抗暴控制室空调通风与排烟设计

摘要：目前工业控制室规模化和多功能化，建筑内的设备和管道越来越多，需要的竖向管道空间和吊顶空间越来越大，建筑物排烟可以充分利用通风空调系统的管道和设备，节省建设费用，减少占用空间，提高建筑物有效利用率和空间净高。本文分析了抗暴控制室空调通风排烟设计。

关键词：抗暴控制室；空调通风；排烟设计

中图分类号：S611文献标识码： A

引言

排烟系统设计的目的是将火灾产生的大量烟气及时排除，防止烟气从着火区向非着火区蔓延，尤其要防止向安全疏散通道蔓延。排烟的方式大致可分为自然排烟、机械排烟、机械加压补风等方式。其中机械排烟是利用排烟风机强行将着火房间的高温烟气通过排烟口排至室外，为受灾人员赢得逃生时间。

1、控制室通风空调系统基本组成及其形式

1.1组成

通风空调系统主要由下列设备组成，空调机组、排风机、防火阀、送回风口、矩形或圆形风管、消声器、消声弯头等，风管所占空间相对较大、因此成为“烟气流动”的一个重要隐患，对通风空调系统的控制成为暖通专业设计和消防审核的一项重要内容，需要联动控制的设备主要有：新风机组、排风机、送回风口、防火阀、电动风阀等。

1.2分类

通风空调系统根据控制空间区域范围的不同可分为局部通风和全面通风，根据动力不同可分为自然通风和机械通风系统，机械通风系统按空气流向又分为机械送风系统和机械排风系统。

1.3目的

控制室内部设置通风空调系统的目的是为了及时排出室内的废气、污染物、余热、余湿，并同时按人体卫生需要送入一定量的新鲜空气，以满足室内的空气质量标准。

1.4场所

通风空调系统主要是设置在一些有特殊要求和不具备良好自然通风条件的场所，如三星级以上的宾馆、标准较高的商场、餐厅、剧场、演播厅、多功能厅等；面积较大的商场、剧场；不能开窗的办公室、地下室等。

2、防排烟系统组成及其形式

目前，对烟气控制比较有效并且相对成熟的手段就是设置防排烟系统。

2.1组成

防排烟系统主要由送风机、排烟风机、风道、加压送风口、排烟口、防火阀等组成，需要进行控制的设备主要有：正压送风机、排烟风机、加压送风口、排烟口、防火阀等。

2.2分类

防排烟系统分机械防烟系统和机械排烟系统。

2.3目的

设置防排烟系统的重要目的就是保证人民生命财产安全。

2.4场所

不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及前室、消防电梯间前室、合用前室、避难层、封闭楼梯间等场所应设置防排烟设施；不具备自然排烟条件的地下室、内走道、中庭、无可开启外窗的重要房间等部位设置排烟设施。

3、防烟分区的确定

防烟分区目的是为有利于建筑物内人员安全疏散和有组织排烟而采取的措施。依靠防烟分区，使烟气封闭于设定空间，通过排烟设施将烟气排出室外，通常都是分隔比较大的大空间，而如何确定防烟分区则是通风排烟系统设计的一个关键问题。设置机械排烟设施且室内净高不超过6m的场所，每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m2，车库不宜超过2000 m2，且防烟分区不应跨越防火分区；防烟分区可采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于0.5m的结构梁划分。设置防烟分区时面积划分必须合适，如果面积过大，会使烟气波及面积扩大，增加受灾面，不利于安全疏散和扑救;如果面积过小，不仅影响使用，还会提高工程造价。

4、常用三种空调系统在防排烟中运用可能性

4.1普通集中式空调系统。

普通集中式空调系统即单风道系统，一般具有换气次数为6~12次/h的空气输送能力。若假设顶棚高2.6-3.Om，即输送分量为0.30一0.60m3/(min.m2)。我国目前排烟量标准为1.Om3/(min.m2)，为上述输送的风量的1/3~3/5。可见，从输送风量的能力来看，单风道系统可以承担占空调面积的1/3~3/4区域的排烟。从送风管道横截面、材质和送风量的大小对风速的影响。规范对不同材质的管道有不同的要求，采用金属管道时，风速不应大于20m/s，采用非金属管道时，风速不应大于15m/s，对于要求一般空调干管内风速为6-8m/s，而排烟通道内风速可以到达空调风管内的风速的2倍以上，只要不超过20m/s即可。因此，单从风管本身而论，普通空调管道尺寸完全可以满足排烟量的要求。

4.2风机盘管系统。

风机盘管系统机组的出现己40余年，风机盘管结构简单，占用空间小，节能性好，每年也有六七十万台的需求量。风机盘管系统由于不设风道，无法用于排烟，若风机盘管加独立新风系统，便可利用输送新风的风道兼做防排烟系统管道。

4.3变分量系统。

变分量系统中，变分量机构处于风道内，控制装置耐火性差，火灾时易受损害，故该系统不能用于排烟。由于系统不会用在走廊、前室等疏散通道上，因此也不能用于加压送风，故不考虑变分量系统与防排烟系统兼用。

