14 浅谈民用建筑中消防风阀的设置与联动控制关系_王博筠

1708110000100120 王博筠 fbd 2017 年 8 月 第 11 卷 第 4 期 55 Discussion on the elationship Between the Setting and the Control of the Fire Air Valve in Civil Building Wang Bojun 浅谈民用建筑中消防风阀的 设置与联动控制关系 王博筠 ( 北京市建筑设计研究院有限公司， 北京 100045) 摘要消防风阀的设置及联动控制关系是民用建筑中消防联动及控制系统必不可少的一部 分。通过总结民用建筑设计中暖通专业与电气专业对消防风阀的设置要求， 进一步分析各类 风阀的设置位置和作用， 以及对风机和风阀的联锁、 联动的逻辑控制关系等， 以实现其相应的 功能， 并在消防状态下为人们的逃生提供更大的保障。 关键词消防电气风阀联动控制 AbstractThe setting and linkage controlling relationship of fire air valves is an essential part of the fire fighting linkage and control system in civil buildings Through summarizing the requirements for setting up fire fighting valves in HVAC professional and electrical pro- fessional in civil building design，all kinds of air valve settings，location and role，as well as fan and air valve interlocking，linkage logic control relationship are analyzed，to a- chieve its corresponding function，and to provide greater protection for people to escape under fire condition Keywordsfire electrical，air valve，linkage control 0引言 随着建筑业的高速发展， 公共民用建筑物的 建设规模和功能越来越强大， 建筑物内的人流也 越来越多， 这就对建筑内消防联动控制系统有了 更高的要求。在有火情的状态下， 消防联动控制 系统中各风机风阀的动作状态、 信号反馈与联动 控制关系起着至关重要的作用。例如， 排烟风机 的联锁开启可对着火区域进行排烟; 加压送风机 的开启可使防烟前室等重要疏散部位形成正压 以确保人员安全逃生等。在之前的设计中， 消防 联动控制系统由设备专业提供设计依据， 对应在 电气消防平面上可能只是简单的示意， 很容易淡 化电气专业在这些方面的设计思考。所以， 本文 将结合暖通专业与电气专业对在民用建筑中消 防风阀的设置要求进行简单总结， 进一步分析各 类风阀的设置位置和作用， 以及对风机和风阀的 联锁、 联动的逻辑控制关系等作简单梳理， 以更 好地体现与之相关的消防联动控制系统的设计 依据。 DOI:10.13857/11-5589/tu.2017.04.015 1708110000100120 王博筠 fbd August 2017 Vol11 No4 56 1常见防火阀的种类及功能 根据防火阀易熔片熔断的火焰或者烟气温度 ( 通常分为 70、 150和 280三种) ， 表 1 结合暖 通专业对民用公共建筑通风系统常见的几种防火 阀及防、 排烟阀( 口) 的分类和功能进行了介绍。 上述所列防火阀、 电动阀及排烟口等执行机构 所需的联动控制模块接线方式见图 1。 