談地下室排風與消防排煙系統(tǒng)的若干問題

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 地下室排風及消防排煙系統(tǒng)設計是近年來暖通設計人員討論的熱點問題。歸納起來，比較認同的有三種做法：雙風機并聯(lián)系統(tǒng)，平時單機運行，互相備用，發(fā)生火災時，雙機同運行；雙速風機系統(tǒng)，平進低速運行，火災時切換到高速擋；單風機單速系統(tǒng)，平時排風打開所有排風（煙）口（常開），火災時關閉所有非著火防煙分區(qū)風口，僅對著火防煙分區(qū)進行排煙。本文擬對上述問題進行分析的探討。
1  雙風機并聯(lián)運行時對排煙量的影響
這種方式通風系統(tǒng)的單云貴風機按平時排風量確定。如圖1所示，系統(tǒng)擔負的防火分區(qū)不再進一步劃分防煙分區(qū)，整個防火分區(qū)的排煙量往往超過平時風量一倍?；馂陌l(fā)生時兩臺風機并聯(lián)運行，使風機排煙量達到《高規(guī)》的要求。但是，并聯(lián)運行系統(tǒng)的風量能達到單臺風機平時運行的兩倍嗎？
圖2為兩臺風機并聯(lián)運行特性曲線圖，從圖中可以看出，單臺風機的特性曲線為①，并聯(lián)后的特性曲線為②，風道阻力特性曲線為③，風機效率曲線為④。單機運行時作點為D，相應的風量為LD，風壓為PD。并聯(lián)運行時，工作點轉(zhuǎn)移到A，相應的風量為LA，風壓為PA。從A點作一水平線和單機特性曲線①交于B點上，則B點表明每臺單機在并聯(lián)時的工作點，也就是每臺單機的風量和風壓分別為LB和PB，從圖中可知：LB=（1/2）LA，PA=PB，而LB<LD，也就是2LB=LA<LD。由此可見，并聯(lián)運行時系統(tǒng)的排煙量并不等于單臺風機通風量的2倍，而是小于單臺風機平時排風時排風量的2倍，因而并聯(lián)時排煙量達不到設計要求。如果要滿足消防排煙量的要求，那么單臺風機平時排風量勢必比設計排風量大得多。使風機容量加大、電耗增多，噪聲增高。
2 雙速風機系統(tǒng)的局限性
排風和排煙系統(tǒng)的功能切換，理論上可以采用雙速風機，這種方式的工作原理：平時低速檔運行進行排風，火災發(fā)生時自動切換到高速檔進行排煙。
風機的風量同轉(zhuǎn)速有關，電機轉(zhuǎn)速決定于定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。當電源頻率一定時，不同磁極對數(shù)的電機所對應的轉(zhuǎn)速也不同，根據(jù)這個原理，利用帶雙速電機的風機可調(diào)節(jié)風量，目前，雙速風機上使用的電機，通常為4/6級，電機轉(zhuǎn)速分別為750rpm和500rpm。根據(jù)轉(zhuǎn)速同流量的關系，流量的變化范圍由100~67%。
民用建筑用作車庫的地下室，排風量一般在30m3/m2h左右，消防排煙量達60m3/m2h。即平時通風與消防排煙量的比值是1：2?？梢姡瑵M足平時排風量的風機，火災時，即使切換到高速檔也遠達不到設計要求的排煙量。若按滿足火災時消防排煙的要求選擇風機，那末，低檔運行時風量及風壓遠遠大于平時排風所需，從而增加了風機容量，增加一次投送費用，能耗和噪聲均較大。
要實現(xiàn)系統(tǒng)既能滿足平時排風，又滿足火災排煙，必須采用變頻調(diào)速風機，然而，這種風機價格十分昂貴，一臺風量60000m3/h，軸功率75kW的普通離心風機，造價大約3萬元左右，但與其匹配的變速調(diào)頻器，價格大約15萬元左右，如果是進口設備，價格更貴。建設單位難以接受。那么，究竟設計成怎么樣的系統(tǒng)，才能降低造價，并且技術上又安全可靠呢？
3 利用系統(tǒng)所擔負的排風面積成比例關系的排風（煙）方式
這種方式是在一個防火分區(qū)上再劃分若干個防煙分區(qū)，設計步驟是：先計算出平時排風量，選定風機，再根據(jù)所選風機銘牌風量反算出防煙分區(qū)面積，劃分防煙分區(qū)；最后布置排風口及排煙口。如圖3所示，排煙口和排風口均為常開，所有平時排風口均設有一個帶電信號的防火閥，并互相聯(lián)鎖，有火災信號時全部關閉。排煙口是可以自動復位的常開風口（平時兼作排風口），由消防中心控制其動作。火災發(fā)生時關閉非著火防煙分區(qū)的排煙閥，使著火的防煙分區(qū)排煙量能滿足規(guī)范的要求。當國氣溫延到其它防煙分區(qū)時，重新打開該處的排煙口。這種做法的優(yōu)點是不必改變風量就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的排風與排煙功能轉(zhuǎn)換。值得注意的是，在設計上需要一定的技巧，下一定的功夫。每個防煙分區(qū)不宜太小，太小造成防煙分區(qū)過多，所需排煙口數(shù)量多，使控制系統(tǒng)復雜。也不要太大，一般建議250m2左右。這樣既控制了排煙口的數(shù)量，又使排煙量能與平時排風機匹配，這樣，風機設備初設資少、電耗、低，控制系統(tǒng)也不復雜，因則既經(jīng)濟，又安全可靠。
4  結論
地下室排風與消防排煙結合使用的系統(tǒng)，有若干方案可供選擇，采和雙風機并聯(lián)或雙速風機系統(tǒng)，如果按平時所需排風量確定風機，則火災發(fā)生時不能滿足消防排煙量的要求；如果按火災時消防排煙量選擇風機，則增加設備投資和電耗，風機所產(chǎn)生的噪聲也高；如果采用調(diào)頻變速風機，雖然中滿足任意風（煙）量要求，電耗也低，但是設備投資過大，建設單位一般無法接受。為謀求排風及排煙系統(tǒng)的經(jīng)濟性與安全性，最好應采用單風機排風（煙）系統(tǒng)，并合理地劃分防煙分區(qū)，使平時排風量和消防排煙量相當，簡化控制系統(tǒng)。