作者：福建省建筑設(shè)計研究院 況原忠 郭筱瑩
摘要：本文結(jié)合實際工程，通過計算分析某商場空調(diào)通風(fēng)風(fēng)量及排煙風(fēng)量，合理布置空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)，探尋各系統(tǒng)相互共用的可能性，從而減少空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)及防排煙系統(tǒng)的安裝空間，最后探討空調(diào)通風(fēng)與排煙共用系統(tǒng)的利弊及應(yīng)用場所，對共用系統(tǒng)提出控制要求。
關(guān)鍵字：排煙 防火閥 共用系統(tǒng) 控制
1 引言
大型商場建筑內(nèi)部燈光設(shè)備較多、人員密度較大，必然導(dǎo)致建筑空調(diào)冷負荷較高，且對室內(nèi)空氣品質(zhì)要求較高，因此需要進行空調(diào)通風(fēng)設(shè)計。大型商場建筑具有可燃物多、防火等級高等特點，因此在進行空調(diào)通風(fēng)設(shè)計的同時，還需進行防排煙設(shè)計。大型商場建筑中，系統(tǒng)多、機房多、管道多，為了節(jié)省建筑及吊頂空間，勢必需要考慮部分系統(tǒng)共用情況，且需要嚴格的控制方式使得空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)及防排煙系統(tǒng)合理正常運行。本文以福州市某商場為例，分析空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)與防排煙系統(tǒng)共用情況下的控制方式，并提出系統(tǒng)優(yōu)化措施。
2 工程概況
本工程位于福州地區(qū)，屬于一類高層民用公共建筑。地下共2層，均為車庫，其中地下1層部分區(qū)域為超市;地上共21層，其中1～6層為大型商業(yè)區(qū)，7～21層為辦公區(qū)。
空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)與防排煙系統(tǒng)均不跨越防火分區(qū)，為分析研究排風(fēng)與排煙共用系統(tǒng)時的控制方式，本文以地下1層超市內(nèi)的一個防火分區(qū)為例，對其空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)及防排煙系統(tǒng)進行計算分析。該防火分區(qū)建筑面積為1968m2，建筑層高為5.7m，防火分區(qū)內(nèi)主要以銷售蔬菜水果為主。
3 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計
3.1 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)福州地區(qū)氣象參數(shù)，商場需設(shè)空調(diào)系統(tǒng)，夏季制冷。本防火分區(qū)內(nèi)空調(diào)采用全空氣系統(tǒng)，新風(fēng)通過豎井從室外送至空調(diào)機房，在室內(nèi)設(shè)置一個回風(fēng)口，處理過的空氣經(jīng)送風(fēng)管送至超市各區(qū)域。本防火分區(qū)的空調(diào)負荷為425kW，新風(fēng)量為13000m3/h。選用2臺組合式空氣處理機組，其額定制冷量為223.5kW，額定送風(fēng)量為30000 m3/h，機外余壓450Pa[1]。
3.2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計
商場建筑面積較大，為在商場內(nèi)營造舒適的空氣環(huán)境，保證商場內(nèi)的空氣衛(wèi)生品質(zhì)，同時維持商場內(nèi)適當(dāng)正壓，故在給超市送新風(fēng)的同時，需設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)口均勻布置在商場各區(qū)域。經(jīng)計算本區(qū)域排風(fēng)量為11500 m3/h。選用1臺離心式排風(fēng)機，其排風(fēng)量為13000 m3/h，機外余壓600Pa[3- 4]。
4 防排煙系統(tǒng)設(shè)計
4.1 基本要求
根據(jù)GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(以下簡稱《建規(guī)》)規(guī)定，地下或半地下建筑(室)，當(dāng)總建筑面積大于200m2且經(jīng)常有人停留或可燃物較多時，應(yīng)設(shè)置機械排煙設(shè)施。本超市防火分區(qū)設(shè)置排煙系統(tǒng)[2]。
4.2 防煙分區(qū)劃分及排煙量計算
本超市設(shè)有自動滅火和自動報警系統(tǒng)，每個防火分區(qū)建筑面積不超過2000 m2，每個防煙分區(qū)的建筑面積不超過500m2。本防火分區(qū)劃分為4個防煙分區(qū)，其中最大的防煙分區(qū)建筑面積為497m2，經(jīng)計算排煙系統(tǒng)排煙量為60000m3/h，選用2臺離心式排煙機，排風(fēng)量均為33000 m3/h，機外余壓810Pa;排煙系統(tǒng)補風(fēng)量為30000m3/h[5]。
