风,反而成为拔火的通道,成为火灾的帮凶。华联友谊、禄口机场都曾被此所困扰。为了使风机可靠地动作,设计者应在有关图纸上注明其联动关系。以便安装、调试单位可以“按图施工”。防止各施工单位“各显其能”,凭个人对规范的理解去编制联动关系。
【关键词】自然排烟;机械防排烟系统
1 引言
将火灾产生的大量烟气及时予以排除以及阻止烟气向防烟分区以外扩散,以确保人员的顺利疏散及为消防队员创造有利扑救条件,这是高层民用建筑内设置防排烟系统的目的。为能达到以上目的,我们在设计、施工中,须在高层民用建筑内,在无自然排烟条件或因超过规范规定高度而不能设置自然排烟的防烟楼梯间及前室、消防电梯前室或合用前室、封闭楼梯间、避难层(间)等场所设置的机械防烟设施,地下室、内走道、中庭、无窗或设有固定窗房间等部位设置机械排烟设施,靠外墙且在规范规定限高以内的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室设置排烟窗自然排烟设施和防烟分区之间的设置挡烟垂壁挡烟设施等。这些防排烟设施在高层民用建筑中构成了保障人民生命财产安全不可缺少的消防安全系统的器官,其重要性也就不言而喻。但由于部分设计、施工人员和运行管理人员对防排烟系统的原理及构成,对系统中设施的结构、作用、性能缺乏了解,对国家规范标准理解不透彻,往往导致在设计、施工以致于运行管理中出现防排烟系统设施配置被忽略或有配置而功能不全的现象。
2 防排烟系统在设计、施工和运行管理中存在的问题
笔者从多年的高层民用建筑的消防报建、消防验收、消防项目的施工管理和消防系统维护的实践经验中发现了以下主要问题:
2.1 自然排烟设施无法满足排烟要求
自然排烟方式有两种:一种是利用建筑的阳台、凹廊或在外墙上设置便于开启的外窗或排烟窗进行无组织的自然排烟;另一种是竖井排烟。第一种方式由于:不需要专门的排烟设备,火灾时不受电源中断的影响,构造简单、经济,平时可兼作平时换气用等原因,深受建筑设计师和暖通设计师的青睐!其中,运用第一种方式中“在外墙上设置便于开启的外窗或排烟窗”作自然排烟方式最为普遍,在设计、施工中存在的问题也最为突出:
2.1.1 在应防烟的场所设计了自然排烟
一些暖通工程设计者,在进行高层民用建筑防排烟工程设计时,一遇到有靠近外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室或合用前室的工程,就会不加思考地在外墙上设置足够面积足够数量的可开启的外窗或排烟窗来进行防排烟设计。结果,一些超高层或超限高层民用建筑工程图纸设计完成,在经审图中心或消防监督部门图纸审查后,被打回重新设计。究其原因很简单:按《高规》第8.2.1条和其条文说明,建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室因自然排烟受到自然条件,建筑本身热压、密闭性等因素的影响而缺乏保证而不能采用,而应用机械防烟系统进行防烟。
2.1.2 排烟窗的设置不合要求
按《高规》第8.2.4条:排烟窗宜设置在上方,并应有方便开启的装置。而目前有相当数量的自然排烟窗不是设置在自然排烟效果明显的墙的上部,而是下部,距顶板、吊顶的距离较大,不利于自然排烟。有些排烟窗虽设于墙的上部,但安装高度较高,开启困难,却没安装方便开启的操作装置,不利火灾情况下排烟窗的开启。
2.1.3 排烟窗的开窗面积达不到规范要求
《高规》第8.2.2条中对采用自然排烟部位的开窗面积均有明确规定,但由于部分设计人员未按规范要求进行认真计算来设计或计算时没有考虑百叶窗无效面积的影响,或将固定窗的面积计算在排烟窗面积之内,导致部分工程排烟窗面积达不到规范要求,直接影响排烟效果。
2.2 机械防排烟设施达不到防排烟的要求
在一些实际工程中,正压送风系统的余压值达不到规范要求,开启门洞处的风速近似于零,排烟口的风量、风速接近于零的现象相当普遍,造成这些现象的原因比较复杂,主要有以下几个方面:
2.2.1 风机选型不当