表 1防火阀及防、 排烟阀( 口) 的分类 类别编号名称功能消防联动控制模块 通 风 类 防 火 阀 170防火阀 常开， 空气温度 70或 150( 厨房用) 时阀门熔断关闭， 输出 开闭状态无源电信号。可手动关闭， 手动复位。 输入模块 2电动防火阀 常闭， 火灾时电动打开( DC24V) 并连锁开启风机( 一般用于消 防补风风机) ， 输出关闭无源电信号。可手动开启， 手动复位。 输入/输出模块 370电动防火阀 常开， 火灾时电动( DC24V) 和 70 熔断关闭， 输出开闭状态 无源电信号。可手动关闭， 手动复位。 输入/输出模块 + 输入模块 4 电动开关风阀 ( 联锁正压送风机) 常闭， 火灾时与正压送风机连锁启闭( DC24V) ， 输出开闭状态 无源电信号。可手动开启， 手动复位。 输入/输出模块 5 70电动开关风阀 ( 气灭灾后排风用) 常开， 火灾时电动( DC24V) 及 70熔断关闭， 火灾后电动打开 ( DC24V) ， 输出开闭状态无源电信号， 可手动关闭， 手动复位。 双输入/输出模块 + 输入模块 防 烟 类 6加压送风口 常闭， 火灾时手动或电动打开( DC24V) ， 输出开闭状态无源电 信号， 联动加压风机开启。 输入/输出模块 排 烟 防 火 阀 类 7280防火阀 常开， 烟气温度 280时阀门熔断关闭， 输出开闭状态无源电 信号。可手动关闭， 手动复位。 输入模块 8 280排烟防火阀 ( 联锁风机) 常开， 280时阀门熔断关闭， 输出开闭状态无源电信号， 并联 锁关闭相应的排烟风机。可手动关闭， 手动复位。 输入模块 + 联锁信号线( 硬线) 9280电动排烟防火阀 常开， 火灾时阀门电动( DC24V) 和280熔断关闭， 并输出开闭 状态无源电信号， 可连锁关闭风机。可手动关闭， 手动复位。 输入/输出模块 + 输入模块 10排烟阀 常闭， 火灾时阀门电动( DC24V) 或手动( 远距离缆绳) 开启， 输出开闭状态无源电信号， 并联动排烟风机开启， 可设 280 重新关闭装置。可手动开启， 手动复位。 输入/输出模块 + 输入模块 11排烟口 常闭， 火灾时阀门电动( DC24V) 或手动( 远距离缆绳) 开启， 输出开闭状态无源电信号， 并联动排烟风机开启， 可设 280 重新关闭装置。可手动开启， 手动复位。 输入/输出模块 + 输入模块 220V 强电 控制 12 电动开关风阀 ( 消防用， 联锁送风兼 补风风机) ( 消防用， 联锁排风兼 排烟风机) 阀门与送风兼补风风机连锁启闭， 或阀门与排风兼排烟风机 连锁启闭。电动开启， 电动复位( 即正反转) ( AC220V) ， 手动 开启， 手动复位。 13 电动开关风阀 ( 消防用， 联锁新风兼 补风风机) 阀门与新风兼补风风机连锁启闭。同时具有防冻作用， 当盘 管后测点温度低于 5时， 关闭风机， 同时关闭风阀。电动开 启， 电动复位( 即正反转) ( AC220V) ， 手动开启， 手动复位。 2不同系统风阀的设置与消防的联动控制关系 2. 1消防补风及兼消防补风风机的控制 消防补风风机一般用于大型地下车库内部自 然补风不足的防烟分区， 以保证排烟时该排烟分区 内空气的补充， 避免因补风不足导致排烟效果下 降。根据其风机的用途可分为: 专用消防补风风 机、 与平时兼用的消防补风风机。其中兼用的消防 补风机又可分为: 送风兼补风、 新风机组兼补风以 及空调、 新风兼补风 3 种形式。 2. 1. 1专用消防补风机的控制 专用消防补风机平时不工作， 只在火灾时才用 1708110000100120 王博筠 fbd 2017 年 8 月 第 11 卷 第 4 期 57 图 1防火阀执行器与控制模块接线示意 于消防状态补风。 设置消防补风机风阀时， 需从竖向风道进风管处 分别设置一个 70 防火阀和一个电动常闭防火阀 ( 具体功能参见表 1 中序号 2 内容) ， 此处 70防火 阀的作用是防止风道内温度过高而将烟气引入， 当从 建筑物外墙取风时此 70防火阀可不设。