当宁消防网APP

找产品、查资料、询价更简单

立即下载

徐建兵等:排烟防火阀联动控制消防风机的措施探讨

2023-11-27徐建兵 郭东当宁消防网

 相关规范对排烟防火阀的联动控制要求  

>>>GB 51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》(以下简称《烟标》)

《烟标》对“风机”的控制有如下规定:

  a. 第5.2.2条规定,系统中任一排烟阀或排烟口开启时,排烟风机、补风机自动启动;排烟防火阀在280℃应自行关闭,并应连锁关闭排烟风机和补风机。

  b. 第4.4.6条规定,排烟风机应与风机入口处的排烟防火阀联锁,当该阀关闭时,排烟风机应能停止运转。

>>>GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》(以下简称《火规》)

关于排烟风机的联动控制内容基本与《烟标》一致,但第4.5.5条只规定了排烟风机入口处的排烟防火阀关闭后需停止排烟风机,未明确是否停止补风机。

>>>GB 55036-2022《消防设施通用规范》(以下简称《通规》)

《通规》关于排烟防火阀联锁关闭“风机”的规定,是对传统控制的重大改变。内容如下:

  a. 第11.1.5条中,关于“风机”的启动控制与《烟标》第5.2.2条的规定类似,也有“当任一排烟阀或排烟口开启时,相应的排烟风机、补风机均应能联动启动”的规定。

  b. 第11.3.5条规定“下列部位应设置排烟防火阀,排烟防火阀应具有在280℃时自行关闭和联锁关闭相应排烟风机、补风机的功能:

   1 垂直主排烟管道与每层水平排烟管道连接处的水平管段上;

   2 一个排烟系统负担多个防烟分区的排烟支管上;

   3 排烟风机入口处;

   4 排烟管道穿越防火分区处。”

上述排烟防火阀设置位置虽然与《烟标》第4.4.10条基本一致,但要求这些排烟防火阀“应具有……联锁关闭相应排烟风机、补风机的功能”的规定,是《通规》与《烟标》《火规》的主要区别,也是本文讨论研究的重点。

依据上述规定,排烟防火阀在排烟管上的位置可归纳为:排烟主管(见《通规》第11.3.5条第3款);支干管(见第1款、第4款);支管(见第2款)。根据《通规》第11.3.3条规定,公共建筑的竖向排烟系统每段服务高度应小于或等于50 m,如果建筑层高按照4 m计算,在50 m高度内,竖向至少有10个以上的防烟分区,排烟主管、支干管、支管上设置的排烟防火阀在10个以上,其主管上设置的排烟防火阀在280℃时的关闭信号,是优先级最高的停机信号,风机停止后将不再启动。那其余设于支干管、支管上的排烟防火阀,都是控制优先级最高的吗?其中任一动作停止“风机”后,风机就不能再启动了吗?若这样的话,《通规》第11.1.5条关于“当任一排烟阀或排烟口开启时,相应的排烟风机、补风机均应能联动启动”的规定,又该如何执行呢?

 暖通专业的工艺要求  

笔者通过与暖通专业的相关专家进行详细交流、沟通后了解到,在满足《通规》相关规定的情况下,当设计采用一组排烟风机、补风机服务于多个防火、防烟分区时,风机的控制需要考虑到火焰、烟气在不同防烟分区间蔓延的可能性,支干管、支管上排烟防火阀的关闭信号不应是最高控制优先级,对风机的控制需满足如下要求:

  a. 当某防烟分区支管上的排烟防火阀在280℃关闭并联锁停止风机后:①本防烟分区的排烟阀(口)开启,风机不再启动;②非本防烟分区排烟阀(口)开启,该开启信号应能让风机再次启动。

  b. 当带有2个及以上防烟分区的支干管上的排烟防火阀,在280℃关闭并联锁停机后:①在本支干管负担的所有防烟分区内,排烟阀(口)开启,风机不再启动;②非本支干管负担的防烟分区内的任一排烟阀(口)开启,该开启信号应能让风机再次启动。

  c. 在第a点第②条及第b点第②条的场景中,当所述排烟防火阀280℃关闭信号和排烟阀(口)开启信号同时存在时,已经运行的风机应保持运行。

  d. 主管上的排烟防火阀在280℃关闭并联锁停机后,风机不再开启。

 联动控制优先级的确定  

当一组“风机”服务于多个防火、防烟分区时,上述用于自动控制“风机”启、停的触发信号数量较多,且可能来自于不同的防火、防烟分区,要满足暖通工艺要求的“风机”控制,其首要任务是确定这些信号的控制优先级。根据暖通工艺要求梳理的控制优先级如下文所述。

