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通风管道保温计算余压监控在建筑加压送风系统中的应用?

文章来源:  发布时间::2022-01-22

从风量、风道和风口设计、防烟部件正压控制方式等角度。本文分析了加压送风系统设计中应注意的几个问题:风量的确定要合理、有依据;楼梯间风管和风口的设计应考虑均匀送风的要求,前室风口的设计保证了不同楼层前室风口开启时风机的稳定运行;每个防烟部分独立设置有加压送风支管和电动旁路泄压阀,可以实现对防烟部分正压的独立控制。

随着建筑形式、通风管道保温计算高度和通风管道保温计算功能的发展和多样化,机械加压送风系统作为消防系统中的防烟设施,被广泛应用于各种建筑,尤其是民用建筑。《建筑防火设计规范GB 50016-2006》(简称《建规》)和《高层民用建筑设计防火规范 GB 50045-95(2005 版)》(简称《高规》)对加压送风系统的位置和计算方法有详细要求。到目前为止,《建筑防火设计规范 GB 50016-2014》只定义了设置位置,未定义部分还是指《建规》或《高规》。加压送风系统的设计应满足规范要求,同时遵循安全、适用、技术先进、经济合理的原则。为此,本文探讨了加压送风系统设计中应注意的一些问题,以供参考。

不同项目,显式计算公式涉及的层数、疏散门宽度等变量不同。如果方便直接根据查表值确定加压送风量,当计算值大于查表值时,加压送风量将不满足压差或门风速的要求。

通风管道保温计算余压监控在建筑加压送风系统中的应用

在一些项目中,根据建筑的布局,只有单个前室需要加压送风。例如:案例1)地下一层商业的疏散楼梯小于地下二层及以下;2)地面前室可以自然排烟,而地下前室没有自然排烟条件,只有地下一层。此时,是否应将同时打开的门的数量视为n=2(系统服务楼层的数量& lt20楼)或n=3(系统服务楼层数20楼& lt32楼)还是n=1?如果计算值与查找表值相比太小,是否有必要直接应用查找表值作为最终值?由于规范中没有详细说明这个问题,设计人员通常基于“严格无错”的原则,将该值取为n=2或3。本文认为可以按照n=1取值,与查找表值的1/2或1/3比较后取较大的值。原因如下:

1)规范中所列的查表值是以n=2或3,同时开2或3个风口为基础计算的,即该前室的门(n=1)打开时,每个前室的送风量都能满足开门风速的要求。

通风管道保温计算余压监控在建筑加压送风系统中的应用

2)对于单个前室,独立设置增压风机,仅改变系统的设置形式,不变的是防烟部件的土建情况。如果管道的通风保温计算不分青红皂白又严格,那么门洞的风速会是规范要求的2、3倍,导致风机选型过多。当门关闭时,能漏气的缝隙仍只有一层,泄压或旁通通风量变大,导致余压阀或差压旁通管和电动阀尺寸过大,不经济。

3)同一楼层同一防火分区内土建条件相同的两个前室,如果其中一个是上述假设的情况1或情况2,而其他上下楼层在相应位置有前室,共用一套加压送风系统, 两个前室的加压送风量会严格不同:前者送风量大于后者,但后者前室门在人员疏散时的开启复杂程度高于前者,送风量相对较小且不合理。

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式中:为风口阻力系数,为风管旁通阻力系数、风口阀门阻力系数、装饰百叶阻力系数之和;f为风口面积;Pj是风道旁路处的静压;是空气密度。