火灾时由 DC 24V 电动打开常闭防火阀， 其动作状态信号反馈 至消防控制室， 并连锁开启相应的消防补风风机; 经 过风机后穿越防火墙及防火分区处均设置 70防火 阀， 当空气温度达到70时， 防火阀熔丝熔断关闭， 并 将其开闭状态无源电信号经报警总线反馈至消防控 制室。消防补风机的风阀设置见图2。 2. 1. 2与平时兼用的消防补风机的控制 根据机组种类的不同， 分别对送风兼补风、 新 风机组兼补风以及空调、 新风兼补风这 3 种形式的 控制方式进行归纳总结。这 3 类机组可由 DC 24V 消防报警及联动系统模块控制， 或强电 AC 220V 配 电系统一次、 二次设计控制。 1708110000100120 王博筠 fbd August 2017 Vol11 No4 58 图 2消防补风机风阀的设置 对这 3 种机组所涉及的风阀， 首先由消防报警 及联动控制方式展开介绍。 1) 送风兼补风机控制方式 此种控制方式相对简单， 只须在进竖向风道以 及沿管道方向跨越防火墙、 防火分区处分别设置 70防火阀。在火灾状态下， 当阀体温度达到 70 时防火阀熔丝熔断， 起隔绝烟气作用， 并将关闭状 态信号反馈至消防控制室。 2) 新风机组兼补风机的控制 这种控制方式是从建筑物外墙或竖向风道处 分两路管道取风进入风机， 一路管道是进新风做平 时用， 另一路为消防补风用， 经过风机后新风兼补 风共用管道送出。 对于平时进风的新风管道， 从建筑物外墙或竖 向风道取风处有一个楼控调节电磁阀( 与消防控制 无关) ， 此阀具有防冻、 止回以及调节功能; 在此阀 门之后设置一个 70电动常开防火阀( 具体功能参 见表 1 中序号 3 内容) ， 平时常开进新风， 火灾时由 DC 24V 电动关闭， 此时此管道封闭不再进新风; 而 另一路消防补风管道， 与专用消防补风机前端设置 相同的防火阀， 即为一个 70防火阀和一个电动常 闭防火阀， 火灾时 DC 24V 电动打开， 用于消防补 风。经风机机组后设置的 70防火阀， 位置及作用 同送风兼补风机。 3) 空调、 新风机组兼补风机的控制 与新风机组兼补风机在从建筑物外或竖向井 道取风处到风机处所设风阀及控制形式完全相同， 空调、 新风兼补风机的控制同样分为平时进新风以 及消防补风两路管道; 所不同的是空调、 新风兼补 风机在经风机后依然分为两路管道， 其中一路管道 为回风风道， 在出机房区设置一个 70电动常开防 火阀( 具体功能参见表 1 中序号 3 内容) ， 此管道平 时用于回风， 火灾时 DC 24V 电动关闭和 70熔断 关闭， 使回风管路关闭; 同时另一路管道为送风兼 补风管道， 在其出机房处设置一个 70 防火阀， 平 时正常送风、 消防时补风， 只有当火灾时空气温度 到达 70时熔断关闭。所有这些防火阀输出的开 闭状态无源电信号均反馈至消防控制室。 对于上述 3 种兼用补风机风阀的设置， 其强电 控制方式是从竖向进风入口处分别设置一个 70 防火阀以及一个由 AC 220V 供电的电动阀( 具体功 能参见表 1 中序号 12 内容) 组成， 当采用送风兼补 风机组时该 AC 220V 电动开关风阀功能参见表 1 中序号 12 内容; 当采用新风兼补风机组时该 AC 220V 电动开关风阀功能参见表 1 中序号 13 内容， 此电动阀与风机连锁启停。经过风机后其余各处 70防火阀的设置及动作反馈， 同消防报警及联动 系统控制方式。 2. 2排烟系统及排风兼排烟系统的风阀控制 在火灾发生的过程中， 会产生大量的浓烟， 而 且一些装修材料经燃烧后产生的浓烟含有大量的 有毒物质， 吸进人体后会导致人员中毒甚至窒息身 亡， 因此在室内自然排烟不足的情况下， 通常使用 机械排烟方式将火灾时产生的有害浓烟排除到室 外， 从而减少浓烟对人体的危害， 避免人中毒或窒 息身亡。消防防排烟系统主要设置在高层建筑内， 根据建筑内部排风结构来设计防排烟系统， 若室内 达到自然排烟条件可不需要安装防排烟系统， 消防 防排烟系统一般使用在地下停车场、 酒店、 商场、 写 字楼等公共场所。 