相關(guān)規(guī)范對排煙防火閥的聯(lián)動控制要求  

>>>> GB 51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《煙標(biāo)》）

《煙標(biāo)》對“風(fēng)機”的控制有如下規(guī)定：

　　a. 第5.2.2條規(guī)定，系統(tǒng)中任一排煙閥或排煙口開啟時，排煙風(fēng)機、補風(fēng)機自動啟動；排煙防火閥在280℃應(yīng)自行關(guān)閉，并應(yīng)連鎖關(guān)閉排煙風(fēng)機和補風(fēng)機。

　　b. 第4.4.6條規(guī)定，排煙風(fēng)機應(yīng)與風(fēng)機入口處的排煙防火閥聯(lián)鎖，當(dāng)該閥關(guān)閉時，排煙風(fēng)機應(yīng)能停止運轉(zhuǎn)。

>>>> GB 50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱《火規(guī)》）

關(guān)于排煙風(fēng)機的聯(lián)動控制內(nèi)容基本與《煙標(biāo)》一致，但第4.5.5條只規(guī)定了排煙風(fēng)機入口處的排煙防火閥關(guān)閉后需停止排煙風(fēng)機，未明確是否停止補風(fēng)機。

>>>> GB 55036-2022《消防設(shè)施通用規(guī)范》（以下簡稱《通規(guī)》）

《通規(guī)》關(guān)于排煙防火閥聯(lián)鎖關(guān)閉“風(fēng)機”的規(guī)定，是對傳統(tǒng)控制的重大改變。內(nèi)容如下：

　　a. 第11.1.5條中，關(guān)于“風(fēng)機”的啟動控制與《煙標(biāo)》第5.2.2條的規(guī)定類似，也有“當(dāng)任一排煙閥或排煙口開啟時，相應(yīng)的排煙風(fēng)機、補風(fēng)機均應(yīng)能聯(lián)動啟動”的規(guī)定。

　　b. 第11.3.5條規(guī)定“下列部位應(yīng)設(shè)置排煙防火閥，排煙防火閥應(yīng)具有在280℃時自行關(guān)閉和聯(lián)鎖關(guān)閉相應(yīng)排煙風(fēng)機、補風(fēng)機的功能：

　　 1 垂直主排煙管道與每層水平排煙管道連接處的水平管段上；

　　 2 一個排煙系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個防煙分區(qū)的排煙支管上；

　　 3 排煙風(fēng)機入口處；

　　 4 排煙管道穿越防火分區(qū)處。”

上述排煙防火閥設(shè)置位置雖然與《煙標(biāo)》第4.4.10條基本一致，但要求這些排煙防火閥“應(yīng)具有……聯(lián)鎖關(guān)閉相應(yīng)排煙風(fēng)機、補風(fēng)機的功能”的規(guī)定，是《通規(guī)》與《煙標(biāo)》《火規(guī)》的主要區(qū)別，也是本文討論研究的重點。

依據(jù)上述規(guī)定，排煙防火閥在排煙管上的位置可歸納為：排煙主管（見《通規(guī)》第11.3.5條第3款）；支干管（見第1款、第4款）；支管（見第2款）。根據(jù)《通規(guī)》第11.3.3條規(guī)定，公共建筑的豎向排煙系統(tǒng)每段服務(wù)高度應(yīng)小于或等于50 m，如果建筑層高按照4 m計算，在50 m高度內(nèi)，豎向至少有10個以上的防煙分區(qū)，排煙主管、支干管、支管上設(shè)置的排煙防火閥在10個以上，其主管上設(shè)置的排煙防火閥在280℃時的關(guān)閉信號，是優(yōu)先級最高的停機信號，風(fēng)機停止后將不再啟動。那其余設(shè)于支干管、支管上的排煙防火閥，都是控制優(yōu)先級最高的嗎？其中任一動作停止“風(fēng)機”后，風(fēng)機就不能再啟動了嗎？若這樣的話，《通規(guī)》第11.1.5條關(guān)于“當(dāng)任一排煙閥或排煙口開啟時，相應(yīng)的排煙風(fēng)機、補風(fēng)機均應(yīng)能聯(lián)動啟動”的規(guī)定，又該如何執(zhí)行呢?