风量计算方法错误,导致排烟风机选型偏小。《高规》第8.4.2条对排烟风机风量计算作了明确规定:担负一个防烟分区排烟时,应按该防烟分区面积每m2不小于60 m3/h计算,担负两个或两个以上防烟分区排烟时,应按最大防烟分区面积每m2不小于120 m3/h计算。请注意,在一个系统担负两个或多个防烟分区时,选择排烟风机的风量,并不是指防烟分区排烟风量加大一倍(对每个防烟分区的排烟风量仍然按防烟分区面积每m2不小于60 m3/h计算),而是当排烟风机不论是水平方向或垂直方向担负两个或两个以上防烟分区排烟时,只按最大防烟分区排烟面积每m2不小于120 m3/h计算来确定排烟风机的风量。
直接按《高规》风量表选取送风机风量值,导致正压送风机选型偏小。有的设计者在风机选型时,不根据工程的实际情况进行认真的计算校核,而是直接按《高规》风量表的最大风量值选作正压送风机的送风量,由于各部位每层可开启的门的数量、门洞大小和漏风情况比《高规》规定的要大,造成选用的风机风量、风压偏小,不能满足要求。因而,《高规》第8.3.2条规定,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,或按规范中的送风量选用表格查表确定。当计算值和在送风量表中查出风量的不一致时,应按两者中较大值确定。
2.2.2 风道设计不合理,施工质量差
风道截面尺寸设计狭长或太小。在一些工程中,土建设计师们从节约建筑空间和配合建筑平面美观考虑,想方设法地压缩防排烟风井截面尺寸或允许水暖管道占用部分位置,而暖通设计师却不主动积极地与其沟通,争取应有的空间,导致风井的长宽比太大或净截面面积太小,使竖井内的实际风速太高,阻力太大,从而造成防排烟风机送排风量不足,送风口、排烟口的风速、风量达不到规范要求。最后折中的解决办法:拆除风井间墙,在井内加装镀锌钢板风管,以减少风阻,才有可能达到设计和规范要求。
风管竖井施工质量差,漏风严重。有相当多的工程中,通风竖井内壁未作粉刷或粉刷马虎。而竖井的外侧往往就在电梯或楼梯前室边上,这些部位的墙面一般用大理石或墙砖做干挂装饰的比较多,大理石或墙砖与墙面间是不进行灌浆密实的,造成了井道的内外壁都未粉刷或粉刷不密实,造成砖砌缝间有很多细缝,导致漏风严重。同时,由于内壁未作粉刷或粉刷不到位,其表面极其粗糙,粗糙度往往高于设计期望值,使送风和排烟机的压头损失过大,实际送风量较设计送风量小了许多,送风口、排烟口的风速、风量达不到规范要求。为保证竖井施工质量,我们要求在对其内壁施工时,需使用水泥细砂浆,随主体建筑施工时逐层进行抹灰。
2.2.3 系统设计重复或缺失
机械加压送风系统与自然排烟设施重复设置。按《高规》规定,建筑高度超过50米的一类公共建筑和建筑高度超过100米的居住建筑的靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室需设机械防烟设施。而有的工程在以上部位既设置机械加压送风防烟又采用了自然排烟,导致火灾情况下,机械加压送风系统与自然排烟窗同时开启时,机械加压送风系统送出的新风部分从排烟窗洞处流出,使需防烟的部位无法达到规范规定的正压值或开启门洞无法达到规定的风速,达不到防烟效果。
防烟分区不按规范要求设置挡烟设施。有相当一部分工程,尤其是大型商场设置机械排烟的部位未按规范要求在吊顶下设置挡烟垂壁,有的地下室虽然采用建筑的梁作挡烟设施,但排烟系统的排烟口未按规范要求设在顶棚或靠近顶棚的墙面上,而是设在梁的下面。
裙房的前室或合用前室应设而未设防烟系统。带裙房的高层民用建筑防烟楼梯间及前室,消防电梯间前室或合用前室,当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟,裙房部分不具备自然排烟条件时,其前室或合用前室未按规范要求设置正压送风系统。
超过20米的内走道应设而未设排烟系统。超过20米无自然排烟的内走道,有的设计人员因与其相连的防烟楼梯间前室有自然排烟,认为其具备自然排烟的条件,未按规范要求设置机械排烟设施。
2.2.4 设施缺乏日常维护保养
电动风阀阀体内沉积物多,机械部件有生锈迹象,手动启闭不灵活,关闭后密封性能差,电动打开有卡死现象,这是平时缺乏日常维修保养所致。防排烟风机停用时间过长后重新开机,发现风机温度、振动、噪音不正常现象,究其原因是因为风机内部积灰、叶轮积灰垢、油不足或油不干净。笔者建议,防排烟设施特别是带电气控制的设施需定期检查和清理,对机械部件加注油、脂更换油(脂)等,并每个月或每个季度联动运行一次。
