谈地下室排风与消防排烟系统的若干问题

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 地下室排风及消防排烟系统设计是近年来暖通设计人员讨论的热点问题。归纳起来，比较认同的有三种做法：双风机并联系统，平时单机运行，互相备用，发生火灾时，双机同运行；双速风机系统，平进低速运行，火灾时切换到高速挡；单风机单速系统，平时排风打开所有排风（烟）口（常开），火灾时关闭所有非着火防烟分区风口，仅对着火防烟分区进行排烟。本文拟对上述问题进行分析的探讨。
1  双风机并联运行时对排烟量的影响
这种方式通风系统的单云贵风机按平时排风量确定。如图1所示，系统担负的防火分区不再进一步划分防烟分区，整个防火分区的排烟量往往超过平时风量一倍。火灾发生时两台风机并联运行，使风机排烟量达到《高规》的要求。但是，并联运行系统的风量能达到单台风机平时运行的两倍吗？
图2为两台风机并联运行特性曲线图，从图中可以看出，单台风机的特性曲线为①，并联后的特性曲线为②，风道阻力特性曲线为③，风机效率曲线为④。单机运行时作点为D，相应的风量为LD，风压为PD。并联运行时，工作点转移到A，相应的风量为LA，风压为PA。从A点作一水平线和单机特性曲线①交于B点上，则B点表明每台单机在并联时的工作点，也就是每台单机的风量和风压分别为LB和PB，从图中可知：LB=（1/2）LA，PA=PB，而LB<LD，也就是2LB=LA<LD。由此可见，并联运行时系统的排烟量并不等于单台风机通风量的2倍，而是小于单台风机平时排风时排风量的2倍，因而并联时排烟量达不到设计要求。如果要满足消防排烟量的要求，那么单台风机平时排风量势必比设计排风量大得多。使风机容量加大、电耗增多，噪声增高。
2 双速风机系统的局限性
排风和排烟系统的功能切换，理论上可以采用双速风机，这种方式的工作原理：平时低速档运行进行排风，火灾发生时自动切换到高速档进行排烟。
风机的风量同转速有关，电机转速决定于定子产生的旋转磁场的转速。当电源频率一定时，不同磁极对数的电机所对应的转速也不同，根据这个原理，利用带双速电机的风机可调节风量，目前，双速风机上使用的电机，通常为4/6级，电机转速分别为750rpm和500rpm。根据转速同流量的关系，流量的变化范围由100~67%。
民用建筑用作车库的地下室，排风量一般在30m3/m2h左右，消防排烟量达60m3/m2h。即平时通风与消防排烟量的比值是1：2。可见，满足平时排风量的风机，火灾时，即使切换到高速档也远达不到设计要求的排烟量。若按满足火灾时消防排烟的要求选择风机，那末，低档运行时风量及风压远远大于平时排风所需，从而增加了风机容量，增加一次投送费用，能耗和噪声均较大。
要实现系统既能满足平时排风，又满足火灾排烟，必须采用变频调速风机，然而，这种风机价格十分昂贵，一台风量60000m3/h，轴功率75kW的普通离心风机，造价大约3万元左右，但与其匹配的变速调频器，价格大约15万元左右，如果是进口设备，价格更贵。建设单位难以接受。那么，究竟设计成怎么样的系统，才能降低造价，并且技术上又安全可靠呢？
3 利用系统所担负的排风面积成比例关系的排风（烟）方式
这种方式是在一个防火分区上再划分若干个防烟分区，设计步骤是：先计算出平时排风量，选定风机，再根据所选风机铭牌风量反算出防烟分区面积，划分防烟分区；最后布置排风口及排烟口。如图3所示，排烟口和排风口均为常开，所有平时排风口均设有一个带电信号的防火阀，并互相联锁，有火灾信号时全部关闭。排烟口是可以自动复位的常开风口（平时兼作排风口），由消防中心控制其动作。火灾发生时关闭非着火防烟分区的排烟阀，使着火的防烟分区排烟量能满足规范的要求。当国气温延到其它防烟分区时，重新打开该处的排烟口。这种做法的优点是不必改变风量就可以实现系统的排风与排烟功能转换。值得注意的是，在设计上需要一定的技巧，下一定的功夫。每个防烟分区不宜太小，太小造成防烟分区过多，所需排烟口数量多，使控制系统复杂。也不要太大，一般建议250m2左右。这样既控制了排烟口的数量，又使排烟量能与平时排风机匹配，这样，风机设备初设资少、电耗、低，控制系统也不复杂，因则既经济，又安全可靠。
4  结论
地下室排风与消防排烟结合使用的系统，有若干方案可供选择，采和双风机并联或双速风机系统，如果按平时所需排风量确定风机，则火灾发生时不能满足消防排烟量的要求；如果按火灾时消防排烟量选择风机，则增加设备投资和电耗，风机所产生的噪声也高；如果采用调频变速风机，虽然中满足任意风（烟）量要求，电耗也低，但是设备投资过大，建设单位一般无法接受。为谋求排风及排烟系统的经济性与安全性，最好应采用单风机排风（烟）系统，并合理地划分防烟分区，使平时排风量和消防排烟量相当，简化控制系统。