消防应急疏散余压监控系统在高层建筑设计中的应用

总结了消防应急疏散余压监控系统的功能用于高层建筑物中楼梯间和前室、前室和走道之间的余压的监控与调节，使监控区域内的余压值稳定在国家规范要求的区间值内，从而在火灾发生时最大限度地保障高层建筑物中人员的安全疏散。

【关键词】消防应急疏散余压监控系统 余压探测器 余压控制器 风阀驱动器

随着科技的发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、体量都在不断增大。出现了大量的超高层、超大体量的建筑物，建筑物面积达到几十万平方米，超高层建筑的出现为消防应急疏散设计带来了许多新的问题。超高层建筑物中一旦有火灾发生，人员的疏散问题是重中之重。

在火灾发生过程中，大量烟气会迅速扩散。据统计资料显示，在各类火灾事故中，绝大部分的人员伤亡都是因烟气窒息、中毒，不能安全疏散所致。在火灾事故中，伤亡人数多数也是中毒窒息晕倒后被火烧死的。从这些火灾事故中足见防排烟在高层建筑消防安全中的重要地位。

GB50016-2014《建筑设计防火规范》要求防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室，避难走道的前室、避难层（间）应设置防烟设施。从防烟角度讲，机械加压送风系统的余压值过低不利于防烟，因此余压值越高防烟效果就越好。但由于疏散门的方向是朝疏散方向开启的，而加压送风的作用力方向与疏散门开启的方向恰好是相反的。若余压值过高则会导致楼梯间和前室、前室和走道之间疏散门两侧压差过大，从而在疏散门开启相反方向产生强大的作用力，而导致疏散门无法开启，影响人员疏散和消防人员施救。

依据GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》要求，机械加压送风系统宜设有测压装置及风压调节措施。但是目前建筑物中的加压送风系统自身，没有能力来判断余压值，加压区泄漏过大，余压值达不到标准，起不到防烟作用，或因压力过大而造成疏散门难以开启。而如何能及时探测余压值状况，以调整加压送风量，使楼梯间和前室保持相对稳定的余压值是一个关键问题。

因此设置消防应急疏散余压监控系统，该系统可量化加压送风系统的管理，解决加压送风系统在消防疏散过程中存在的隐患，是保证加压送风系统在火灾中正常使用的必然选择。如何才能做到火灾发生时排除烟气并有效防止烟气进入安全疏散通道，保证人员在较好的能见度下进行安全疏散，大限度地减少高层建筑火灾事故中的人员死亡，科学地进行防排烟设计、施工、管理尤为重要。

为了解决高层建筑中的防排烟过程中所遇到的这个问题，笔者到高层建筑中进行实地考察与调研，证实了在工程中安装消防应急疏散余压监控系统的必要性。目前该系统在国内外尚属于新兴产品。根据调研和实地考察结果搭建一套消防应急疏散余压监控系统。利用研究成果可以在一定程度上减少高层建筑中火灾对人身以及财产造成的伤害。

1 工程概况

某高层建筑占地约2.56万平方米，建筑面积约40万平方米，总高度为292.55米，地下3层，地上71层，总层高共计74层，其中地下二、三层为地下停车场。地下一层到地上五层为美食、娱乐、购物中心。六层至七十一层为酒店、公司写字间等。

根据消防疏散、排烟设计要求，需对全楼层安装消防疏散余压监控系统。每台加压送风机配电控制箱内应设置余压控制器，防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室、避难走道的前室、避难层（间）均應设置余压探测器。

2 系统组网设计

消防应急疏散余压监控系统（基本结构框架见图1由余压探测器，余压控制器，风阀驱动器等元素组成。整个系统功能全面、探测精准、性价比高。

由于建筑物体量较大，楼层较高。余压控制器分布于每个楼层全楼消防控制室位于一楼值班室，设置了一台消防应急疏散余压监控主机，通过CAN总线将消防应急疏散余压监控主机所监控显示的内容统一在消防控制室内的监控屏幕上显示。

本系统单台余压监控主机具有2回路，单个回路通信最大有效传输距离理论值为2km。每个回路最多可连接128台余压控制器。余压监控主机使用220V交流电源供电，电源线缆采用NH-RVR3×2.5mm²电缆，由消防控制室消防电源提供。监控主机为余压控制器提供DC24V电源，电源线采用NH-BV2×2.5mm²电缆。余压监控器通过CAN/RS-485总线把各个点的监控信息上传到消防控制室图像显示装置，通信线采用NH-RVS2×1.5mm²。

余压控制器采用DC24V集中供电。每个余压监控器均可通过其内置软件设定与监控主机的通信地址。本系统回路总线为无极性二总线，总线电缆采用NH-RVS2×1.5mm²电缆。当回路点数<128点时，通信距离500米;当回路点数≤64点时，通信距离1000米。本系统的联网功能使用CAN总线联网，线制NHRVS-2×1.5mm²，通信距离2000米;当回路点数≤128点时，联网后回路总数≤16路;当回路点数≤64点时，联网后回路总数≤32路。

余压探测器的设置应保证整个建筑物中的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室、避难走道的前室、避难层（间）之间的余压值均能在余压监控器或消防控制室内实时显示。

监控主机设置于有人值班的消防控制室内，通过通信总线及电源总线与下端余压控制器连接。余压控制器安装于每台加压送风机配电控制箱中，通过通信总线与余压探测器进行连接。并且输出DC24V与风阀驱动器进行连接，余压控制器向风阀驱动器发出指令，控制调节电动旁通泄压阀的开、闭角度来调节余压值。余压控制器与余压探测器利用二总线进行连接，每台余压探测器都能设置唯一的地址码。余压探测器从各个安装位置处收集余压信号，上传至余压控制器，余压控制器处理后上传至余压监控器，同时控制风阀驱动器对电动旁通泄压阀的开、闭角度进行调节从而调节疏散通道出口处的余压值。

