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氣體滅火系統事故風機的配電與控制 是否屬于消防負荷

0 引言

  氣體滅火的目標是保護火災時不能用水撲救的對象,例如重要的電信機房、廣播電視設備、發電機房、變配電室、電氣設備機房、圖書檔案樓、科研試驗樓、貴重儀器設備房等。

  氣體滅火的原理是通過滅火劑充滿火災房間,稀釋O2濃度,以達到滅火的目的。常用的氣體滅火方式有七氟丙烷滅火系統(七氟丙烷滅火系統的滅火劑HFC-ea是一種無色、無味、低毒性、絕緣性好、無二次污染的氣體)、IG541混合氣體滅火系統(IG541混合氣體滅火系統的滅火劑是由N2、Ar和CO2氣體按一定的比例混合而成的氣體)、二氧化碳滅火系統(二氧化碳滅火系統的滅火劑是CO2氣體)、熱氣溶膠預制滅火系統(熱氣溶膠預制滅火系統的滅火劑氣溶膠是指以固體或液體為分散相,而氣體為分散介質所形成的溶膠)等。確認火災發生后,火災區域內的氣體滅火房間所對應的氣體滅火控制盤會啟動滅火模式,氣體滅火管網系統開始向著火房間噴灑滅火劑。消防狀況排氣滅火完畢后,房間內會有一定的殘留氣體,對進入房間的人員有窒息性傷害,為了保證人身安全,需要設置事故排風機,在人員進入之前將房間內的殘留廢氣排出。

  事故排風機可以單獨設置,也可以與平時房間內的排風機共用。單獨設置時雖控制簡單,但要多設一臺風機,其使用率低、成本高,因此,在工程實例中共用風機的情況較多。

  電氣設計主要涉及風機和電動風閥的配電、控制與氣體滅火系統的配合等,本文以事故排風機和平時排風機共用的情況為例介紹相關的設計內容。

1 電動風閥控制
1.1電動風閥的設置
  氣體滅火的滅火劑噴出后,留在房間里的廢氣比空氣重,會存留在房間下部空間,因此,排掉廢氣需設置低處的下排風口。一般情況下,如果事故排風機設置在氣體滅火房間內,電動風閥的設置參見圖1(圖1中電動風閥1、2、3均在氣體滅火房間內);如果事故排風機設置在氣體滅火房間外,電動風閥的設置參見圖2(圖2中電動風閥2、3、4在氣體滅火房間內,電動風閥1和事故排風機在氣體滅火房間外)。

風機在房間內的風閥示意圖
風機在房間外的風閥示意圖

1.2 標準設置風閥的控制
  標準設置是指在圖1、圖2中的平時排風管道和氣體滅火后下排風管道上均設置電動風閥。圖1中電動風閥1和事故排風機聯動,圖2中電動風閥1、4和事故排風機聯動,AC220V電源由事故排風機的電源配電箱提供。電動風閥2、3的控制模塊電源由消防控制室的消防報警聯動控制主機提供,閥的開啟、關閉由氣體滅火控制盤發出指令操作。平時排風時,電動風閥2為打開狀態,電動風閥3是關閉狀態,以此保證房間的有效排風。在平時狀態,排風機啟動時,電動風閥1和4聯鎖打開;排風機停止時,電動風閥1和4聯鎖關閉。

  火災發生后,消防控制室收到火災報警信號并確認火災后,氣體滅火控制盤或消防控制室聯動控制盤控制電動風閥2關閉,電動風閥3不動作,如果此時采用直接切斷排風機電源的方式,排風機將斷電停止工作,電源切斷后控制電路不能聯鎖關斷電動閥,電動風閥1和4無法聯鎖關閉,仍然保持開啟狀態,氣體滅火房間沒有處于密閉狀態,影響氣體滅火效果,這是很容易忽略的問題。當氣體滅火控制盤發出停止風機運行的信號時,控制模塊不是直接切斷風機電源,而是通過控制中間繼電器使風機進入停機流程,經過延時等待風閥關閉的反饋信號后再切斷風機供電電源,這樣就可以解決風閥不能聯鎖關閉的問題。當確認電動風閥1和4關閉后,開啟區域選擇電磁閥,啟動氣體滅火裝置,向火災房間噴放滅火劑。

  氣體滅火后,需要開啟事故排風機,排出氣體滅火房間內的廢氣。事故排風機啟動,聯鎖打開電動風閥1和4,關閉平時排風管上的電動風閥2,打開氣體滅火專用的下排風管上的電動風閥3,這樣風機可以快速有效地排出房間低處的廢氣。

  標準設置的系統中電動風閥的數量多,需要氣體滅火控制盤或者消防控制室的消防聯動控制器控制相應電動風閥的開啟或關閉,這種選擇“關閉上排風、開啟下排風”的方式可以快速有效地把氣體滅火房間內的廢氣排出,方便檢修人員早些進入房間做氣體滅火后的維護工作,保證氣體滅火房間盡早投入正常運行,但這種方式需要多個閥門的聯動動作。

1.3 簡化設置風閥的控制
  簡化設置是指圖1、圖2中平時排風管道和氣體滅火后低處排風管道上均不設置電動風閥,只有排風管道設在房間內。圖1、圖2中電動風閥1、4和事故排風機聯動,AC220V電源由事故排風機的電源配電箱提供。這樣無論是平時排風還是氣體滅火后排出房間廢氣,都使整個房間的氣體一起排出。