5 空調(diào)通風(fēng)與防排煙系統(tǒng)結(jié)合方式及控制要求
通過計算和分析發(fā)現(xiàn)，空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量和消防補風(fēng)量相近。在設(shè)計中，選擇空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)和消防補風(fēng)共用系統(tǒng)，其中新風(fēng)管通過電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)補風(fēng)量。
從氣流組織上考慮，排風(fēng)管路和排煙管路具有一致性，排煙風(fēng)管也可以作為排風(fēng)風(fēng)管使用，通過閥門的控制，進行平時和火災(zāi)時的切換控制調(diào)節(jié)。根據(jù)《建規(guī)》要求，主要通過閥門的控制及聯(lián)動風(fēng)機的啟停，來防止火勢進一步蔓延，按其功能及應(yīng)用場所可將閥門分為防火類、防煙類和排煙類。其中，防火類主要分為防火閥、防煙防火閥和防火調(diào)節(jié)閥;防煙類主要有加壓送風(fēng)口;排煙類主要有排煙閥、排煙防火閥及排煙口。本文同時考慮3種排煙系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計形式，主要用到的閥門有70℃防火閥、70℃電動防火閥、280℃常閉排煙防火閥、280℃排煙常開防火閥、280℃電動排煙防火閥及電動調(diào)節(jié)閥，現(xiàn)對其控制要求分析如下。
5.1 排風(fēng)與排煙系統(tǒng)分開設(shè)置
如圖1所示，通風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)分別設(shè)置獨立的風(fēng)機、風(fēng)口和風(fēng)管，通過防火閥及消防聯(lián)動系統(tǒng)對系統(tǒng)進行平時和火災(zāi)時的切換。主要控制方式為：通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管設(shè)置70℃防火閥1，平時為開啟狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)時，管道內(nèi)氣體溫度達到70℃時，防火閥1自行關(guān)閉，并通過消控中心，關(guān)閉排風(fēng)風(fēng)機①;在排煙風(fēng)機的排風(fēng)口處設(shè)置280℃常閉防火閥3，排煙管道上設(shè)置280℃常閉排煙防火閥2，平時排煙風(fēng)機②及防火閥2處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，通過火災(zāi)報警信號手動或自動打開火災(zāi)發(fā)生區(qū)的防煙分區(qū)內(nèi)的排煙閥2，開啟排煙風(fēng)機②，當(dāng)管道內(nèi)煙氣溫度達到280℃時自動關(guān)閉排煙風(fēng)機②和排煙防火閥2和防火閥3。補風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)共用風(fēng)機和管道，新風(fēng)管道尺寸根據(jù)補風(fēng)風(fēng)量設(shè)計，在平時空調(diào)通風(fēng)時開啟空調(diào)機組、送風(fēng)管道70℃防火閥5、回風(fēng)管路70℃電動防火閥4，調(diào)節(jié)新風(fēng)管道電動調(diào)節(jié)閥6至新風(fēng)設(shè)計工況;火災(zāi)時繼續(xù)開啟空調(diào)機組③及送風(fēng)管道70℃防火閥5，關(guān)閉回風(fēng)管道70℃電動防火閥4，調(diào)節(jié)新風(fēng)管道電動調(diào)節(jié)閥6至消防補風(fēng)工況。具體控制要求如表1。
通風(fēng)和排煙系統(tǒng)分開設(shè)置，可以很好解決通風(fēng)和防排煙系統(tǒng)切換問題，具有控制簡單，操作方便，通風(fēng)系統(tǒng)阻力小等特點。但由于系統(tǒng)較多，室內(nèi)風(fēng)管交叉嚴重，故影響建筑吊頂高度，降低建筑空間利用率。
5.2 排風(fēng)與排煙共用，風(fēng)管、風(fēng)口分開設(shè)置
如圖2所示，在風(fēng)機機房分別設(shè)置排風(fēng)風(fēng)機①和排煙風(fēng)機②，通過共用主風(fēng)管將風(fēng)口設(shè)置到各防煙分區(qū)，在各防煙分區(qū)分別設(shè)置排風(fēng)和排煙支管和排煙口，通過閥門切換開啟，滿足平時排風(fēng)和火災(zāi)排煙的設(shè)計要求。其主要控制要求為：平時，開啟排風(fēng)風(fēng)機①及排風(fēng)管道上電動調(diào)節(jié)閥7，排煙風(fēng)機②及排煙支管上280℃排煙防火閥關(guān)閉;火災(zāi)發(fā)生時，關(guān)閉所有排風(fēng)支管電動調(diào)節(jié)閥7，關(guān)閉排風(fēng)風(fēng)機①，同時開啟排煙風(fēng)機②、火災(zāi)發(fā)生區(qū)所在防煙分區(qū)的排煙防火閥2。消防補風(fēng)系統(tǒng)控制如4.1節(jié)所述，具體控制如表2。