5、抗暴控制室通风空调与防排烟设计存在的问题与难点

5.1抗暴控制室通风空调与防排烟设计依据少

目前，我国关于地下抗暴控制工程防火设计的国家标准主要有:适用于人防工程地下街的GB50098-2009《人民防空工程设计防火规范》、GB50016一2006《建筑设计防火规范》、GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》，对于抗暴控制室消防设计，还无专门针对排烟设计的规范。在未来的工业发展中，控制室作为工厂核心控制中心，将朝向智能化、人性化的方向发展，如果现有的规范难以满足消防设计需要，又找不到新的、合适的标准规范，很容易造成消防防排烟设计方面内容的缺失。

5.2抗暴控制室周围设计内容过多

有许多抗暴控制室建设区域，设有水管、电缆、信号线等线网交错通过，设计内容过多，存在一定的安全隐患。抗暴控制室一般建设在有化工装置的危险区域，集中监控全厂装置运行情况，控制室内有重要的电仪表控制线路及电脑等设备，不允许有水管线通过，因此控制室的采暖要依靠中央空调。控制室的操作中心、机柜间、工程师站等重要房间要求夏季室内温度维持在26±2℃，夏季空调湿度：50%±10，控制室操作中心及内走廊、部分无外窗的房间需要设置排烟系统。位于炎热地区的控制室，还要考虑过渡季节送新风、排风。空调新风引入口若在抗爆墙上，开孔大于φ150就要增设抗爆阀和电动气密阀。

5.3建筑排烟设置不合理

抗暴控制室的排烟设计通常由暖通工程师负责。在建筑设计时，如果建筑设计师不考虑建筑排烟设计，暖通工程师又缺乏对相关烟气知识的了解和排烟设计经验，往往会造成排烟设计方面的缺失。在抗暴控制室的设计实例中，有的将排烟口设置在出入口附近。这种设计就没有充分考虑到风向、烟气的特点，在火灾情况下，排烟口开始向外排烟，排出的烟气就会聚集抗暴控制室的出入口四周。这种情况，可用平时送新风的管道兼做火灾排烟系统的补风管道，过渡季节送新风的机组可作为火灾时的补风机；回风管道兼做过渡季节排风管道及火灾排烟管道，管道要满足排烟管道的要求，排烟风机可选用双速风机，过渡季节低速运行排风换气，火灾时高速运行排烟，或者选择两台风机，一台排烟、一台排风。管道减少可节省投资，节约空间。全空气系统投资较大，更适用于不采暖地区，需要注意的是风量的平衡及排烟、部分系统的平衡、风机与火灾报警系统的联锁控制也很重要。

6、设计应注意的问题

在计算所得的通风排烟量基础上，考虑10％~20%的漏风系数作为风机选取的风量依据，选取的风机压头需大于计算风管的最不利环路压力降。排烟风机应保证在280℃的环境温度下能连续工作30min,且在排烟风机入口处设排烟防火阀，保证烟气温度超过280℃时自动关闭并连锁关闭排烟风机。为减少风机噪声对车库及相邻房间的影响，风机前后应接内衬不锈钢丝的不燃石棉布软接头及消声静压箱。

排烟口设置应根据建筑物所在处的风向、风压、周围建筑物及道路等情况确定，避免风口烟气直接吹到火灾危险性大的部位或建筑物上，不能妨碍人员避难和灭火工作。

对于合用风管的通风排烟系统，当采用一台风机时，为保证风机箱在高温下正常运行，应采用双层结构板达到耐高温要求，同时为满足火灾时排烟及平时排风的要求，应在箱体外端安装电动机及传动部件。另外，风管上的消声器、软接头需要有抵抗高温烟气的能力。

抗暴控制通风与排烟系统最好有独立的通风机房，这样可保证平时运行噪声低，火灾时风机也免受侵袭，确保排烟系统运行时间长，以利于人员疏散和火灾扑救。

如果发生火灾，确定火灾后，同一排烟系统中着火防烟分区的排烟口应呈开启状态，其他防烟分区的排烟口应呈关闭状态。负担两个或者两个以上防烟分区时，排烟风机的排烟量按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算，而每个防烟分区排烟口的排烟量是按防烟分区每平方米不小于60m3/h计算，如果只开启着火的防烟分区的排烟口，可能导致排烟口的排烟风速大于规定的10m/s。因此笔者认为应开启着火防烟分区及其相邻防烟分区的排烟口，即至少开启两个防烟分区的排烟口。

另外，设计还要注意空调设备和排烟设备的自动控制系统与火灾报警的联锁启停，防火阀或排烟阀设置的位置，材料的选用要求等。

结束语

抗暴控制的通风排烟系统在设计过程中应加强与建筑、电气专业设计人员的协调和配合，尽可能优化系统设计，降低造价，方便运行控制，同时必须满足消防要求，确保通风排烟系统正常运行，减少火灾造成的损失。

参考文献

[1]何涛.建筑防排烟设计系统若干常见问题的分析研究[D].重庆大学,2005.

[2]刘江.地铁地下车站防排烟设计浅论[J].铁道标准设计,2010,S2:111-115.

[3]李严.浅议商场的空调通风和防排烟设计[J].福建建筑,2006,05:93-95.

[4]张虎.大空间建筑防排烟工程设计[J].消防技术与产品信息,2008,10:21-25.