1708110000100120 王博筠 fbd 2017 年 8 月 第 11 卷 第 4 期 59 根据消防防排烟系统中风机的用途可将其分 为: 专用排烟风机和排风兼排烟风机两类。同样对 于排烟机的控制也可分为: 由 DC 24V 消防报警及 联动系统模块控制， 以及强电 AC 220V 配电系统一 次、 二次设计控制。下面分别对这两类风机所需设 置的风阀及控制方式进行介绍。 2. 2. 1排烟风机的控制 对于消防报警及联动控制方式， 在排烟风道管 路穿竖向风道处设置一个 280 防火阀( 具体功能 参见表1 中序号7 内容) ， 防止因竖向风道处温度过 高， 通过管道将火源引至风机。若排烟管道直穿越 建筑物外墙， 则此 280常开防火阀亦可省略。 根据 GB 50116 2013火灾自动报警系统设 计规范 ， 对于排烟风机入口处总管设置的 280 排烟防火阀( 具体功能参见表 1 中序号 8 内容) 熔 断关闭后联锁停风机， 此防火阀区别于其他风阀 的一个重要作用就是， 当此防火阀熔断关闭后， 它 的一组无源干节点动作反馈信号不经消防报警及 联动控制系统而直接接到相应风机的控制盘内， 联锁该排烟风机停止， 即所谓的硬线连接。而此 阀的动作状态通过另一组无源干节点信号经过消 防报警总线反馈至消防控制室。在出机房外墙沿 管道方向跨越防火墙、 防火分区以及防烟分区处 分别设置 280 防火阀， 在火灾状态下， 当烟气温 度达到 280 时防火阀熔丝熔断， 起到防火作用; 当出机房外墙设置的 280 防火阀也为排烟风机 入口处总管设置的 280排烟防火阀时， 两者可合 并成一个。排烟风机设置于排风机房内出入机房 及穿越竖向井道时， 管道上风阀的设置可参见 图 3。 图 3排烟风机风阀的设置 根据 GB 50067- 2014汽车库、 修车库、 停车场 设计防火规范 ， 在地下车库区内一个排烟风机带 一个以上防烟分区时， 在跨越防烟分区之前， 应设 置一个 280电动排烟防火阀( 具体功能参见表 1 中序号 9 内容) ， 此阀平时常开， 火灾时由 DC 24V 电动关闭和 280熔断关闭， 并连锁关闭排烟风机。 这里要说明的是， 此 280 排烟防火阀连锁关闭风 机并不是上面所设的硬线联锁， 而依然是将此阀的 动作信号经报警总线反馈至消防控制室， 再由消防 控制室结合其周围探测器及触发装置来判断是否 需要关闭风机， 这需要通过软件编程实现， 且此回 线依然是通过消防报警及联动控制总线完成; 在跨 越防烟分区之后设置一个排烟阀( 具体功能参见表 1 中序号 10 内容) ， 平时常闭， 火灾时 DC 24V 电动 打开， 其状态信号反馈后可经消防联动控制总线连 锁开启相应的排烟风机。在对走道和一些需要进 行机械排烟的房间设置排烟口时， 一般是在出机房 区的管道上设置电动常闭的多叶排烟口( 具体功能 参见表 1 中序号 11 内容) ， 当发生火灾时排烟口由 DC 24V 电动打开， 同时连锁开启相应的排烟风机， 当温度达到 280 时熔断关闭， 并输出开闭状态无 源电信号至消控室。 2. 2. 2排风兼排烟风机的控制 正常情况下， 排风机用于平时排除有害气体产 生的房间或空间( 如卫生间、 开水间、 吸烟室、 厨房、 车库等) 中的有害气体， 并保持其内部的负压， 以免 有害气体的扩散污染其他房间或空间。工程设排 风兼排烟风机， 平时为通风换气使用， 火灾时则作 为排烟风机使用。其控制方式也分为消防报警及 联动控制和强电配电系统控制。 排风兼排烟风机在机房区内的风阀设置与排 烟风机风阀的设置及控制方式完全一致， 在此不做 1708110000100120 王博筠 fbd August 2017 Vol11 No4 60 赘述; 其不同之处在于出机房区后管道的布设方式 以及风阀的设置不同， 通常分为以下 2 种管道布设 方式。 一种情况是， 出机房区后排烟兼排风管道分成 两支管路: 一路专门用做排烟， 另一路为排风使用。 