对于作用于楼梯间的加压送风系统,如果管井内加压送风管道的尺寸在沿途保持不变,随着空气从沿途送风出口送出,管道内的风量会不断减少。从公式(1)可以看出,等截面风道出风口的风量随着静压的增大而一路增大,导致风量不平衡。当楼层和送风口数量较多时,尤其是到达32层且层高较大时,问题尤为突出。受风量检测手段、人员调试水平、风阀调节流量特性等因素影响。风量不平衡的问题单靠调节阀是解决不了的。为了实现均匀送风,当风口尺寸不变时,风管上各风口的静压应相等,首端风口与末端风口的动压差等于风管全长的压力损失。对于镀锌钢管等内表面光滑的管道,速度下降引起的静压恢复往往大于沿管道的阻力损失。因此,沿着导管的长度方向,截面应该朝向端部方向逐渐减小。

在作用于前室的加压送风系统中,风道的压降差随风道的总长度而变化,靠近风机的风口打开时送风量大,远离风机的风口打开时送风量小。当系统中服务楼层较多时,同一系统中风机在这两种工况下的实际送风量相差较大。比如一栋32层、3米的住宅楼,共用前室的加压送风量为22000m/h,主风道尺寸为1000 mm400 mm,远近出风口的压降差约为370 Pa。如果选择HL3-2A-8.5 A混流风机,仅200 Pa的总压变化就会改变风机的风量

从 17000 m/h 变化到 29000 mh,差别 12000 m/h 之大。由式(1)可知,在送风主管无法变径的情况下,可以通过调整风口面积实现近端与远端风口送风量的一致,等效于不同楼层风口开启时管路特性曲线差别不大,风机运行工况点可相对稳定。若忽略沿程常闭阀门漏风量对管路阻力特性的影响且风管旁通阻力系数为定值(约 2.37 左右[1),] 以风机位于系统上部为例,i 层和 i+1 层的风量比为:


定义 ΔP=Pji+1-Pji 为 i~i+1 层之间的沿程阻力损失(pm 为主管比模阻,H 为层高),可推算出 i+1 层风口的面积与 i 层风口的面积比为:

当加压送风量、i 层风口尺寸和相邻楼层风口之间的距离已知后,式(3)中 Fi、Pji 和 ΔP 均为已知量,遂可计算出 i+1 层风口尺寸。可以远端可开启风口作为基准风口逐层计算,每个风口的风量为加压送风总量的 1/2 或 1/3。当同时打开 i 和 i+1 层风口时,式(3)中的 ΔP 为 i+2~i 层的阻力损失与 i+2~i+1 层的阻力损失之差;同时打开 i、i+1 和 i+2 层风口时,式(3)中的ΔP 为 i+3~i 层的阻力损失与 i+3~i+1 层的阻力损失之差。前述例子中,当送风口百叶面积 70%,通风管道保温计算出风口面风速5 m/s 时,远端风口风管内静压约为 136 Pa,近端风口面积约是远端的54%。

在加压送风主管上设置一个受安装在防烟部位的压差传感器控制的电动旁通泄压阀门,来实现防烟部位正压控制,适用于只对一部楼梯进行加压送风,或前室进行加压送风且着火时只开1层加压送风风口的情况。对于地上地下楼梯间合用加压送风系统、剪刀楼梯间合用加压送风系统、以及着火时同时打开 2层或 3 层前室加压送风口的系统,则不适用。例如,当第2层合用前室防火门开启而第 3 层合用前室防火门关闭时,为确保第 2 层合用前室的门洞风速,需要第2层的压差传感器控制电动旁通泄压阀门往关闭的行程动作,而第3层合用前室因门未开启会出现超压现象,需要第3 层的压差传感器控制电动旁通泄压阀门往打开的行程动作,而电动旁通泄压阀门同时只能根据一个信号来动作,满足第 2 层要求的同时将不能满足第3层的要求,反之亦然,正压控制系统因顾此失彼而控制失效。不过,将此方式稍加改进,可扩展其适用范围。如图 1 所示,改进后的方式增加了加压送风支管和设置在支管旁通管上的电动旁通泄压阀门。

该方式应用于加压送风系统负担<20 层的前室时,设置 2 个加压送风支管,2i 层和 2i+1 层前室的加压送风风口分别开设在加压送风支管 1 和 2 上,2i 层和 2i+1 层前室各设一组压差传感器。i 为整数。任一支管上同时只会有一个风口开启。如图 2 所示。

