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动态超压控制在正压送风系统中的运用沙 金上海旭升置业有限公司上海200080摘要：在大多数高层建筑中，正压送风系统均采用纯机械送风，易影响消防逃生效果。以上海海南路10号工程为例，介绍了正压送风系统中进行动态超压控制的理由及基本原理，以及在工程中利用VAV控制器对疏散楼梯间与消防合用前 室的正压送风进行动态超压控制的方案和选用方案时的思考，对类似项目具有一定借鉴意义。关键词：正压送风动态超压控制VAV控制器压差传感器文章编号：1004-1001(2014)04-0423-03中图分类号：TU834文献标识码：BApplication of Dynamic Super Pressure Control to PositivePressure Air Supply SystemSha JinShanghai Xusheng Real Estate Co., Ltd.Shanghai2000801工程概况上海市海南路10 号地块工程包括办公、商业及配械送风，然而在调试阶段经常会发现由于楼梯间与前室压力太大致使疏散门难以打开，又或者楼梯间与前室压差太 小，均影响消防逃生。究其原因主要包括风机选型不当、 剪刀楼梯间送风口设置不合理、高层建筑未分段设置送风 系统、前室送风口的开启控制不合理、前室送风口关闭不 严密、防烟楼梯间送风口选型不合理、送风竖井的有效截 面积被占用、加压送风竖井表面粗糙等方面。以上这些原 因均需要在设计或施工时加以控制，但是通常总有些因素 无法完全避免。而另一个重要的原因是在正压送风的作用下，正压 区楼梯间的空气通过与非正压区之间的关闭门的缝隙、围 护结构缝隙或开启的门窗向非正压区渗漏或排泄。正常情 况下，由于采用闭门器等自动闭门设施，某瞬间对应的门 处于同时开启的楼层数是较少的，但在发生火灾时，由于 大量人员要在短时间内疏散，门开启频繁而且延续时间较 长，导致门同时处于开启的楼层数增多。从而使整个楼梯 间的气流环境变成一个非稳定状态。套服务设施等功能，总建筑面积约9.7 万m2，建筑高度133.5 m。项目设超高层塔楼地上29 层，裙房地上2 层，地 下3 层，为一类高层办公建筑。本工程地下区域防烟楼梯间均独立设置加压送风系 统，地上区域商业裙房区域独立设置加压送风系统，塔楼 区域按避难层分上下2 段设置加压送风系统。加压送风风 机箱设置在设备层专用机房或裙房、塔楼屋面。楼梯间设 置自垂常开百叶送风口，前室每层设置常闭多叶送风口， 火灾消控打开着火层风口。超高层塔楼的避难区设置正压 送风系统。机械加压送风系统均采用设置压差旁通阀的方 式进行超压控制。动态超压控制的原因1-6目前在大部分高层建筑工程中正压送风系统采用纯机2作者简介：沙 金（1982），男，本科，工程师。通讯地址：上海市虹口区乍浦路600号（200080）。 收稿日期：2014-01-283动态超压控制的基本原理根据正压送风防烟的工作原理，正压系统的送风量参 考 文 献姜湘山,杨波.暖通空调设计M.北京:机械工业出版社,2011. 李韵.中央空调系统清洗、消毒工程J.中国建设信息(供热制冷 专刊),2003(8):53-58 李媛瑛.中央空调运行管理与维护技术M.北京:机械工业出版社,2012.45刘庆山.机械设备安装工程M.北京:中国建筑工业出版社,2007.马强, 冯洪仁. 中央空调实务 M . 北京: 中国建筑工业出版 社,2006. 夏云铧.中央空调系统应用与维修M.北京:机械工业出版社,2011. 杨万高.建筑电气安装工程手册M.北京:中国电力出版社,2005. 王建华.电气工程师手册M.