  簡化設置的系統中電動風閥的數量少,而且風閥只需要和風機聯鎖,由風機配電箱直接提供AC220V電源,系統比較簡單,可靠性較高。但是這種方式要把整個氣體滅火房間內的氣體同時向外排放,降低了事故排風機的工作效率,排廢氣的時間會相對延長,但由于此時屬于非火災狀態,時間長些并無其他不良后果。

1.4小結
  綜合以上兩種風閥的設置方式,氣體滅火后如果需要盡快讓氣體滅火房間投入正常使用,標準設置的系統是個很好的選擇,但如果考慮到節省設備成本,可以選擇簡化設置的系統。

2 事故排風機配電
2.1 負荷分類
  氣體滅火用的事故排風機主要功能是火災后為房間通風換氣,即使不能正常工作也不會帶來更多的火災危害;又由于其不屬于消防負荷,火災時要作為非消防電源切斷,配電也要分析其具體應用場所,不能一概而論。事故排風機按單回路或者2個回路供電均可,氣體滅火時由氣體滅火控制器對其控制斷電,滅火完成后合上配電開關,開啟風機進行排風。

2.2配電箱位置
  原則上,事故排風機配電箱設置在氣體滅火房間內或者房間外都可以,但是氣體滅火時房間內會充滿滅火劑,氣體滅火后會留有大量的廢氣,雖然氣體滅火劑無毒或低毒、不污損設備、絕緣性能好,不與大部分物質產生反應,但是考慮到氣體滅火后需要排廢氣,檢修人員需要做好充分的防護措施才能進入房間合上配電開關,因此建議把配電箱安裝在氣體滅火房間外,同時按照規范GB50736-2012《民用建筑采暖通風與空氣調節設計規范》第6.3.9條第2款要求,在房間內外便于操作的地點分別設置事故通風的手動控制裝置。

2.3重要設備房間氣體滅火事故排風機的配電方式
  重要設備房間指電信機房、廣播電視設備、圖書檔案樓、科研試驗樓、貴重儀器設備房等場所,此類場所可以采用單回路供電(如圖3);如果考慮負荷重要性和供電可靠性,則可以采用雙回路供電(如圖4)。

  重要設備房間的風機由變配電室供電,確認火災后氣體滅火控制盤控制非消防電源斷電,排風機停止工作。氣體滅火后,如供電系統正常工作,手動控制接通事故排風機配電箱的電源,排風機就可以正常運轉排出廢氣。

2.4變配電室氣體滅火事故風機的配電方式
  不同于重要設備房間,變配電室事故排風機的配電如果采用圖3或者圖4的方式就會存在一定的問題。變配電室發生火災時,變配電室要斷電,然后開始噴灑滅火劑;滅火后,變配電室內的配電設備需要經過檢修后才能恢復供電,且為了保證檢修人員的人身安全,進入室內檢修前必須先排出變配電室內的氣體滅火廢氣。僅以平時所用的電源是無法保證事故排風機在氣體滅火后排廢氣時能正常工作,這樣就要考慮使用臨時電源給風機供電,保證風機能正常工作。

重要設備房間事故排風機單回路供電

重要設備房間事故排風機雙回路供電

  加入臨時電源后,變配電室事故排風的配電可以采用圖5或者圖6的方式。在正常配電開關后增加一個手動轉換開關,平時開關在“1”位,風機配電使用變配電室正常電源;氣體滅火后如無正常電源,將手動轉換開關轉至“2”位,使用臨時電源供電。臨時電源可引自附近的其他變配電室或配電間,如果附近沒有變配電室,可以使用小型的移動發電機作為臨時電源。以額定輸出功率是5.5kVA的發電機為例,外形尺寸是670mm×510mm×510mm(長×寬×高),重量僅82kg。

2.4集中電源集中控制系統
  該做法適用于絕大多數建筑,特別是大型規模建筑或對疏散指示方向有控制要求的場所(如隧道)。此外,根據《建規》第10.1.5條第1、2款的規定,應急照明燈具備用電源的連續供電時間在1h、1.5h及以上的場所,由于燈具自帶蓄電池過于龐大,也適合采用本系統。

  體量越大的建筑,火災時人員疏散出現混亂的可能性越大,因此對應急照明系統的可靠性要求更高,應急照明燈具的集中控制要求也更為迫切。通過集中電源和集中控制的做法,有效地減少了維護檢修的工作量,這也是GB50116-2013《火災自動報警系統設計規范》推廣的應急照明設計方案。雖然該系統也存在一些缺點,但與集中電源和集中控制的諸多優點相比,應該說集中電源集中控制型系統是以后應急照明設計發展的趨勢。

  這里需要注意的是,該系統對電源線路和供電線路的防火要求高,對于如大型綜合體一類的項目,集中電源的供電范圍不應過大,需考慮按防火分區或樓層分散布置集中電源,從而提高集中電源的可靠性。

2.5 JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》特殊做法
  該做法適用于火災時仍需堅持工作的場所(如消防水泵房、消防風機房、消防控制室等)對備用照明的設計。不建議疏散照明及疏散指示標志系統采用該做法進行設計,如果必須要做,也不應純粹采用市電作為主電源和備用電源,應設置集中電源或應急照明燈具自帶蓄電池。

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