排風(fēng)與排煙共用風(fēng)管、風(fēng)口分開設(shè)置，可以減少風(fēng)管用量，在一定程度上減少風(fēng)管的安裝空間，但在平時通風(fēng)和火災(zāi)排煙切換控制時，需關(guān)閉所有排風(fēng)支管防火閥，只開啟火災(zāi)發(fā)生區(qū)所在的防煙分區(qū)內(nèi)的排煙閥，具有防火閥控制數(shù)量多，排煙閥開啟區(qū)定位準確等要求，增加了在實際運行中的誤操作的危險。
5.3 排風(fēng)與排煙共用風(fēng)管和風(fēng)口
如圖3所示，系統(tǒng)中分別設(shè)置排風(fēng)風(fēng)機①和排煙風(fēng)機②，通過防火閥及電動調(diào)節(jié)閥控制，對平時和火災(zāi)時進行切換控制。其控制要求如下：平時開啟排風(fēng)風(fēng)機①、排風(fēng)管道70℃防火閥1及排風(fēng)支管280℃常開防火閥3，排風(fēng)口尺寸根據(jù)排煙量設(shè)計，通過調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥7開度，使各排風(fēng)口的排風(fēng)風(fēng)量達到設(shè)計要求;火災(zāi)時，關(guān)閉排風(fēng)風(fēng)機①及防火閥1，開啟排煙風(fēng)機2及280℃排煙防火閥2，火災(zāi)處防煙分區(qū)電動調(diào)節(jié)閥7開度調(diào)至最大，其他防煙分區(qū)電動調(diào)節(jié)閥7關(guān)閉。消防補風(fēng)系統(tǒng)控制如4.1節(jié)所述，具體控制如表3。
排風(fēng)與排煙共用風(fēng)管風(fēng)口，可以減少風(fēng)管及風(fēng)口數(shù)量，節(jié)約建筑空間。平時，需控制電動防火閥的開度，以調(diào)節(jié)排風(fēng)管路通風(fēng)平衡，但火災(zāi)時需調(diào)節(jié)火災(zāi)發(fā)生區(qū)所在的防煙分區(qū)內(nèi)的電動調(diào)節(jié)閥7開度，而其他防煙分區(qū)內(nèi)的電動調(diào)節(jié)閥7需電動關(guān)閉，在切換控制中，不僅需要控制排煙閥的啟閉，還需對其開度進行調(diào)節(jié)控制，增加了閥門控制難度。
6 結(jié)語
在本工程中，為了減少風(fēng)管碰撞、控制風(fēng)口數(shù)量，采用排風(fēng)與排煙共用風(fēng)管和風(fēng)口的控制方式。通過電動調(diào)節(jié)閥控制火災(zāi)發(fā)生區(qū)與非火災(zāi)發(fā)生區(qū)所在防煙分區(qū)的排風(fēng)量和排煙量，從而實現(xiàn)平時和火災(zāi)時的通風(fēng)防排煙切換，以滿足建筑排風(fēng)風(fēng)量控制及平時和火災(zāi)切換的控制要求。
在設(shè)計中，除上述3種共用方式外，還可以采用雙速風(fēng)機對排煙風(fēng)機和排風(fēng)風(fēng)機進行共用、排風(fēng)風(fēng)管和回風(fēng)風(fēng)管共用、補風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)分開設(shè)計等方式，通過閥門控制，滿足建筑空調(diào)通風(fēng)及建筑防排煙切換要求。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)建筑實際情況，選擇合適的空調(diào)通風(fēng)及防排煙設(shè)計方式。此外，除了考慮在空調(diào)季節(jié)送排風(fēng)及防排煙管路設(shè)計外，在設(shè)計中還考慮建筑在非空調(diào)季節(jié)利用部分防排煙風(fēng)機，通過排風(fēng)達到室內(nèi)降溫的要求。
參考文獻
[1] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M]2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.
[2] 中華人民共和國公安部.GB 50016—2014建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2014.
[3] 徐輝,傅玉達,傅聰穎.關(guān)于地下停車庫的通風(fēng)及防排煙的設(shè)計[J].山西建筑,2013,39(8):95-96.
[4] 張虎.大空間建筑防排煙工程設(shè)計[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息, 2008(10):14-15.
[5] 李改.高層建筑火災(zāi)煙氣流動規(guī)律及煙氣控制研究[D].安徽建筑工業(yè)學(xué)院,2012.
