左超 袁琳
摘要
介紹了消防應急疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構和功能,結合某高層商場建設實例分析了搭建了可用于高層民用建筑中發(fā)生火災時用于人員疏散用的余壓探測器、余壓控制器、風閥驅動器的三層結構組網(wǎng)模式的優(yōu)點與必要性。并總結了消防應急疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)的功能用于高層建筑物中樓梯間和前室、前室和走道之間的余壓的監(jiān)控與調節(jié),使監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的余壓值穩(wěn)定在國家規(guī)范要求的區(qū)間值內(nèi),從而在火災發(fā)生時最大限度地保障高層建筑物中人員的安全疏散。
【關鍵詞】消防應急疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng) 余壓探測器 余壓控制器 風閥驅動器
隨著科技的發(fā)展以及人民的生活水平日益提高,大、中型城市中的建筑物的高度、體量都在不斷增大。出現(xiàn)了大量的超高層、超大體量的建筑物,建筑物面積達到幾十萬平方米,超高層建筑的出現(xiàn)為消防應急疏散設計帶來了許多新的問題。超高層建筑物中一旦有火災發(fā)生,人員的疏散問題是重中之重。
在火災發(fā)生過程中,大量煙氣會迅速擴散。據(jù)統(tǒng)計資料顯示,在各類火災事故中,絕大部分的人員傷亡都是因煙氣窒息、中毒,不能安全疏散所致。在火災事故中,傷亡人數(shù)多數(shù)也是中毒窒息暈倒后被火燒死的。從這些火災事故中足見防排煙在高層建筑消防安全中的重要地位。
GB50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》要求防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室或合用前室,避難走道的前室、避難層(間)應設置防煙設施。從防煙角度講,機械加壓送風系統(tǒng)的余壓值過低不利于防煙,因此余壓值越高防煙效果就越好。但由于疏散門的方向是朝疏散方向開啟的,而加壓送風的作用力方向與疏散門開啟的方向恰好是相反的。若余壓值過高則會導致樓梯間和前室、前室和走道之間疏散門兩側壓差過大,從而在疏散門開啟相反方向產(chǎn)生強大的作用力,而導致疏散門無法開啟,影響人員疏散和消防人員施救。
依據(jù)GB51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》要求,機械加壓送風系統(tǒng)宜設有測壓裝置及風壓調節(jié)措施。但是目前建筑物中的加壓送風系統(tǒng)自身,沒有能力來判斷余壓值,加壓區(qū)泄漏過大,余壓值達不到標準,起不到防煙作用,或因壓力過大而造成疏散門難以開啟。而如何能及時探測余壓值狀況,以調整加壓送風量,使樓梯間和前室保持相對穩(wěn)定的余壓值是一個關鍵問題。
因此設置消防應急疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)可量化加壓送風系統(tǒng)的管理,解決加壓送風系統(tǒng)在消防疏散過程中存在的隱患,是保證加壓送風系統(tǒng)在火災中正常使用的必然選擇。如何才能做到火災發(fā)生時排除煙氣并有效防止煙氣進入安全疏散通道,保證人員在較好的能見度下進行安全疏散,大限度地減少高層建筑火災事故中的人員死亡,科學地進行防排煙設計、施工、管理尤為重要。
為了解決高層建筑中的防排煙過程中所遇到的這個問題,筆者到高層建筑中進行實地考察與調研,證實了在工程中安裝消防應急疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)的必要性。目前該系統(tǒng)在國內(nèi)外尚屬于新興產(chǎn)品。根據(jù)調研和實地考察結果搭建一套消防應急疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)。利用研究成果可以在一定程度上減少高層建筑中火災對人身以及財產(chǎn)造成的傷害。
1 工程概況
某高層建筑占地約2.56萬平方米,建筑面積約40萬平方米,總高度為292.55米,地下3層,地上71層,總層高共計74層,其中地下二、三層為地下停車場。地下一層到地上五層為美食、娛樂、購物中心。六層至七十一層為酒店、公司寫字間等。
根據(jù)消防疏散、排煙設計要求,需對全樓層安裝消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)。每臺加壓送風機配電控制箱內(nèi)應設置余壓控制器,防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室或合用前室、避難走道的前室、避難層(間)均應設置余壓探測器。
2 系統(tǒng)組網(wǎng)設計
消防應急疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)(基本結構框架見圖1由余壓探測器,余壓控制器,風閥驅動器等元素組成。整個系統(tǒng)功能全面、探測精準、性價比高。