2.3 防排烟电气控制系统中出现的问题
2.3.1 联动电源设计容量不足
笔者从多个工程的消防联动测试时发现:工程完成时测试没有一点问题,但过了几个月再测试时,有消防警铃响声不清脆,电动风阀不能全开启的情况。究其原因是因为电流强度不够。产生这种现象是由于电动风阀阀体动作机构本身的原因,如阀杆转动不灵活,阀杆生锈,接触不良等等,实际动作电流(经测定大多数电动风阀的动作电流大约为1A)往往高于额定值(市场上大多数型号的电动风阀,一般标明其动作额定电压为24VDC,额定电流为0.7A,极少数产品为0.5A)。而设计人员一般按照额定电流为0.7A进行设计,利用火灾报警主机本身提供的电流去控制电动风阀动作,所以出现电动风阀不能开启情况。这种情况对电气设计和安装人员提出了新的要求,应该根据实际电流大小选择控制电动风阀动作的电源容量,并要考虑线路损耗、警铃和控制风机、水泵等设备动作的继电器等所需的电流,同时考虑时间长了线损增大、机械设备部件会有灰尘和锈蚀等活动阻力增大等的影响而要预留一些裕量。笔者建议,为减少各种影响,最好在工程的垂直方向分段设置二三台消防联动电源,以降低线损的影响,力求负荷均匀,满足2~3处同时报警时所需电源要求。
2.3.2 风机配用电源不匹配或风机反转
施工单位多,工种分配过于细致,互相之间缺乏沟通,造成配电箱的配置不适合风机,风机无法启动和启动时跳闸,无法正常工作。有的工程在消防检测时采用临时供电,检测过程中风机运转正常,但在正式电源安装完毕后,第二次进行检测时,风机反转。这完全是正式电源和临时电源相序不同,未进行相序调整的原因。为减少无谓的失误,参建单位各方须做到多沟通多协调,发现问题应相互提醒,立即解决。
3 处理办法
针对上述存在的问题,我认为我们应从以下几个方面予以加强:
3.1 防排烟系统的从业者应加强对有关设计施工规范的学习和研究,坚持理论联系实际,不断提高自我的技术水平。
3.2 积极参加防排烟系统设计施工及维修保养方面的培训。吸取有关专家的经验和教训,不断完善自我。
3.3 专业技术人员应争取条件积极参与消防联动测试和消防演练等实操活动,有助于丰富自我的工程实践经验,提高自身的技术修养。
3.4 切实落实防排烟设施的施工由消防设施施工单位承担、维修保养由消防设施维保施工单位承担的制度。
3.5 消防部门应加强对防排烟设施设计施工人员的业务指导和培训工作,并应加强工程设计审核、施工监督检查、竣工验收中防排烟系统的监督。
4 结束语
防排烟系统的从业者唯有加强加深对防排烟系统的设计、施工和维护管理的理论学习,在工程实践中不断完善,加强设施的日常维护,才能保证每个建筑项目的防排烟设施配置齐全、功能完善,才能真正发挥其防火减灾的作用。
参考文献
【关键词】防排烟系统;自然排烟;正压送风;机械排烟
1.高层防排烟系统可能出现的问题
1.1自然排烟设施不能达到排烟要求
自然排烟是一种建造经济、设置简单、容易操作、维护也十分方便的排烟系统。但是,一些使用自然排烟系统的工程在设计、施工过程中不能按规范进行,导致了工程完工之后,所建设的自然排烟设施并不能达到要求或不根本具备排烟作用,具体表现在:
1.1.1自然排烟窗的位置设置不当
从排烟的效果考方面虑,排烟窗应该设置在尽量靠近屋墙上部的位置。但是,现在在相当数量的工程中,可能是出于外墙美观,甚至仅仅为了工程建设的方便,自然排烟窗并不是设置在墙上部的,而设置在了中部甚至下部,距顶板的距离较大,非常不利于自然排烟。
1.1.2自然排烟窗的开窗面积不符合规范
《高规》对采用自然排烟部位的开窗面积均有明确的规定,但由于部分设计人员未按规范要求进行认真计算,或将固定窗的面积计算在排烟窗面积之内,导致部分工程排烟窗面积达不到规范要求,直接影响排烟效果。
1.1.3排烟窗的安装高度较高或者缺少便于开启的装置
按相关规范要求,排烟窗的开启装置应该以便利和快速为设计基准。但在一些建筑的设计中,排烟窗的设置高度较高、开启困难,有的甚至变为固定窗完全无法打开,这一点相当不利于火灾情况下使用者的自救。