 暖通專業(yè)的工藝要求  

筆者通過與暖通專業(yè)的相關(guān)專家進(jìn)行詳細(xì)交流、溝通后了解到，在滿足《通規(guī)》相關(guān)規(guī)定的情況下，當(dāng)設(shè)計采用一組排煙風(fēng)機、補風(fēng)機服務(wù)于多個防火、防煙分區(qū)時，風(fēng)機的控制需要考慮到火焰、煙氣在不同防煙分區(qū)間蔓延的可能性，支干管、支管上排煙防火閥的關(guān)閉信號不應(yīng)是最高控制優(yōu)先級，對風(fēng)機的控制需滿足如下要求：

　　a. 當(dāng)某防煙分區(qū)支管上的排煙防火閥在280℃關(guān)閉并聯(lián)鎖停止風(fēng)機后：①本防煙分區(qū)的排煙閥（口）開啟，風(fēng)機不再啟動；②非本防煙分區(qū)排煙閥（口）開啟，該開啟信號應(yīng)能讓風(fēng)機再次啟動。

　　b. 當(dāng)帶有2個及以上防煙分區(qū)的支干管上的排煙防火閥，在280℃關(guān)閉并聯(lián)鎖停機后：①在本支干管負(fù)擔(dān)的所有防煙分區(qū)內(nèi)，排煙閥（口）開啟，風(fēng)機不再啟動；②非本支干管負(fù)擔(dān)的防煙分區(qū)內(nèi)的任一排煙閥（口）開啟，該開啟信號應(yīng)能讓風(fēng)機再次啟動。

　　c. 在第a點第②條及第b點第②條的場景中，當(dāng)所述排煙防火閥280℃關(guān)閉信號和排煙閥（口）開啟信號同時存在時，已經(jīng)運行的風(fēng)機應(yīng)保持運行。

　　d. 主管上的排煙防火閥在280℃關(guān)閉并聯(lián)鎖停機后，風(fēng)機不再開啟。

 聯(lián)動控制優(yōu)先級的確定  

當(dāng)一組“風(fēng)機”服務(wù)于多個防火、防煙分區(qū)時，上述用于自動控制“風(fēng)機”啟、停的觸發(fā)信號數(shù)量較多，且可能來自于不同的防火、防煙分區(qū)，要滿足暖通工藝要求的“風(fēng)機”控制，其首要任務(wù)是確定這些信號的控制優(yōu)先級。根據(jù)暖通工藝要求梳理的控制優(yōu)先級如下文所述。

>>>> 自動控制最高優(yōu)先級

　　排煙風(fēng)機入口處的排煙防火閥關(guān)閉、停止“風(fēng)機”的控制，是自動控制中的最高優(yōu)先級。其動作后，其他自動控制的啟動信號無效。

>>>> 帶有2個及以上防煙分區(qū)的支干管系統(tǒng)控制信號的優(yōu)先級

　　a. 某支干管（M）上排煙防火閥停止“風(fēng)機”的控制，優(yōu)先于該支干管負(fù)擔(dān)的所有防煙分區(qū)內(nèi)排煙閥（口）啟動“風(fēng)機”的控制。前者動作控制“風(fēng)機”停止后，后者的啟動控制無效。

　　b. 其他支干管（N）負(fù)擔(dān)的防煙分區(qū)內(nèi)的任一排煙閥（口）啟動“風(fēng)機”的控制，優(yōu)先于上述支干管（M）上排煙防火閥停止“風(fēng)機”的控制，前者啟動信號發(fā)出后，后者停止信號失效，風(fēng)機應(yīng)再次啟動或保持運行狀態(tài)。

>>>> 排煙支管上控制信號的優(yōu)先級

　　a. 某支管（A）上排煙防火閥停止“風(fēng)機”的控制，優(yōu)先于該支管負(fù)擔(dān)的防煙分區(qū)內(nèi)排煙閥（口）啟動“風(fēng)機”的控制。前者動作控制“風(fēng)機”停止后，后者的啟動控制無效。

　　b. 其他支管（B）負(fù)擔(dān)的防煙分區(qū)內(nèi)的任一排煙閥（口）啟動“風(fēng)機”的控制，優(yōu)先于上述支管（A）上排煙防火閥停止“風(fēng)機”的控制，前者啟動信號發(fā)出后，后者停止信號失效，風(fēng)機應(yīng)再次啟動或保持運作狀態(tài)。

 電氣控制方案比選  

消防聯(lián)動控制系統(tǒng)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)GB 16806-2006《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》和《火規(guī)》已經(jīng)執(zhí)行多年，“風(fēng)機”的控制邏輯要求相對比較簡單，啟、停控制僅需動作一次就能滿足要求。但基于《通規(guī)》的新要求及對暖通專業(yè)的工藝分析，“風(fēng)機”的啟、?？刂撇皇且淮涡缘?，有多次控制的可能，在信號采集、邏輯編程及控制實施方面較原標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜得多，對電氣設(shè)計將帶來較大變化。為此，筆者提出兩個方案：方案1——采用傳統(tǒng)控制思路，在不影響目前消防聯(lián)動控制器既有功能的前提下，將上述復(fù)雜的邏輯控制放到“風(fēng)機”控制箱的繼電控制電路來完成；方案2——利用消防聯(lián)動控制系統(tǒng)進(jìn)行信號采集和邏輯編程，通過一組啟動、停止聯(lián)動控制模塊，實現(xiàn)對“風(fēng)機”的控制。