北京;机械工业出版社,20061267 8320144 Building Construction 423沙 金: 动态超压控制在正压送风系统中的运用应能满足如下两个要求：第一，事故区或有烟区与正压送风区域之间的门关闭时，系统的送风量应能保证正压送风 区域达到所要求的正压水平，以阻止火灾烟气在热压、风 压、浮压等力量联合作用下，从事故区或有烟区通过门缝 漏到正压送风区域；第二，事故区或有烟区与正压送风区 域之间的门敞开时，系统的送风量应能保证在门洞处维持 一定流速的空气流，以阻挡火灾烟气从事故区或有烟区通 过敞开的门洞流向正压送风区域。本工程疏散楼梯间与合 用前室为正压送风区域，无压前室及走道为事故区或有烟 区。为保证正压送风防烟方式的行之有效，发挥对烟气的 排斥作用，无论是关门还是开门，都应具有良好的防烟性 能，则需要采用动态超压控制。其原理就是在正压送风系 统中加上旁通风阀，利用压差传感器的合理设置以及控制 器的合理编程对旁通风阀的启闭程度进行控制，以达到调 整风压的目的。图1 疏散楼梯间正压送风动态控制原理4本工程正压送风动态超压控制方案4.1 疏散楼梯间正压送风动态超压控制方案本工程楼梯间正压送风系统在送风机出风口的风管上 增加支管并安装压差旁通风阀，在风阀的轴力杆上安装风 阀执行器以控制风阀的开启程度，在风机旁安装数字量压 差传感器测风机进出口的压差。在疏散楼梯间的1/3高度处 设置模拟量压差传感器，一端接受楼梯间的压力，另一端 接受无压前室或走道的压力，从而将测得的压差值与设定 值作比较（根据高层民用建筑设计防火规范规定：防 烟楼梯间的余压为4050 Pa），将以上2 个压差传感器的 信号和对应该防火分区的消防总信号连接到安装在风机控 制箱旁的VAV控制器，由VAV控制器分析信号后对风阀执行 器进行动态控制。当火灾发生后，消防信号最先输入VAV 控制器，同时风机启动，当风机旁的压差传感器实测值达 到设定值时输入信号给VAV控制器。当2 种信号同时具备， 则VAV控制器开始接收楼梯间的压差传感器信号7。如果楼 梯间压差传感器的实测值大于设定值，则根据超出的压力 大小输出010 V的信号给VAV控制器，VAV控制器根据此 信号大小输出相应的信号给风阀执行机构，将风阀缓慢打 开至对应的角度。一旦风阀开启开始泄压，楼梯间压差传 感器的实测值则相应减小，信号传输值相应变化，风阀开 启度也相应变化，直至楼梯间压差传感器实测值与设定值 相符，风阀也开启至一个稳定的角度。如此根据楼梯间压 差传感器的信号进行实时的监控，动态调整风阀的开启角 度，以达到控制楼梯间风压的目的（图1）。4.2 合用前室正压送风动态超压控制方案合用前室的正压送风系统同样是在送风机出风口的 风管上增加支管并安装压差旁通风阀，在风阀的轴力杆上安装风阀执行器以控制风阀的开启程度，在风机旁安装数字量压差传感器测风机进出口的压差。并且在每个合用前 室内设置一个模拟量压差传感器，一端接受合用前室的压 力，另一端接受同一层走道的压力，从而将测得的压差值 与设定值作比较（根据高层民用建筑设计防火规范规 定：合用前室的余压为2530 Pa）。将以上N +1个压差传 感器的信号和对应防火分区的N 层的消防信号分别连接到 安装在风机控制箱旁的VAV控制器，由VAV控制器分析信号 后对风阀执行器进行动态控制。当火灾发生后，事故区对 应层的消防信号最先输入VAV控制器，同时风机启动、对 应事故层风口打开，当风机旁的压差传感器实测值达到设 定值时输入信号给VAV控制器。当2 种信号同时具备时， VAV控制器开始查找并接收该事故区对应层的合用前室压 差传感器信号8。如果该事故区对应层的合用前室压差传 感器的实测值大于设定值，则根据超出的压力大小输出010 V的信号给VAV控制器，VAV控制器根据此信号大小输 出相应的信号给风阀执行机构，将风阀缓慢打开至对应的 角度。