1.2机械防烟设施的设置问题
在机械防烟设施方面,设计和建造时容易出现送风道截面尺寸过小,送风口尺寸、正压送风系统余压值达不到规范要求的现象,这些现象会直接导致送风口实际送风量严重不足,开启门洞处风速近似于零的情况,造成这个问题的原因相对复杂,包括:
1.2.1风机选型不当
按规范要求,防烟楼梯间及前室、消防电梯前室及合用前室的机械加压送风量应由计算确定,当计算值和规范规定的值不一致时,应取两者中较大值。有少数设计者因忽略这一点而直接按规范给定的值确定送风量,就有可能会导致所选用的风机风量偏小,不能满足要求。
1.2.2送风道设计阻力打导致风压损失
在实际工程验收时,有时会发现发现送风口尺寸以及所选用的风机风量和风压均能满足设计规定,但送风口实测风速却很小,或是离风机较近的风速很大,但稍远一些的风口却没有风现象,这种情况显然是难以满足设计要求的。究其原因,一般都是由于送风竖井的施工达不到标准,漏风严重所导致的。
1.2.3重复设置自然排烟系统与正压送风系统
对于建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过l00m的居住建筑,按《高规》要求,应设置机械加压送风系统,有的工程在上述部位同时又采用了自然排烟,导致火灾情况下,机械加压送风系统与自然排烟窗同时开启时,防烟楼梯间难以形成正压,达不到防烟效果。
1.2.4未设置合用正压送风系统的压差调节装置
按规范要求,机械加压送风的防烟楼梯间和合用前室,宜分别独立设置送风系统,当必须共用一个系统时,应在通向合用前室的支风管上设置压差自动调节装置。目前很多工程的合用正压送风系统没有设计压差调节装置,无法满足楼梯间的余压值高于前室的要求。
2.防排烟风机的配电不符合规范要求
2.1风机的供配电达不到高层民用建筑负荷级别要求
防排烟风机属于消防设备,其供电应为一、二级用电负荷。但实际工程中有的供电线路不是接自消防电源,而是引自普通配电箱,有的设计采用单回路配电线路,有的设计未设末端电源自动切换装置,上述供配电均达不到一、二级用电负荷要求的专用双电源回路且设末端自动切换装置的规定。
2.2配电线路的敷设安装不符合要求
按规定,排烟风机、正压送风机的配电线路应采用耐火或阻燃电缆、导线在封闭式防火电缆桥架及封闭式防火金属线槽内或穿焊接钢管敷设,暗敷时应敷设在混凝土内且保护层厚度不小于30mm,明敷时金属线槽、金属管均应涂防火涂料保护。但检查中发现有的施工班组因交底不到位,随意地将防排烟风机配电线路穿PVC塑料管,或在吊顶内敷设时虽然穿金属管但未涂刷防火涂料,并存在用普通电缆线取代耐火、阻燃电缆线现象,难以满足线路的防火性能和应急用电的需求。
2.3防烟分区无挡烟设施或设施不符合要求
现在有相当一部分工程,设置的机械排烟的部位没有按规范要求在吊顶下设置挡烟垂壁,尤其是二次装修时,有的甚至将原有的垂壁打掉。一些地下车库虽然采用了建筑的梁充当挡烟设施,但是排烟口却均在梁下安装,这时梁就起不了挡烟垂壁的作用。
2.4防排烟系统失效
一般说来,防排烟系统仅是火灾时使用,平时除了例行的定期检查外,系统基本上是不运行的。参照达尔文“用进废退”理论,合格的系统如果长期闲置,也有可能由于人为因素:如产品制造局限,防排烟阀门易熔片脱落;维护管理不当,传动机构锈蚀,控制系统失灵无法响应动作等等。平时未被发现的隐患,在火灾发生的关健时刻往往引起运行故障,使得系统不仅不能起到控制烟气、帮助扑救和人员疏散的作用,反而使系统的风道成为烟火蔓延的“走廊”。
3.解决上述问题的对策
3.1从职能部门监督管理方面抓落实
首先,消防监督部门加强防排烟系统工程的设计审核与竣工验收监督工作。其次,明确建筑工程项目中的防排烟系统,必须由具有消防工程施工资质的工程公司来安装施工。
3.2从功能划分上,强调防排烟设施的重要性
所谓“消防防排烟系统”,就是一个包括排烟风机、送风风机、风管或风井、各种排烟防火阀门、风口以及联动系统等设施,直接受消控中心控制的、具有独特功能的、与生活通风和空调系统完全分开的系统。只有把它作为一个独立的消防系统,与“自动报警系统”、“水灭火系统”、“气体灭火系统”等平行分列在一起,才能促进人们在消防工程实践中重视它、完善它,而不至于把它忽略。