由于建筑物體量較大,樓層較高。余壓控制器分布于每個樓層全樓消防控制室位于一樓值班室,設置了一臺消防應急疏散余壓監(jiān)控主機,通過CAN總線將消防應急疏散余壓監(jiān)控主機所監(jiān)控顯示的內(nèi)容統(tǒng)一在消防控制室內(nèi)的監(jiān)控屏幕上顯示。
本系統(tǒng)單臺余壓監(jiān)控主機具有2回路,單個回路通信最大有效傳輸距離理論值為2km。每個回路最多可連接128臺余壓控制器。余壓監(jiān)控主機使用220V交流電源供電,電源線纜采用NH-RVR3×2.5mm2電纜,由消防控制室消防電源提供。監(jiān)控主機為余壓控制器提供DC24V電源,電源線采用NH-BV2×2.5mm2電纜。余壓監(jiān)控器通過CAN/RS-485總線把各個點的監(jiān)控信息上傳到消防控制室圖像顯示裝置,通信線采用NH-RVS2×1.5mm2。
余壓控制器采用DC24V集中供電。每個余壓監(jiān)控器均可通過其內(nèi)置軟件設定與監(jiān)控主機的通信地址。本系統(tǒng)回路總線為無極性二總線,總線電纜采用NH-RVS2×1.5mm2電纜。當回路點數(shù)<128點時,通信距離500米;當回路點數(shù)≤64點時,通信距離1000米。本系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)功能使用CAN總線聯(lián)網(wǎng),線制NHRVS-2×1.5mm2,通信距離2000米;當回路點數(shù)≤128點時,聯(lián)網(wǎng)后回路總數(shù)≤16路;當回路點數(shù)≤64點時,聯(lián)網(wǎng)后回路總數(shù)≤32路。
余壓探測器的設置應保證整個建筑物中的防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室或合用前室、避難走道的前室、避難層(間)之間的余壓值均能在余壓監(jiān)控器或消防控制室內(nèi)實時顯示。
監(jiān)控主機設置于有人值班的消防控制室內(nèi),通過通信總線及電源總線與下端余壓控制器連接。余壓控制器安裝于每臺加壓送風機配電控制箱中,通過通信總線與余壓探測器進行連接。并且輸出DC24V與風閥驅動器進行連接,余壓控制器向風閥驅動器發(fā)出指令,控制調節(jié)電動旁通泄壓閥的開、閉角度來調節(jié)余壓值。余壓控制器與余壓探測器利用二總線進行連接,每臺余壓探測器都能設置唯一的地址碼。余壓探測器從各個安裝位置處收集余壓信號,上傳至余壓控制器,余壓控制器處理后上傳至余壓監(jiān)控器,同時控制風閥驅動器對電動旁通泄壓閥的開、閉角度進行調節(jié)從而調節(jié)疏散通道出口處的余壓值。
3 消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)特點
消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)具有可靠性高、簡單實用、功能多樣的特點。監(jiān)控主機采用CAN總線數(shù)據(jù)傳輸方式,配接余壓控制器、余壓探測器、風閥驅動器組網(wǎng)行成大規(guī)模消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng),適合用于各個大型建筑物中的余壓監(jiān)控與余壓調節(jié)。
消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)控器的電路主要由主控電路、通信電路、電源電路和顯示電路組成。主控電路由單片機、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、接口電路組成,其中余壓控制器的單片機采用指令功能強大的高性能的進口芯片,運算速度快,抗干擾能力強;通信電路由CAN通信專用接口芯片實現(xiàn)功能,與余壓探測器通過CAN總線進行信息傳遞,監(jiān)控主機循環(huán)對總線上的所有余壓探測器按地址進行巡檢,檢測其工作狀態(tài)進行分析處理;電源電路主要由主供電電路和備電電路構成,系統(tǒng)正常工作時,主供電電路可對欠壓的備電電池進行充電,同時電源對主備電源狀態(tài)進行自檢,當設備出現(xiàn)故障時,余壓監(jiān)控器能夠進行聲光報警;顯示電路由液晶顯示電路、聯(lián)動電路和打印機組成,通過這些電路可進行指令輸入、報警輸出等操作,并且能顯示消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)中各個組件的實時狀態(tài)。如圖2所示。
4 消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)的泄壓方式優(yōu)點