所设防火阀及排烟口如图 4 所示。 图 4排烟兼排风机末端形式一 另一种情况如图 5 所示， 出机房区后始终以一 路排风兼排烟管路为主， 在跨越防火隔墙或防火分 区的主管路上设置 280 防火阀， 根据到不同的房 间或空间内需求设置排烟或者排风末端分支管路。 图 5排烟兼排风机末端形式二 当排烟风机由强电控制时， 与消防联动控制 方式的不同之处在于排烟风机入口处的电动开关 风阀( 具体功能参见表 1 中序号 12 内容) 由 AC 220V 电源提供， 并与风机同启同停且起到止回作 用， 其控制方式体现在配电系统二次原理图中。 在经排烟风机后穿越竖向风道处， 出机房外墙、 跨 越防火墙、 防火分区处设置的 280防火阀同消防 联动系统控制方式， 并将动作状态信号反馈至消 防控制室。 2. 3正压送风系统 正压送风机的作用是向疏散通道内送风， 以维 持加压送风区域与相邻区域间的正压， 防止烟气侵 入影响疏散。一般对于民用建筑物的合用前室、 防 烟前室以及防烟楼梯间需要保证加压送风， 但是这 两处位置的加压送风控制方式不同。下面分别介 绍下这 2 种控制方式。 2. 3. 1合用前室、 防烟前室正压送风 对于合用前室和防烟前室的加压送风是在每 一个前室里都设置一个常闭型加压送风口( 具体 功能参见表 1 中序号 6 内容) ， 消防状态下由 DC 24V 电动打开， 同时将动作状态经报警总线反馈 至消防控制室， 再由消防控制室的联动控制主机 输出无源电信号到正压送风机控制盘， 连锁打开 加压送风机。在每个设置了常闭加压送风口的合 用前室还必须要设置一个压差传感器， 监测前室 与前室外走道的压差状态， 为防止火灾时疏散通 道上的门因前室压力过高而推不开， 其压差传感 器应接入两组触点， 分别将高/低压反馈信号传至 消防控制室， 再由消防联动控制系统连锁控制该 正压送风机旁通阀泄压的开启/关闭， 以保证前室 压力的稳定。 ( 下转第 64 页) 1708110000100120 王博筠 fbd August 2017 Vol11 No4 64 Bee、 Z- Wave 等无线通讯协议， 可根据前端传感器设 备的通讯形式选用对应的通讯方式进行通讯， 不仅可 实现对路灯的智能管理， 还可接入井盖管理、 城市安 防、 市政隧道管理等多种应用。 基于覆盖广泛的智慧路灯系统及可将各种不同 网络的通讯打通的异构通讯网络， 智慧城市物联网可 根据现场及实际需求接入各种不同的智慧城市应用。 通过充分利用路灯杆这个资源， 可将智慧城市的相关 应用融合为一体， 具有很高的隐蔽性， 比如， 在路灯杆 设置电信通讯天线、 城市环境监控、 安防管理等， 或者 基于智慧路灯系统及设备， 集多种功能于一身， 肩负 智慧城市网络中感应层的终端作用: 实现按需照明、 智能管理; GPS 坐标定位; 采集气象、 噪音、 PM2. 5 等 多种数据; 实施多方位全景监控; 免费 Wi- Fi 覆盖等。 3结束语 智慧城市是一个综合性系统， 构建复杂、 投资 大、 建设持续期长， 而智慧路灯系统无疑是智慧城 市的最佳入口和服务端口之一。在政府相关政策 的大力支持下， 城市智能路灯系统将进一步快速发 展。而以智慧路灯照明系统为载体， 不仅可解决路 灯管理智能化的需求， 而且在集约化建设思路的引 导下， 还可作为平安城市、 智慧市政、 智慧城管以及 智能交通等智慧城市应用的载体， 为智慧城市( 城 镇) 的建设提供更多民生保障。 参考文献 1单娟 全球物联网发展及中国物联网建设若干思考J 电子 学报， 2016， 38 ( 7) : 2590 2599 2李祥珍， 刘建明 面向智能电网的物联网技术及其应用J 电信网技术， 2010 ( 8) : 41 45 3罗巧华 面向智能电网的物联网技术及其应用分析J 电子 技术与软件工程， 2015 ( 2) : 33 33 4张学记等 智慧城市: 物联网体系架构及应用M 北京: 电子 工业出版社， 20