3.3从设计环节开始严格执行规范
设计是保证建筑质量的基础,规范的设计才能杜绝或减少防排烟系统的先天隐患。建议在条件允许的情况下,按国家规范要求对防排烟系统进行单独设计、制图,并冠以“消防防排烟”施工图图名。因为按照《高层民用建筑设计防火规范》中的规定,防排烟系统不宜与空调系统兼用,所以建议开发商不要片面追求节省资金,而要明确防排烟工程的消防工程属性,提醒参建人员防排烟系统属于消防工程施工图范围。
3.4从施工环节加强工程中监督检查
对于防排烟系统来说,在建设前,其主要材料、构配件和设备在安装之前要先进行现场验收,以确定如防火阀和排烟阀这一类的设施符合相关的消防产品标准,而涉及隐蔽工程的,要在在工程隐蔽前,经监理人员验收及认可签证后方得执行隐蔽。另一方面,防排烟系统建成之后,要进行联合试运行,发现问题及时调试,直至其符合设计与消防的规定,在条件允许的情况下,最好能够进行模拟状态下安全区正压变化测定及烟雾扩散试验等,直观地对系统的整体质量加以检验和验证。
近年来,高层建筑火灾事故呈明显上升趋势,群死群伤事故时有发生,给国家和人民生命财产造成了极大的损失。在各类火灾事故中,绝大部分的人员伤亡都是因烟气窒息、中毒,不能安全疏散所致。如何才能做到火灾发生时及时排除烟气并有效防止烟气进入安全疏散通道,保证人员在较好的能见度下进行安全疏散,同时使消防人员更有效的开展灭火救援工作,最大限度地减少高层民用建筑火灾事故中的人员伤亡,科学地进行防排烟设计、施工、管理尤为重要。当前,由于部分设计、施工人员对国家规范标准理解不够透彻、全面,导致在疏散走道、疏散楼梯间、前室、合用前室、避难层等人员疏散场所的防烟设计、施工上存在一些缺陷,导致工程在设计、施工中存在一些明显的火灾隐患。在此,笔者谈谈当前高层建筑防排烟系统中存在的一些问题,并提出相关建议。
1 高层建筑防排烟设计存在的问题及分析
1.1防排烟风机的配电不相符合规范
(1)风机的供配电达不到高层民用建筑负荷级别要求。有的供电线路不是接自消防电源,而是接至楼层照明配电箱,有的设计采用单回路配电线路,有的设计未设末端电源自动切换装置,均达不到一、二级供电负荷要求的专用双回路,设末端自动切换装置的规定;
(2)防烟楼梯间与防烟前室共用正压送风系统的设计有缺漏。在有的设计图纸中,当防烟楼梯间及其前室(非与消防电梯合用前室)均不具备自然排烟条件时,防烟楼梯间及前室分别设置了正压送风。根据《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第8.3.1.1条规定:不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置独立的机械加压送风的防烟设施,其不具备自然排烟条件的前室可以利用楼梯间送风的余压达到规范要求,无需再设置正压送风,从而满足经济合理要求。但实际的工程中,许多设计人员或施工人员,都忘了在楼梯与前室之间设计、安装一个余压阀,导致实际上楼梯间的风压无法进入前室,造成楼梯间的风压太大,影响到疏散,而前室只靠楼梯防火门的缝隙漏风,风压又不足的事实。
(3)明敷配电线路的安装不符合要求。有的防排烟风机的配电线路穿PVC塑料管,有的穿金属管未涂刷防火涂料,不符合穿管的防火性能要求。
1.2自然排烟设施设计施工不规范
自然排烟是一种经济、简单、易操作、维护管理方便的排烟方式,但由于部分工程在设计、施工过程中不按规范要求进行,往往导致工程完工后,自然排烟设施不具备排烟作用,分析其原因主要有以下几个方面:
(1)对自然排烟方式的限制条件不理解。由于城市用地的紧张,导致建筑高度很自然地在增长,一类高层公共建筑,超高层住宅楼随处可见。为了节省投资,一些开发商及设计人员对建筑高度超过52m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑,其防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室的防烟设施设计采用自然排烟方式,而未设置机械防烟设施。其实规范已明确规定建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室、由于受外界的自然环境影响,不应采用自然排烟方式,应按照《高规》第8.3.1条之要求设置防烟设施,才能保证建筑内部的高温烟气顺利到室外空间。
