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我國機械防排煙工程主要問題探討

時間:2020-03-30 14:57作者:王彥斌
本文導讀:這是一篇關于我國機械防排煙工程主要問題探討的文章,近年來,隨著消防科學技術的快速發展,防排煙技術理論基礎與實際應用也在不斷得到完善和提高,機械防煙系統的可靠性和穩定性得到很大的提升。

  摘    要: 防排煙系統作為建筑防火設計的重要組成部分,是控制煙氣在建筑物內蔓延的主要手段,對火災發展及人員疏散具有重要作用。但從近年來現場施工及驗收實際效果來看,部分設計、施工單位對防排煙技術關鍵點及相關標準規范把握不準確,實際防排煙效果遠沒有達到最初設計。論文通過歸納總結多年來消防防排煙工程驗收實踐,緊密結合規范,對一些存在的問題和容易忽視的關鍵點進行了提煉分析,對防排煙技術未來發展提出了一些看法。

  關鍵詞: 機械防排煙; 疑難點; 解析;

  Abstract: As an important part of building fire protection design, smoke control system is the main means to control the spread of smoke in the building, which plays an important role in fire development and evacuation. But in recent years, from the actual effect of on-site construction and acceptance, some design and construction units do not grasp the key points of smoke control technology and relevant standards and specifications accurately, and the actual smoke control effect is far from the original design. This paper summarizes the acceptance practice of fire and smoke control projects over the years, closely combines with the specifications, refines and analyzes some existing problems and key points that are easy to be ignored, and puts forward some ideas on the development of smoke control technology.

  Keyword: mechanical smoke control; difficult points; analysis;

  1 、我國防排煙技術規范的發展歷程

  1956年4月,自首部由公安部和建筑工程部編制的《工業企業和居住區建筑設計暫行防火標準》(102-56)頒布實施以來,我國先后頒布了8部建筑設計防火規范(標準)。其中,TJ 16—1974《建筑設計防火規范》首次出現了防排煙的提法,但未進行明確性詳細性的規定。1982年,GB J45—1982《高層民用建筑防火設計規范》(試行)首次在第七章第一節出現了對防排煙技術的具體規定,這個規定奠定了我國防排煙技術的基礎理論。尤其在國家“八·五”科技攻關期間,四川消防研究所研究專題《高層建筑樓梯間正壓送風機械排煙技術的研究》為GB J45—1995《高層民用建筑防火設計規范》防排煙技術標準提供了防排煙技術參數數據庫和理論依據,其大部分規定一直沿用到現在。對于單多層建筑防排煙系統性的規范要求,最早出現于GB 50016—2006《建筑設計防火規范》相關章節,主要規定類似于GB J45—1982《高層民用建筑防火設計規范》(試行)的相關規定。2017年11月20日,GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》,經住房與城鄉建設部以第1741號公告批準發布,標志著建筑防排煙系統有了專項技術標準,對我國防排煙工程具有重要意義。

  2 、機械防排煙工程中容易出現的問題與分析

  2.1 、排煙量與送風量的計算核定問題

  建筑結構布局、管道設置及漏風量、送風(排煙)口設置等因素均不同程度決定著火災中建筑物機械送風(排煙)效果,但從源頭來講,防排煙系統風量設計是最關鍵最直接的影響因素。在實際設計中,大部分設計人員跳過計算核定環節,直接采用規范推薦參考取值,未對參考取值的適用條件進行核對,未對建筑結構差異性、管道(風井)漏風量等因素進行具體分析,導致風量計算存在先天性缺陷,建筑內防排煙最不利區域送風量或排煙量達不到規范要求。
 

我國機械防排煙工程主要問題探討
 

  如GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》第3.4.2條規定了樓梯間及前室加壓送風量的參考數值,但其有一定的適用條件:(1)參考數值按開啟一個高2m寬1.6m的雙扇門確定,若采用單扇門,數值乘以0.75折算;(2)風量按著火層及上下2層共3層計算;(3)樓梯間及前室均只設置了一趟疏散門;(4)樓梯間疏散門開啟面積與之配套前室疏散門開啟面積基本相當;且明確剪刀樓梯間及共用前室不適用該風量參考數值。實際工程中,面對建筑多樣性與差異性,疏散門的大小、數量、布置不可能完全等同于設計取值的參考條件,設計人員應當具體情況具體分析,嚴格按照規范要求進行計算,確保系統所需風機的適配性。