一旦风阀开启开始泄压，合用前室压差传感器的实 测值则相应减小，信号传输值相应变化，风阀开启度也相 应变化，直至合用前室压差传感器实测值与设定值相符， 风阀也开启至一个稳定的角度。因此根据事故区对应层的 合用前室压差传感器的信号，进行实时的监控，动态调整 风阀的开启角度，达到动态控制风压的目的（图2）。4.3 以上2 种方案的不同之处合用前室与楼梯间正压送风控制原理十分相似，但 不同之处在于楼梯间正压送风的VAV控制器连接一个消防 总信号和一个模拟量压差传感器的信号，直接进行一对一424建筑施工 第36卷 第4期沙 金: 动态超压控制在正压送风系统中的运用5.4 2 层或多层同时火灾时合用前室正压送风系统是否能正常运作当只有1 层发生火灾事故时，合用前室正压送风的动 态控制系统经查找判断后为一对一动态控制，同楼梯间的 系统一样可以正常运作。当2 层或多层同时发生火灾时， 则楼梯间控制系统继续运行，而合用前室的动态控制系统 判定为关闭旁通阀，保证风机全负荷运行。因为根据设计 风量考虑，2 层或多层合用前室风口打开时不会有超压情 况发生。5.5 为何在加压送风风机旁安装数字量压差传感器此压差传感器测量风机前后压差，为了保证当动态超 压控制系统开始运作时，正压风机已完全开启并达到设计 风量。一方面是避免由于消防信号错误引起的误动作，另 一方面是避免风机未满负荷运转时较接近风机楼层的传感 器引起的误动作。5.6 动态控制系统是否与风机控制系统联合并入消防 控制由于正压送风的动态超压控制系统为辅助功能，并非消防强制要求，因此在保证原消防控制系统不受影响的情 况下，独立安装此系统，且仅控制旁通风阀。即使此系统 出现故障也不影响消防系统。图2 合用前室正压送风动态控制原理的控制。而合用前室正压送风的VAV控制器连接该系统的每个楼层的独立消防信号和对应的模拟量压差传感器的所 有信号，当其中任意一个楼层的消防信号输入，则VAV控 制器判断并获取该消防信号对应的楼层的压差传感器的信 号，然后进行一对一的控制；当有2 个或2 个以上消防信号 输入时，则VAV控制器关闭风阀。5 选用方案时考虑的问题5.1 疏散楼梯间压差传感器是否需要每层设置由于整个疏散楼梯间为上下连通，各送风口为常开 式，当风机启动时气流将迅速流入整个楼梯间，因此根据 经验数据在距离该风机送风段2/3的位置安装压差探测器， 测得的数据为平均气压。同时为了避免在风机启动瞬间的 压力波动造成的误动作，因此整个楼梯间只设置一个压差 传感器。5.2 疏散楼梯间压差传感器感应的压力另一端接在合 用前室还是走道如果接在某一层的合用前室，则测得的压差在不同层面产生的结果不同，事故层与非事故层的数据会有较大区 别，难以实现准确控制。而接在走道内，几乎等同于室外 压力，不论是否为事故层，压力基本不变。因此选择接入 走道内。5.3 选用的VAV控制器是否根据压差大小控制风阀开 度如果根据传感器的信号只是控制风阀的启闭而不控制开度，则风阀不断执行启闭动作，无法达到稳定状态，风 压也不稳定。而控制开度的方法在一个模拟量传感器对应 一个风阀控制器使用时更为精准，根据传感器的输出电压 大小控制风阀的开启程度，刚开始时有一个线性变化的过 程，随即趋于相对稳定状态。结语综上所述，本工程在正压送风系统中采用了压差传感 器加VAV控制器的动态控制旁通风阀的方法，是从消防安 全要求及现场施工的可行性等方面综合考虑后，最终选择 了此方案进行实施。6参 考 文 献王军.高层建筑前室送风口大小对烟气控制数值模拟J.山西建筑,2013(2):136-138. 田桂花,张鸣辰.高层建筑加压送风系统正压值影响因素探讨J. 消防科学与技术,2004(6):533-534. 孙立权,高作龙.高层建筑正压送风防烟系统的安全性校核试验J. 消防科学与技术,2002(3):31-32. 赵凤霞,高芳.浅谈高层建筑正压送风设计J.中国新技术新产品,2009(13)