>>>自动控制最高优先级

  排烟风机入口处的排烟防火阀关闭、停止“风机”的控制,是自动控制中的最高优先级。其动作后,其他自动控制的启动信号无效。

>>>带有2个及以上防烟分区的支干管系统控制信号的优先级

  a. 某支干管(M)上排烟防火阀停止“风机”的控制,优先于该支干管负担的所有防烟分区内排烟阀(口)启动“风机”的控制。前者动作控制“风机”停止后,后者的启动控制无效。

  b. 其他支干管(N)负担的防烟分区内的任一排烟阀(口)启动“风机”的控制,优先于上述支干管(M)上排烟防火阀停止“风机”的控制,前者启动信号发出后,后者停止信号失效,风机应再次启动或保持运行状态。

>>>排烟支管上控制信号的优先级

  a. 某支管(A)上排烟防火阀停止“风机”的控制,优先于该支管负担的防烟分区内排烟阀(口)启动“风机”的控制。前者动作控制“风机”停止后,后者的启动控制无效。

  b. 其他支管(B)负担的防烟分区内的任一排烟阀(口)启动“风机”的控制,优先于上述支管(A)上排烟防火阀停止“风机”的控制,前者启动信号发出后,后者停止信号失效,风机应再次启动或保持运作状态。

 电气控制方案比选  

消防联动控制系统认证标准GB 16806-2006《消防联动控制系统》和《火规》已经执行多年,“风机”的控制逻辑要求相对比较简单,启、停控制仅需动作一次就能满足要求。但基于《通规》的新要求及对暖通专业的工艺分析,“风机”的启、停控制不是一次性的,有多次控制的可能,在信号采集、逻辑编程及控制实施方面较原标准复杂得多,对电气设计将带来较大变化。为此,笔者提出两个方案:方案1——采用传统控制思路,在不影响目前消防联动控制器既有功能的前提下,将上述复杂的逻辑控制放到“风机”控制箱的继电控制电路来完成;方案2——利用消防联动控制系统进行信号采集和逻辑编程,通过一组启动、停止联动控制模块,实现对“风机”的控制。

>>>方案1的控制特点和问题分析

>方案1的控制特点

方案1沿用了传统的继电逻辑控制思路,符合部分地区要求排烟防火阀采用“硬线”控制停止“风机”的习惯。以本文1.3节所述竖向10个防烟分区的应用场景为例,在国标图集16D303-2《常用风机控制电路图》P18“排烟(加压送风)风机电路图XKY(J)F-3”的基础上,对控制电路进行调整,见图1。需要说明的是:①图中仅表达了与本文继电控制逻辑相关的内容,其余内容参见原图;②为简化图示,图中仅表达了在主管和支管设置排烟防火阀的情况,未表达支干管上设置阀门的情况。

控制电路特点如下:

  a. 当某一防烟分区着火时,其排烟阀(口)的动作信号作为“风机”的启动触发信号,由消防联动控制器通过相应的控制模块联动控制“风机”启动。10个防烟分区有10个控制模块,需10个中继器(KAq1~KAq10)接收该信号。

  b. 排烟风机入口处排烟防火阀(KH)的动作信号,是优先级最高的停机控制信号。按传统做法采用“硬线”将其连接至排烟风机控制箱,控制停机流程如下:

  KH闭合→中继器KA7得电→KA7常闭触点断开→CPS线圈失电→“风机”停机,之后不再启动。

  c. 将各防烟分区排烟支管上排烟防火阀(KH1~KH10)的动作信号,采用“硬线”连接至“风机”控制箱,再通过中继器接入逻辑控制电路用于停止风机。10个支管排烟防火阀需要10个中继器(KAt1~KAt10)接收信号。

  d. 将上述启、停信号按防烟分区进行分组(需要10个分组中继器,见KAf1~KAf10),所搭建的继电控制电路可实现本文第3章所述的控制逻辑。

>方案1存在的问题

方案1中,消防联动控制器通过简单的“与”逻辑驱动控制模块,这种传统的逻辑控制比较简单,但存在的问题也很突出:

  a. 同一台“风机”用于启动的控制模块数量及其逻辑与传统设计不同。

  传统设计中,一台“风机”无论为多少个防烟分区服务,火灾时只通过一个控制模块对“风机”进行自动启动控制。但根据图1所示继电控制电路的要求,控制模块需与防烟分区一一对应。上述案例中,一台“风机”需要10个模块,为此将导致火灾自动报警系统联动控制模块数量大量增加,系统及逻辑编程都变得很复杂。

  b. 大量控制信号直接接入控制箱,继电器数量大,上述案例中需要30个中继器才能满足要求,控制电路复杂,可靠性低。

  c. 将所有排烟防火阀的无源触点信号采用“硬线”连接到“风机”控制箱,布线成本高,线路的连接点太多,可靠性低。

  d. 同一项目中,每组“风机”服务的防烟分区数量不同,控制电路也会不同,电路图无法做到标准化设计,这将给设计师增加很大的工作量,也给生产制造、现场调试带来极大的不便。

