前室加压送风压力控制的讨论

许士骅

(中国建筑设计研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

近些年在项目设计的过程中，防排烟设计一直是设计师关注的重点部分，电气专业发现防烟楼梯间的前室或合用前室的防烟设计中，通常会采用三种方式来控制加压送风的余压值，分别是双层百叶正压风口控制、余压阀控制、压力传感器联动旁通阀控制。目前笔者在实际项目中，越来越多的遇到了采用压力传感器联动旁通阀控制的方式。一些厂家生产了一种名为“余压监控系统”的设备，来应对这种控制方式。笔者经过咨询暖通设计师，同时查阅了部分设计资料，发现这几种控制方式还需要进一步的讨论分析。

1 暖通专业规范的要求

在暖通专业的规范条文中，“机械加压送风系统的余压值应满足以下要求：(1)防烟楼梯间为40～50Pa；(2)前室、合用前室、消防电梯间前室、封闭避难层(间)为25～30Pa”由于防烟楼梯间采用常开正压风口，故本文不讨论此部分内容，仅对前室、合用前室、消防电梯间前室的正压系统进行讨论。

图1是暖通专业标准图07K103-1《建筑防排烟及暖通空调防火设计》中第13页对前室加压送风压力值控制的图示，由图所示，每层前室、合用前室(下文中将“前室、合用前室”简称为“前室”以方便讨论)中均设置了压力传感器，按照暖通专业的要求，当前室余压值不满足规范的25～30Pa时，则根据压力信号，由控制器对屋顶加压送风机管道上的旁通阀(图示中显示为电动对开多叶调节阀，下文中统一称为“旁通阀”)进行调节。

图1 前室正压值控制图示

2 对加压送风压力的简单介绍

在进行电气专业分析之前，需要简单描述一下全压、静压、动压、余压的概念，一般来说，这些内容电气专业了解不深，暖通专业设计师对此比较精通。

全压(Pq)：静压和动压的代数和，Pq=Pi+Pb，全压代表单位气体所具有的总能量，可通过传感器直接测得。

动压(Pb)：Pb=1/2ρV2(其中ρ-空气密度；V-风速)，指空气流动时产生的压力，只要风管内空气流动，就具有一定的动压。动压是单位体积气体所具有的动能，只作用在气体的流动方向，恒为正值。

静压(Pi)：由于空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力称为静压。以大气压力为零点的静压称为相对静压(工程中常用相对静压)。静压高于大气压时为正值，低于大气压时为负值。静压是单位体积气体所具有的势能。

余压(Pr)：特指室内某一点的空气压力与其他未受扰动的控制压力值的差值。在这里可以理解为前室内外的全压差。

3 对旁通阀余压控制(余压监控系统)的分析

前室的正压风口平时是处于关闭状态，当火灾信号确认后，加压风机开始运行，着火的当前层和上下相邻两层的正压风口动作打开，大致的系统图如图2所示。可以分析得出前室可能存在如下几种状况。

图2 某余压监控系统示意图

3.1 余压值<25Pa

如果旁通阀在关闭状态，同时前室的余压值<25Pa，前室的门处于关闭状态，则无论旁通阀如何动作，则余压均无法满足规范要求，这种状况需要由暖通设计来调整加压送风机的参数设置，来满足规范要求，电气专业相对无能为力。

3.2 余压值在25～30Pa

(1)如果旁通阀在关闭状态，同时前室的余压值为25～30Pa，前室的门处于关闭状态，则满足规范要求，旁通阀无需动作。

(2)如果旁通阀在某一开度时，同时前室的余压值为25～30Pa，前室的门处于关闭状态，则满足规范要求，旁通阀保持在此开度。

3.3 余压值>30Pa

如果旁通阀在关闭状态，同时前室的余压值>30Pa，前室的门处于关闭状态，那么执行器根据压力传感器传回的数值，对旁通阀进行调节，直到前室的余压值满足规范要求，则停止对旁通阀的调节，并固定位置。

笔者猜测这也是暖通专业制定此种标准图做法的初衷。但是，这里的实际工程情况比较复杂，笔者按照如下几个场景进行分析。

场景一：假设当前处于3.2(2)的状态下，当有人从前室推门进入，则当前层的余压值马上会<25Pa，此时执行机构会关闭旁通阀以增大余压值，从而达到满足规范的要求。这一过程的耗时包括压力传感器感应的时间tps、信号传输的时间tts、操作机构逻辑判断的时间top、旁通阀动作的时间tac，这里面tps、tts、top的时间较短，tac的时间最长，总耗时根据各个部件的运行水平通常为十几秒～几十秒。当人通过前室门以后，防火门会自动关闭，此时余压值会恢复，由于此前旁通阀开度变小，前室的余压增大，当防火门关闭时，执行机构又会操作旁通阀打开，以满足规范要求。

从图3的逻辑分析图中可知，上下两排状态同步，但操作时间不同步，这里就会产生一个严重的操作滞后，旁通阀永远在追逐上一个状态，则楼下各层压力值就总无法达到规范要求。

图3 模拟人疏散时通过前室的余压值及旁通阀状态

场景二：假设当前有12层的前室，火灾时按打开其中3层的正压风口，则其余9层的压力传感器测得的余压值为0，这时，就需要执行机构进行一个逻辑判断，哪些是需要排除在需要统计的余压值之外的，哪些楼层的余压是需要调节的。这样就需要一个专用的控制器来进行控制，这个控制器按照目前的消防要求，从常理上分析应该是需要经过CCCF认证的。目前市场上的余压监控系统有不少厂家在生产，但是在CCCF网上以“余压”作为关键词搜索，并未找到合格的信息。

笔者认为此控制器也可以考虑接入火灾自动报警系统，这样就可从火灾自动报警系统中取得前室正压风口的动作信号，省去了判断的环节，但是这对于火灾自动报警系统的调试又提出了新的要求，增加了现场调试的工作量，而且市场上的现有FAS产品能否满足本场景的使用要求，也尚不明确。

场景三：当前已经打开的3处正压风口会测得3个余压值，这3个值按照通风原理分析是不相等的。这时操作机构就可能会出现逻辑判断的混乱：按照最小值来调节，则最大值可能超过规范要求；按照中间值来调节，则最大、最小值可能不满足规范要求；按照最大值来调节，则最小值可能会低于规范要求；按照平均值来调节，则可能出现3个值均不满足规范要求的情况。

这时，旁通阀就会处于打开、关闭、打开、关闭的循环中，无法正常工作。

4 结束语

从上面的几个场景可以明显看出，采用余压监控系统使用旁通阀来进行前室加压送风余压值的控制是十分麻烦的。那么是否有简单的方法呢？当然有，无论是采用双层正压风口来手动调节，还是设置重锤式余压阀来调节，都是十分简单便利的。在消防设施的设计上，笔者认为应当遵循简单可靠的设计原则。既然有简单便利的处理方案，就应当采用简单便利的处理方案，而不是使用费时费力还调节不好的电控方案。