>>>> 方案1的控制特點和問題分析

>> 方案1的控制特點

方案1沿用了傳統(tǒng)的繼電邏輯控制思路，符合部分地區(qū)要求排煙防火閥采用“硬線”控制停止“風(fēng)機”的習(xí)慣。以本文1.3節(jié)所述豎向10個防煙分區(qū)的應(yīng)用場景為例，在國標(biāo)圖集16D303-2《常用風(fēng)機控制電路圖》P18“排煙（加壓送風(fēng)）風(fēng)機電路圖XKY（J）F-3”的基礎(chǔ)上，對控制電路進(jìn)行調(diào)整，見圖1。需要說明的是：①圖中僅表達(dá)了與本文繼電控制邏輯相關(guān)的內(nèi)容，其余內(nèi)容參見原圖；②為簡化圖示，圖中僅表達(dá)了在主管和支管設(shè)置排煙防火閥的情況，未表達(dá)支干管上設(shè)置閥門的情況。

控制電路特點如下：

　　a. 當(dāng)某一防煙分區(qū)著火時，其排煙閥（口）的動作信號作為“風(fēng)機”的啟動觸發(fā)信號，由消防聯(lián)動控制器通過相應(yīng)的控制模塊聯(lián)動控制“風(fēng)機”啟動。10個防煙分區(qū)有10個控制模塊，需10個中繼器（KAq1~KAq10）接收該信號。

　　b. 排煙風(fēng)機入口處排煙防火閥（KH）的動作信號，是優(yōu)先級最高的停機控制信號。按傳統(tǒng)做法采用“硬線”將其連接至排煙風(fēng)機控制箱，控制停機流程如下：

　　KH閉合→中繼器KA7得電→KA7常閉觸點斷開→CPS線圈失電→“風(fēng)機”停機，之后不再啟動。

　　c. 將各防煙分區(qū)排煙支管上排煙防火閥（KH1~KH10）的動作信號，采用“硬線”連接至“風(fēng)機”控制箱，再通過中繼器接入邏輯控制電路用于停止風(fēng)機。10個支管排煙防火閥需要10個中繼器（KAt1~KAt10）接收信號。

　　d. 將上述啟、停信號按防煙分區(qū)進(jìn)行分組（需要10個分組中繼器，見KAf1~KAf10），所搭建的繼電控制電路可實現(xiàn)本文第3章所述的控制邏輯。

>> 方案1存在的問題

方案1中，消防聯(lián)動控制器通過簡單的“與”邏輯驅(qū)動控制模塊，這種傳統(tǒng)的邏輯控制比較簡單，但存在的問題也很突出：

　　a. 同一臺“風(fēng)機”用于啟動的控制模塊數(shù)量及其邏輯與傳統(tǒng)設(shè)計不同。

　　傳統(tǒng)設(shè)計中，一臺“風(fēng)機”無論為多少個防煙分區(qū)服務(wù)，火災(zāi)時只通過一個控制模塊對“風(fēng)機”進(jìn)行自動啟動控制。但根據(jù)圖1所示繼電控制電路的要求，控制模塊需與防煙分區(qū)一一對應(yīng)。上述案例中，一臺“風(fēng)機”需要10個模塊，為此將導(dǎo)致火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制模塊數(shù)量大量增加，系統(tǒng)及邏輯編程都變得很復(fù)雜。

　　b. 大量控制信號直接接入控制箱，繼電器數(shù)量大，上述案例中需要30個中繼器才能滿足要求，控制電路復(fù)雜，可靠性低。

　　c. 將所有排煙防火閥的無源觸點信號采用“硬線”連接到“風(fēng)機”控制箱，布線成本高，線路的連接點太多，可靠性低。

　　d. 同一項目中，每組“風(fēng)機”服務(wù)的防煙分區(qū)數(shù)量不同，控制電路也會不同，電路圖無法做到標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，這將給設(shè)計師增加很大的工作量，也給生產(chǎn)制造、現(xiàn)場調(diào)試帶來極大的不便。

>>>> 方案2的控制特點和問題分析

>> 方案2的控制特點

充分利用消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的信號采集、邏輯編程和聯(lián)動控制功能，將復(fù)雜的邏輯編程交由消防聯(lián)動控制系統(tǒng)完成，這樣控制電路相對簡單，僅需對傳統(tǒng)控制電路進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可滿足要求，見圖2。