  2.2、 管道(風井)質量不高,風力損失較大

  管道(風井)質量不高,風力損失較大主要存在2方面的問題:

  1)風道問題。在GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》未頒布前,GB 50045—1995《高層民用建筑設計防火規范》(2005年版)第8.1.5條規定,機械加壓送風和機械排煙管道可以采用金屬風道或內表面光滑的混凝土等非金屬材料風道。實際施工中,當建筑采用混凝土結構風道時,因成本控制、施工隊素質等原因,在混凝土風道內二次設置金屬風道的做法非常少,在缺失有效監管的情況下,又極少對混凝土風道內壁進行光滑處理。由此導致,風道內壁表面光滑程度難以界定,大量內表面不光滑的混凝土風道對防排煙系統造成了一定的風力損失。

  2)風管問題。從風道引出風管后,風管質量不高造成風量的二次損失。風管的強度和嚴密性能是風道加工和制作質量的重要指標之一,是保證防排煙系統正常運行的基礎。受施工人員素質、施工質量、利潤考量等各方面影響,現場施工及驗收缺乏管道強度和嚴密性檢驗環節,風道漏風量超出了規范允許的漏風量,多種因素疊加造成最不利點風量無法滿足規范要求。GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》[1]頒布后,對風道進行了統一規定,要求機械防(排)煙系統應采用管道送風(排煙),且不應采用土建風道,送風(排煙)管道應采用不燃材料制作且內壁應光滑。同時,也對管道強度和嚴密性檢驗進行了詳細性規定,這一部分是施工及驗收的重點。

  2.3、 防排煙系統消控室遠程啟動問題

  消防控制室聯動控制器存在多線控制盤和總線控制盤2種手動控制形式,兩者之間存在一定的區別。根據消防聯動控制器的電路設計原理,消防設施的手動控制功能可以通過聯動控制器主機用預先編好的二次碼編號啟動,實現手動控制啟停的功能。但這種操作需要煩瑣的菜單操作來實現,因此,一些聯動控制器通過設置總線控制盤(由信號總線連接消防設施控制模塊來實現),為啟動和停止總線(控制)設備提供了一種便捷的操作方式。而多線控制盤,則通過一個點位對應一臺設備,每臺設備一條控制線路,只要多線聯動控制盤在通電的情況下,就可以直接驅動現場被控設備。根據GB50116—2013《火災自動報警系統設計規范》相關規定,多線控制盤則是聯動控制器的必設部件。

  具體到防排煙系統:GB 50116—2013《火災自動報警系統設計規范》第4.5.3條規定,防煙系統、排煙系統的手動控制方式,應能在消防控制室內的消防聯動控制器上手動控制送風口、電動擋煙垂壁、排煙口、排煙窗、排煙閥的開啟或關閉及防煙風機、排煙風機等設備的啟動或停止,防煙、排煙風機的啟動、停止按鈕應采用專用線路直接連接至設置在消防控制室內的消防聯動控制器的手動控制盤,并應直接手動控制防煙、排煙風機的啟動、停止[2]。根據此條規定,消控室多線控制盤必須設置防煙、排煙風機的啟動、停止按鈕,而送風口、電動擋煙垂壁、排煙口、排煙窗、排煙閥的開啟或關閉則可通過控制器或總線控制盤實現手動控制。

  2.4 、前室正壓送風口聯鎖風機啟動問題

  GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》第3.3.6條和第5.1.2條規定,設置于前室的常閉式正壓送風口開啟時,加壓風機應能自動啟動。在GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》頒布前,部分工程正壓送風口手動開啟與送風機之間未實現聯動(聯鎖)功能。查閱以往規范發現,在涉及防排煙的規范(規定)中確未提及前室正壓送風口與送風機之間的聯動(聯鎖)關系,但在設計圖集07K103-1《建筑防排煙及暖通空調防火設計》[3]第10頁“超過32層高層建筑消防前室的加壓送風”中,出現了前室常閉送風口與加壓送風機的“聯鎖”啟動關系。