在火災環(huán)境中,利用消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)來調節(jié)控制調節(jié)防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室或合用前室、避難走道的前室、避難層(間)間的余壓值相比于傳統(tǒng)泄壓方式有較大的優(yōu)勢。本系統(tǒng)利用消防疏散余壓探測器、消防疏散余壓控制器、風閥驅動器來控制調節(jié)余壓值,其中消防疏散余壓探測器采用美國進口的SM9541傳感器,探測精度高、使用較為穩(wěn)定。而傳統(tǒng)的泄壓措施主要采用余壓閥、泄壓閥、重錘閥以及機械式壓差開關、繼電器對火場環(huán)境區(qū)域進行余壓調節(jié)。相比之下采用消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性較高,壓力校準與溫度補償輸出采用全數(shù)字式,精度較高。現(xiàn)場安裝較為簡單,可精確設定測量余壓值的范圍,能夠更好地滿足消防規(guī)范的要求。每個消防疏散余壓探測器有唯一地址碼,消防疏散余壓監(jiān)控器可對消防疏散余壓探測器實時巡檢,可設置周期性校驗,溫度補償-5℃~45℃。而傳統(tǒng)的泄壓裝置多為機械式以及半自動化,運行穩(wěn)定性、可靠性較差、精度較低,出廠調試需要標準氣壓源進行標定校準。同時只能設定一個開關值,易導致泄壓閥啟動泄壓后無法關閉,影響加壓送風,使煙霧進入前室或樓梯間,產(chǎn)生安全隱患。傳統(tǒng)的余壓調節(jié)設備在施工過程中設備使用數(shù)量和管線敷設數(shù)量多,施工量大,周期長,成本高。無巡檢、校驗、溫度補償功能。相比之下消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)場安裝、使用可靠性、使用精確度、用戶可視性都較為突出,相比傳統(tǒng)泄壓方式具有長足的進步。綜上所述,使用消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)較傳統(tǒng)泄壓裝置有較大優(yōu)勢。
5 消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)功能
5.1 應急動作功能
主要功能包括:
(1)控制單元應能實時顯示每個被保護區(qū)域的氣壓值或壓差值;
(2)應急動作閾值應設定在±100Pa,在應急動作時控制單元顯示的壓差值與應急動作閾值差異應小于5Pa。
5.2 自檢
余壓監(jiān)測系統(tǒng)執(zhí)行自檢時,應能對其音響器件及指示燈進行功能檢查,動作單元不應動作。
5.3 數(shù)據(jù)記錄與導出功能
主要功能包括:
(1)余壓監(jiān)測系統(tǒng)應能記錄最近7d的應急動作信息和故障信息。在系統(tǒng)失去電力供應后信息應至少保存30d.
(2)余壓監(jiān)測系統(tǒng)應具有信息數(shù)據(jù)導出功能。
5.4 網(wǎng)絡
主要功能包括:監(jiān)控主機自帶1路標準RS232、1路標準RS485、1路開關量控制輸出,可與上位機進行信息交互。
6 消防疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)調試
系統(tǒng)現(xiàn)場調試流程主要分為如下幾個步驟。
(1)余壓監(jiān)控系統(tǒng)主機接入電源,主機與余壓控制器、余壓傳感器、風閥驅動器之間的連接安裝完成,之后檢查各種連線規(guī)格是否滿足要求,連線是否有短路、松動現(xiàn)象。
(2)在施工方已完成接地絕緣電阻測試,并確定絕緣電阻滿足施工要求的前提下,用萬用表測量,接入線對大地的絕緣電阻應≥50MΩ。
(3)首先將余壓監(jiān)控傳感器、余壓控制器通電,待其穩(wěn)定,余壓控制器進行信號采集后,設置余壓傳感器的通信地址碼、應急動作閾值等,并對余壓探測器的各項功能進行測試。
(4)打開余壓監(jiān)控系統(tǒng)主電源,用萬用表測量各條線上的電壓是否正常,之后配置余壓監(jiān)控主機的系統(tǒng)參數(shù)(包括通信接口、余壓探測器的通信地址碼等)。檢查通信是否連通,如通信不能連通應檢查通信地址及通信線,直至正常通信。對余壓監(jiān)控系統(tǒng)應急動作功能進行試驗。
(5)全部調試完畢,試運行3天。系統(tǒng)驗收后方能投入正常運行。
7 結束語
針對各類加壓送風系統(tǒng)的特點,本文引入消防應急疏散余壓監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)是集工業(yè)計算機技術,通訊、抗電磁干擾、數(shù)字傳感技術及消防二總線于一體的智能化系統(tǒng)。采用高靈敏度壓力信號傳感器,24小時實時自動巡檢,并采集加壓區(qū)域壓力變化狀態(tài),對超壓等故障發(fā)出報警信號并記錄。當防煙樓梯間或前室余壓值達到超壓監(jiān)控值時,消防應急疏散余壓探測器發(fā)出報警信號,余壓控制器打開加壓風機風管上的電動旁通閥泄壓;余壓回落到正常區(qū)間值后,探測器發(fā)出信號,控制器關閉旁通閥,通過控制風閥驅動器的開啟角度,保持余壓值穩(wěn)定在國家規(guī)范要求的區(qū)間值內(nèi),系統(tǒng)具有實時性、數(shù)字化、智能化,自動化,連續(xù)動態(tài)監(jiān)控的特點。從而實現(xiàn)了火災發(fā)生時保證了消防疏散通道的通暢,為大型建筑的安全運行和人民生命財產(chǎn)安全保駕護航。
參考文獻
[1]GB50016-2014建筑設計防火規(guī)范[M].北京:中國標準出版社,2014.
[2]GB51251-2017建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準[S].北京:中國標準出版社,2017.