控制電路特點如下：

　　a. 將“風(fēng)機”服務(wù)區(qū)域內(nèi)的排煙閥（口）的動作信號及排煙支干管、支管上排煙防火閥的動作信號，分別作為“風(fēng)機”的啟、停觸發(fā)信號，通過總線信號模塊接入消防聯(lián)動控制系統(tǒng)?；馂?zāi)時由消防聯(lián)動控制模塊通過圖2中的KA03、KA04信號中繼器，對“風(fēng)機”進(jìn)行啟、?？刂?。

　　b. 排煙風(fēng)機入口處排煙防火閥（KH）的動作信號，是優(yōu)先級最高的停機控制，做法同方案1。

　　c. 傳統(tǒng)“風(fēng)機”控制電路只需要一個自動啟動控制中繼，而本方案需要KA03、KA04兩個控制中繼，分別對風(fēng)機進(jìn)行啟、?？刂啤?/p>

　　>>方案2對消防聯(lián)動控制器的要求有別于傳統(tǒng)的消防聯(lián)動控制

　　傳統(tǒng)“風(fēng)機”的自動控制只需要一個消防聯(lián)動啟動控制模塊（見16D303-2 P18電路圖），而方案2需要兩個不同的消防聯(lián)動控制模塊，一個負(fù)責(zé)啟動（此處稱模塊C1，對應(yīng)控制中繼KA03）、一個負(fù)責(zé)停止（此處稱模塊C2，對應(yīng)KA04）?？刂屏鞒膛e例如下：

　　a.當(dāng)防煙分區(qū)A著火→C1動作→KA03得電→KA1得電并自保持→KA1常開觸點閉合→CPS線圈得電→“風(fēng)機”啟動。

　　b.當(dāng)防煙分區(qū)A支管上排煙防火閥關(guān)閉→C2動作→KA04得電→KA04常閉觸點打開→CPS線圈失電→“風(fēng)機”停機。

　　c.當(dāng)另一防煙分區(qū)B著火時，C1是否動作已經(jīng)不重要，因為之前KA1已經(jīng)自保持，要聯(lián)動“風(fēng)機”重新啟動，就需要控制C2復(fù)位，即：C2復(fù)位→KA04失電復(fù)位→KA04常閉觸點閉合→CPS線圈得電→“風(fēng)機”再次啟動。同理，當(dāng)防煙分區(qū)B支管上排煙防火閥關(guān)閉時，又將按照b點的流程進(jìn)行停機控制。

　　d.若防煙分區(qū)A、B屬于同一支干管（M）負(fù)擔(dān)的區(qū)域時，在上述a、c的情況下，當(dāng)該支干管上的排煙防火閥在280℃關(guān)閉并停止風(fēng)機后，C2將保持動作狀態(tài)，風(fēng)機不再啟動。

　　e.若防煙分區(qū)A屬于支干管（M）負(fù)擔(dān)的區(qū)域，而防煙分區(qū)B屬于另一支干管（N）負(fù)擔(dān)的區(qū)域時，即便支干管M上的排煙防火閥關(guān)閉并停止風(fēng)機，當(dāng)B分區(qū)著火，應(yīng)按照第c點控制“風(fēng)機”再次啟動。

從上述分析可以看出，消防聯(lián)動控制器對模塊C2的正確控制是完成本文第3章所述控制邏輯的關(guān)鍵。根據(jù)邏輯編程控制模塊C2的動作、復(fù)位，可實現(xiàn)“風(fēng)機”的多次啟、?？刂疲煌瑫r，控制模塊采用電平信號輸出也是必不可少的前提條件。

>> 推薦采用方案2

方案2優(yōu)點很明顯，它充分發(fā)揮了消防聯(lián)動控制系統(tǒng)靈活的信號采集、邏輯編程、聯(lián)動控制的功能優(yōu)勢，將重要的邏輯編程交由消防聯(lián)動控制器來完成，系統(tǒng)接線簡單、布線成本低、控制模塊少，僅需對傳統(tǒng)控制電路稍作修改即可滿足要求，整個系統(tǒng)可靠性高。另外，該方案對消防聯(lián)動控制系統(tǒng)提出了更高要求，要求通過聯(lián)動控制器的邏輯編程，實現(xiàn)本文第3章所述的相對比較復(fù)雜的優(yōu)先級控制。

 采用總線控制更符合《通規(guī)》及工程實際需求  

　　......

本文有刪減，全文載于《建筑電氣》2023年第10期，詳文請見雜志。

版權(quán)歸《建筑電氣》所有。

作者：

徐建兵，男，中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司，教授級高級工程師，院副總工程師。

郭東，男，中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司，高級工程師，深圳院電氣總工程師。

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