(2)自然排烟窗的开窗面积达不到规范要求。国家标准《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)对采用自然排烟部位的开窗面积均有明确规定,例如:8.2.2.5净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面积的5%。但由于部分设计人员未按规范要求执行,导致部分工程排烟窗面积达不到规范要求,直接影响自然排烟效果;
(3)不具备自然排烟条件的封闭楼梯间未采取防烟设计。《高规》第6.2.2.1条规定:封闭楼梯间当不能直接天然采光和自然通风时,应按防烟楼梯间规定设置,《高规》同时规定了防烟楼梯间的设计要求,其中《高规》第6.2.1.1条规定防烟楼梯间应在楼梯间入口处设前室、阳台或凹廊,《高规》第8.3.1.1条规定不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置机械防烟设施。而实际工程中,尤其是一些大型商场中设在中部的封闭楼梯,为节省投资,增大商场使用面积,许多未按规范设正压送风并增设前室。
1.3排烟阀安装位置错误
由于施工人员对排烟阀的作用不理解,认为与送风阀什么两样,造成排烟阀经常被很规矩地安装在墙面的正中位置。其实排烟口的设计、安装是有明确要求的,如排烟口应设在顶棚上或靠近顶棚的墙面上,且与附近安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不应小于1.5米,设在顶棚上的排烟口,距可燃构件或可燃物的距离不应小于1.0米。
1.4机械排烟量设计不合理
有的设计人员在设计防排烟系统时,由于对《高规》理解有偏差,常常会在机械
排烟量的计算和确定上存在较大误差。对于机械排烟量的计算,《高规》8.4.2条明确规定:8.4.2.1担负一个防烟分区排烟或净空高度大于6.00米的不划分防烟分区的房间时,应按每平方米面积不小于60m3/h计算(单台风机最小排烟量不应小于7200m3/h)。8.4.2.2担负两个或两个以上防烟分区排烟时,应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算。根据《高规》5.1.6条规定:每个防烟分区的建筑面积不宜超过500平方米,且防烟分区不应跨越防火分区,因此,理论上担负一个防烟分区机械排烟风机的风量不会超过500×60m3/h。然而在进行担负两个或两个以上防烟分区排烟的排烟风量设计时,很多设计人员对《高规》8.4.2.2条中的字面意思出现了理解偏差:这里的“最大防烟分区面积”其实是指“多个防烟分区中最大的一个防烟分区面积”,但字面也可以理解为“整个防烟分区的最大面积”。
2 建议
首先,对于自然排烟设施不能达到设计目的,主要是在设计时,设计人员没有严格按照规范进行设计。所以解决这一问题应加强对防排烟设施设计人员的业务指导和培训工作。各地消防部门一般对消防报警与电气、固定(自动)灭火设施专业设计施工人员的业务指导和培训工作非常重视,培训过程中往往忽略了防排烟设施设计人员,从而造成了众多的火灾隐患;第二,应落实防排烟设施的施工由消防设施施工单位承担的制度。防排烟设施是建筑自动消防设施的一个重要组成部分,按规定其施工应由消防设施施工单位承担,但目前很多项目的防排烟设施施工均是由空调专业施工单位负责安装。第三在施工中应加强对防排烟设施的监督管理,对施工工地加大抽查力度,将防排烟设施列为施工监督检查的重要内容,做到及时发现问题,指导、督促施工单位进行整改;最后,规范施工图审查,严格把关设计质量。消防监督部门的建审人员在施工图审查时,应重视对防排烟设施设计的审查,应重点对自然排烟窗的设置、开窗面积,机械防排烟设施的设置部位、风机选型、送风口排烟口的设置、防烟分区等到进行审查。