  聯動和聯鎖的區別,通俗來講,連鎖控制,是由消防系統自身完成的,不需要火災自動報警系統參與,通過專用線路實現,與消防聯動控制器所處狀態無關。聯動控制,需要火災自動報警系統聯動控制的消防設備,由消防聯動控制器通過輸出模塊實現。因此,在GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》頒布前,前室常閉送風口與加壓送風機的聯鎖啟動關系應當實現,這也是提高防煙系統可靠性的重要保障。

  2.5、 排煙口形式的設置問題

  GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》未頒布前,主要規范對排煙口形式的設置要求有:2005版《高層民用建筑設計防火規范》規定排煙口平時關閉,并應設置有手動和自動開啟裝置;GB 50016—2006《建筑設計防火規范》規定排煙口或排煙閥平時為關閉時(多了一個“時”字),應設置手動和自動開啟裝置。通過對比,GB 50016—2006《建筑設計防火規范》是允許常開式排煙口存在的,尤其是在圖集07K103-1《建筑防排煙及暖通空調防火設計》第22頁,內走道排煙系統圖中明確出現了常開排煙口的標注。

  在實踐中,部分排煙項目中確實也出現了常開排煙口的做法。對此進行分析,若排煙口附近設置了排煙閥,可滿足手動開啟排煙閥啟動風機的聯動功能,若排煙閥分布不合理或未安裝排煙閥:(1)無法實現通過手動開啟排煙閥啟動風機的聯動效果;(2)在有多個防煙分區的情況下,非起火區域的(常開)排煙口對排煙效果產生影響(存在風量損失)。

  2.6 、管道處理問題

  2.6.1 、管道耐火處理問題

  為有效減少火焰及高溫煙氣對防排煙系統管道的破壞作用,GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》第3.3.8和第4.4.8條對防排煙系統管道分別進行了規定,其中兩者一致的地方有:水平設置的管道應設置在吊頂內,其耐火極限不應低于0.50h;當未設置于吊頂內(管道井內除外),管道的耐火極限不應小于1.00h。而從實際驗收看,驗收者或者施工者往往忽視對風管的耐火處理,甚至有些施工單位為減少成本,明知而不為之;有些單位僅對場所內外露管道進行處理,而對管道井、吊頂內等隱蔽工程內風管不進行處理,這是應當在驗收過程中重點關注的情況。

  2.6.2 、排煙管道隔熱處理問題

  火災中煙氣存在一定的溫度,通過熱傳遞作用,煙氣中的高溫會傳遞到排煙管道表面,采取有效措施應對高溫排煙風管引燃周圍可燃物的做法是非常必要的。根據GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》第4.4.9條之規定,當吊頂內有可燃物時,吊頂內的排煙管道應采用不燃材料進行隔熱,并應與可燃物保持不小于150mm的距離;這一要求也是施工單位往往忽視的地方。

  2.7、 機械防排煙系統風量驗收問題

  防排煙系統的驗收方法比較明確,防煙系統通過測定防煙部位與場所走道余壓值和相關部位疏散門門洞斷面風速,核查是否達到規范要求;排煙系統通過測定防煙分區內排煙口排煙量,核查是否達到規范要求。常見的問題是,在大型建筑驗收時,選擇的測試部位將會對驗收結果產生關鍵影響。任何一個系統都會存在最不利點(區域),對最不利點(區域)的檢查是重要的關鍵點。在機械防排煙系統驗收中,最不利區域是驗收的重點,只有這樣,得出的結果才是客觀的;具體來講,防排煙系統驗收應對距離風機直線距離最遠處的防排煙設施進行檢查驗收。

  3 、防排煙技術未來展望

  近年來,隨著消防科學技術的快速發展,防排煙技術理論基礎與實際應用也在不斷得到完善和提高,機械防煙系統的可靠性和穩定性得到很大的提升。展望未來,推動防排煙技術發展,一方面在于推進防排煙設施發展,如提升防排煙技術的智能化水平、探索火災中建筑結構智能自塑(以更加有利于防排煙);同時,也應對煙氣源頭進行管控,探索和研究物質產煙特性并進行改造,通過簡單易行的方式減少產煙量,從根本上解決煙氣問題。

  參考文獻

  [1]GB 51251-2017建筑防煙排煙系統技術標準[S].
  [2]GB 50116-2013火災自動報警系統設計規范[S].
  [3]GJBT-1023建筑防排煙及暖通空調防火設計[S].

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