>>>方案2的控制特点和问题分析

>方案2的控制特点

充分利用消防联动控制系统的信号采集、逻辑编程和联动控制功能,将复杂的逻辑编程交由消防联动控制系统完成,这样控制电路相对简单,仅需对传统控制电路进行适当调整即可满足要求,见图2。

控制电路特点如下:

  a. 将“风机”服务区域内的排烟阀(口)的动作信号及排烟支干管、支管上排烟防火阀的动作信号,分别作为“风机”的启、停触发信号,通过总线信号模块接入消防联动控制系统。火灾时由消防联动控制模块通过图2中的KA03、KA04信号中继器,对“风机”进行启、停控制。

  b. 排烟风机入口处排烟防火阀(KH)的动作信号,是优先级最高的停机控制,做法同方案1。

  c. 传统“风机”控制电路只需要一个自动启动控制中继,而本方案需要KA03、KA04两个控制中继,分别对风机进行启、停控制。

  >>方案2对消防联动控制器的要求有别于传统的消防联动控制

  传统“风机”的自动控制只需要一个消防联动启动控制模块(见16D303-2 P18电路图),而方案2需要两个不同的消防联动控制模块,一个负责启动(此处称模块C1,对应控制中继KA03)、一个负责停止(此处称模块C2,对应KA04)。控制流程举例如下:

  a.当防烟分区A着火→C1动作→KA03得电→KA1得电并自保持→KA1常开触点闭合→CPS线圈得电→“风机”启动。

  b.当防烟分区A支管上排烟防火阀关闭→C2动作→KA04得电→KA04常闭触点打开→CPS线圈失电→“风机”停机。

  c.当另一防烟分区B着火时,C1是否动作已经不重要,因为之前KA1已经自保持,要联动“风机”重新启动,就需要控制C2复位,即:C2复位→KA04失电复位→KA04常闭触点闭合→CPS线圈得电→“风机”再次启动。同理,当防烟分区B支管上排烟防火阀关闭时,又将按照b点的流程进行停机控制。

  d.若防烟分区A、B属于同一支干管(M)负担的区域时,在上述a、c的情况下,当该支干管上的排烟防火阀在280℃关闭并停止风机后,C2将保持动作状态,风机不再启动。

  e.若防烟分区A属于支干管(M)负担的区域,而防烟分区B属于另一支干管(N)负担的区域时,即便支干管M上的排烟防火阀关闭并停止风机,当B分区着火,应按照第c点控制“风机”再次启动。

从上述分析可以看出,消防联动控制器对模块C2的正确控制是完成本文第3章所述控制逻辑的关键。根据逻辑编程控制模块C2的动作、复位,可实现“风机”的多次启、停控制;同时,控制模块采用电平信号输出也是必不可少的前提条件。

>推荐采用方案2

方案2优点很明显,它充分发挥了消防联动控制系统灵活的信号采集、逻辑编程、联动控制的功能优势,将重要的逻辑编程交由消防联动控制器来完成,系统接线简单、布线成本低、控制模块少,仅需对传统控制电路稍作修改即可满足要求,整个系统可靠性高。另外,该方案对消防联动控制系统提出了更高要求,要求通过联动控制器的逻辑编程,实现本文第3章所述的相对比较复杂的优先级控制。

 采用总线控制更符合《通规》及工程实际需求  

  ......

本文有删减,全文载于《建筑电气》2023年第10期,详文请见杂志。

版权归《建筑电气》所有。

作者:

徐建兵,男,中国建筑西南设计研究院有限公司,教授级高级工程师,院副总工程师。

郭东,男,中国建筑西南设计研究院有限公司,高级工程师,深圳院电气总工程师。

当宁消防网

相关商品

相关文章

  • 厨房的排油烟风管可否穿越防火墙、爆炸危险...
  • 公共建筑避难层-是否可以用作其他功能?
  • 消防认证(强制性.自愿性)与产品技术鉴定...
  • 消防产品| 型式检验(试验)、委托检验、...
  • 设计参数与标准要求-消防验收合格判定标准...
  • 消防产品| 市场准入原则,入场资料验证!
  • 消防产品| “产品一致性”检查原则及常见...
  • 一文搞懂| 型式检验(试验)、委托检验、...
  • 工业建筑是否可以采用自动跟踪定位射流灭火...
  • 消防产品身份信息(A B签),查验方法、...
  • 全部评论