談地下室排風(fēng)與消防排煙系統(tǒng)的若干問題

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 地下室排風(fēng)及消防排煙系統(tǒng)設(shè)計是近年來暖通設(shè)計人員討論的熱點問題。歸納起來，比較認(rèn)同的有三種做法：雙風(fēng)機并聯(lián)系統(tǒng)，平時單機運行，互相備用，發(fā)生火災(zāi)時，雙機同運行；雙速風(fēng)機系統(tǒng)，平進低速運行，火災(zāi)時切換到高速擋；單風(fēng)機單速系統(tǒng)，平時排風(fēng)打開所有排風(fēng)（煙）口（常開），火災(zāi)時關(guān)閉所有非著火防煙分區(qū)風(fēng)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(fēng)機并聯(lián)運行時對排煙量的影響
這種方式通風(fēng)系統(tǒng)的單云貴風(fēng)機按平時排風(fēng)量確定。如圖1所示，系統(tǒng)擔(dān)負(fù)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(fēng)量一倍?；馂?zāi)發(fā)生時兩臺風(fēng)機并聯(lián)運行，使風(fēng)機排煙量達到《高規(guī)》的要求。但是，并聯(lián)運行系統(tǒng)的風(fēng)量能達到單臺風(fēng)機平時運行的兩倍嗎？
圖2為兩臺風(fēng)機并聯(lián)運行特性曲線圖，從圖中可以看出，單臺風(fēng)機的特性曲線為①，并聯(lián)后的特性曲線為②，風(fēng)道阻力特性曲線為③，風(fēng)機效率曲線為④。單機運行時作點為D，相應(yīng)的風(fēng)量為LD，風(fēng)壓為PD。并聯(lián)運行時，工作點轉(zhuǎn)移到A，相應(yīng)的風(fēng)量為LA，風(fēng)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(fēng)量和風(fēng)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(fēng)機通風(fēng)量的2倍，而是小于單臺風(fēng)機平時排風(fēng)時排風(fēng)量的2倍，因而并聯(lián)時排煙量達不到設(shè)計要求。如果要滿足消防排煙量的要求，那么單臺風(fēng)機平時排風(fēng)量勢必比設(shè)計排風(fēng)量大得多。使風(fēng)機容量加大、電耗增多，噪聲增高。
2 雙速風(fēng)機系統(tǒng)的局限性
排風(fēng)和排煙系統(tǒng)的功能切換，理論上可以采用雙速風(fēng)機，這種方式的工作原理：平時低速檔運行進行排風(fēng)，火災(zāi)發(fā)生時自動切換到高速檔進行排煙。
風(fēng)機的風(fēng)量同轉(zhuǎn)速有關(guān)，電機轉(zhuǎn)速決定于定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。當(dāng)電源頻率一定時，不同磁極對數(shù)的電機所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速也不同，根據(jù)這個原理，利用帶雙速電機的風(fēng)機可調(diào)節(jié)風(fēng)量，目前，雙速風(fēng)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(guān)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(fēng)量一般在30m3/m2h左右，消防排煙量達60m3/m2h。即平時通風(fēng)與消防排煙量的比值是1：2?？梢?，滿足平時排風(fēng)量的風(fēng)機，火災(zāi)時，即使切換到高速檔也遠(yuǎn)達不到設(shè)計要求的排煙量。若按滿足火災(zāi)時消防排煙的要求選擇風(fēng)機，那末，低檔運行時風(fēng)量及風(fēng)壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平時排風(fēng)所需，從而增加了風(fēng)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(fēng)，又滿足火災(zāi)排煙，必須采用變頻調(diào)速風(fēng)機，然而，這種風(fēng)機價格十分昂貴，一臺風(fēng)量60000m3/h，軸功率75kW的普通離心風(fēng)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(shè)備，價格更貴。建設(shè)單位難以接受。那么，究竟設(shè)計成怎么樣的系統(tǒng)，才能降低造價，并且技術(shù)上又安全可靠呢？
3 利用系統(tǒng)所擔(dān)負(fù)的排風(fēng)面積成比例關(guān)系的排風(fēng)（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(shè)計步驟是：先計算出平時排風(fēng)量，選定風(fēng)機，再根據(jù)所選風(fēng)機銘牌風(fēng)量反算出防煙分區(qū)面積，劃分防煙分區(qū)；最后布置排風(fēng)口及排煙口。如圖3所示，排煙口和排風(fēng)口均為常開，所有平時排風(fēng)口均設(shè)有一個帶電信號的防火閥，并互相聯(lián)鎖，有火災(zāi)信號時全部關(guān)閉。排煙口是可以自動復(fù)位的常開風(fēng)口（平時兼作排風(fēng)口），由消防中心控制其動作。火災(zāi)發(fā)生時關(guān)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(dāng)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(fēng)量就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的排風(fēng)與排煙功能轉(zhuǎn)換。值得注意的是，在設(shè)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(fù)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(fēng)機匹配，這樣，風(fēng)機設(shè)備初設(shè)資少、電耗、低，控制系統(tǒng)也不復(fù)雜，因則既經(jīng)濟，又安全可靠。
4  結(jié)論
地下室排風(fēng)與消防排煙結(jié)合使用的系統(tǒng)，有若干方案可供選擇，采和雙風(fēng)機并聯(lián)或雙速風(fēng)機系統(tǒng)，如果按平時所需排風(fēng)量確定風(fēng)機，則火災(zāi)發(fā)生時不能滿足消防排煙量的要求；如果按火災(zāi)時消防排煙量選擇風(fēng)機，則增加設(shè)備投資和電耗，風(fēng)機所產(chǎn)生的噪聲也高；如果采用調(diào)頻變速風(fēng)機，雖然中滿足任意風(fēng)（煙）量要求，電耗也低，但是設(shè)備投資過大，建設(shè)單位一般無法接受。為謀求排風(fēng)及排煙系統(tǒng)的經(jīng)濟性與安全性，最好應(yīng)采用單風(fēng)機排風(fēng)（煙）系統(tǒng)，并合理地劃分防煙分區(qū)，使平時排風(fēng)量和消防排煙量相當(dāng)，簡化控制系統(tǒng)。