该方式应用于地上地下楼梯间合用加压送风系统时,设置 2 个加压送风支管,地上地下楼梯间的加压送风风口分别开设在加压送风支管 1 和 2 上,地上地下楼梯间各一个压差传感器。如图 2 所示。

该方式应用于加压送风系统负担 20~32 层的前室时,设置 3 个加压送风支管,3i 层、3i+1 层和 3i+2 层前室的加压送风风口分别开设在加压送风支管 1、2 和 3上,3i 层、3i+1 层和 3i+2 层前室各设一组压差传感器。i 为整数。任一支管上同时只会有一个风口开启。如图3 所示。

该方式应用于剪刀楼梯间合用加压送风系统时,设置2个加压送风支管,其中一部楼梯间的加压送风风口开设在加压送风支管 1 上,另一部楼梯间的加压送风风口开设在加压送风支管 2上,剪刀楼梯的每部楼梯各设一个压差传感器。如图4 所示。

改进后的控制过程是,当任一防烟部位超压时,位于该防烟部位的压差传感器控制对应该防烟部位的加压送风支管旁通管上的电动旁通泄压阀门开启,泄除多余的风量。当该防烟部位失压时,压差传感器控制电动旁通泄压阀门关闭,确保门洞风速达标,阻挡烟气侵入。每个正压送风支管管径和其旁通管管径的计算,对应的风量是该支管负担的防烟部位的门开启和关闭时的不同风量。在设计工况下,总管路特性曲线界于防烟部位门均关闭且所有支管上的电动旁通泄压阀门全开与防烟部位门同时开启且所有支管上的电动旁通泄压阀门全关之间。这种方式既能独立控制防烟部位的正压,通风管道保温计算又可节省风机等设备投资,同时解决了余压阀不适用情况下的正压控制问题。

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5。

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》等相关标准中的功能需求。

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,线米;

与余压控制器、余压探测器、风阀执行器等配接,灵活构建大容量疏散通道余压监控系统;

本模块采用通用于86盒安装方式,水平安装孔距为60mm。探测器的工作电源为15~28VDC,请保证接线末端的电压符合工作星史论电源的范围。使用橡胶软管与低压气嘴相连,软管另一端接到低压区。(设备若安装在低压侧钙类法男实,则用橡胶软管与高压气嘴相连,软管另一端接到高压区。)

ARPM100/B3ARPM100系列余压监控器,壁挂式安装,7英寸彩屏显示,485通讯,声光报警,防护等级IP30,可连接64个余压控制器

ARPM-C余压控制器,导轨式安装,1.7英寸点阵显示屏,上行485通讯,下行二总线通讯,每个控制器可连接120个余压探测器,1路继电器输出功能,声光报警,防护等级IP30

ARPM-S/1余压探测器,采用86壳安装,采用二总线的方式供电和通讯,工作电压:DC24V,工作量程:-1000Pa-1000Pa,响应时间:1S-50S,可设置,光报警

ARPM-S/2ARPM-S/2余压探测器副面板为余压探测器附件,与探测器配套使用;通过穿墙软管与探测器连接;与探测器分别采集墙体两侧的空气压力。

ARPM-DC24V风阀执行器,工作电压:DC24V,防护等级:IP65,位置:机械指示;旋转角度:90°,功率:工作功率7W,待机功率0.5W

1)风量的确定需合理有据,不可因规范未明确而咬文嚼字一味从严,“严格”不代表“正确”。

2)楼梯间加压送风风管沿程改变管径有利均匀送风,前室加压送风口沿程改变风口面积有利于不同楼层前室加压送风风量的一致和风机运行工况的稳定。

3)采用每个防烟部位独立设置加压送风支管和电动旁通泄压阀门的方式,可以满足合用加压送风系统、独立控制正压的要求。

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