3 消防疏散余压监控系统特点

消防疏散余压监控系统监控系统具有可靠性高、简单实用、功能多样的特点。监控主机采用CAN总线数据传输方式，配接余压控制器、余压探测器、风阀驱动器组网行成大规模消防疏散余压监控系统，适合用于各个大型建筑物中的余压监控与余压调节。

消防疏散余压监控系统中监控器的电路主要由主控电路、通信电路、电源电路和显示电路组成。主控电路由单片机、数据存储器、程序存储器、接口电路组成，其中余压控制器的单片机采用指令功能强大的高性能的进口芯片，运算速度快，抗干扰能力强;通信电路由CAN通信专用接口芯片实现功能，与余压探测器通过CAN总线进行信息传递，监控主机循环对总线上的所有余压探测器按地址进行巡检，检测其工作状态进行分析处理;电源电路主要由主供电电路和备电电路构成，系统正常工作时，主供电电路可对欠压的备电电池进行充电，同时电源对主备电源状态进行自检，当设备出现故障时，余压监控器能够进行声光报警;显示电路由液晶显示电路、联动电路和打印机组成，通过这些电路可进行指令输入、报警输出等操作，并且能显示消防疏散余压监控系统中各个组件的实时状态。如图2所示。

4 消防疏散余压监控系统的泄压方式优点

在火灾环境中，利用消防疏散余压监控系统来调节控制调节防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室、避难走道的前室、避难层（间）间的余压值相比于传统泄压方式有较大的优势。本系统利用消防疏散余压探测器、消防疏散余压控制器、风阀驱动器来控制调节余压值，其中消防疏散余压探测器采用美国进口的SM9541传感器，探测精度高、使用较为稳定。而传统的泄压措施主要采用余压阀、泄压阀、重锤阀以及机械式压差开关、继电器对火场环境区域进行余压调节。相比之下采用消防疏散余压监控系统稳定性、可靠性较高，压力校准与温度补偿输出采用全数字式，精度较高。现场安装较为简单，可精确设定测量余压值的范围，能够更好地满足消防规范的要求。每个消防疏散余压探测器有唯一地址码，消防疏散余压监控器可对消防疏散余压探测器实时巡检，可设置周期性校验，温度补偿-5℃～45℃。而传统的泄压装置多为机械式以及半自动化，运行稳定性、可靠性较差、精度较低，出厂调试需要标准气压源进行标定校准。同时只能设定一个开关值，易导致泄压阀启动泄压后无法关闭，影响加压送风，使烟雾进入前室或楼梯间，产生安全隐患。传统的余压调节设备在施工过程中设备使用数量和管线敷设数量多，施工量大，周期长，成本高。无巡检、校验、温度补偿功能。相比之下消防疏散余压监控系统在现场安装、使用可靠性、使用精确度、用户可视性都较为突出，相比传统泄压方式具有长足的进步。综上所述，使用消防疏散余压监控系统较传统泄压装置有较大优势。

5 消防疏散余压监控系统功能

5.1 应急动作功能

主要功能包括：

（1）控制单元应能实时显示每个被保护区域的气压值或压差值;

（2）应急动作阈值应设定在±100Pa，在应急动作时控制单元显示的压差值与应急动作阈值差异应小于5Pa。

5.2 自检

余压监测系统执行自检时，应能对其音响器件及指示灯进行功能检查，动作单元不应动作。

5.3 数据记录与导出功能

主要功能包括：

（1）余压监测系统应能记录最近7d的应急动作信息和故障信息。在系统失去电力供应后信息应至少保存30d.

（2）余壓监测系统应具有信息数据导出功能。

5.4 网络

主要功能包括：监控主机自带1路标准RS232、1路标准RS485、1路开关量控制输出，可与上位机进行信息交互。

6 消防疏散余压监控系统系统调试

系统现场调试流程主要分为如下几个步骤。

（1）余压监控系统主机接入电源，主机与余压控制器、余压传感器、风阀驱动器之间的连接安装完成，之后检查各种连线规格是否满足要求，连线是否有短路、松动现象。

（2）在施工方已完成接地绝缘电阻测试，并确定绝缘电阻满足施工要求的前提下，用万用表测量，接入线对大地的绝缘电阻应≥50MΩ。

（3）首先将余压监控传感器、余压控制器通电，待其稳定，余压控制器进行信号采集后，设置余压传感器的通信地址码、应急动作阈值等，并对余压探测器的各项功能进行测试。

（4）打开余压监控系统主电源，用万用表测量各条线上的电压是否正常，之后配置余压监控主机的系统参数（包括通信接口、余压探测器的通信地址码等）。检查通信是否连通，如通信不能连通应检查通信地址及通信线，直至正常通信。对余压监控系统应急动作功能进行试验。

（5）全部调试完毕，试运行3天。系统验收后方能投入正常运行。

7 结束语

针对各类加压送风系统的特点，本文引入消防应急疏散余压监控系统，该系统是集工业计算机技术，通讯、抗电磁干扰、数字传感技术及消防二总线于一体的智能化系统。采用高灵敏度压力信号传感器，24小时实时自动巡检，并采集加压区域压力变化状态，对超压等故障发出报警信号并记录。当防烟楼梯间或前室余压值达到超压监控值时，消防应急疏散余压探测器发出报警信号，余压控制器打开加压风机风管上的电动旁通阀泄压;余压回落到正常区间值后，探测器发出信号，控制器关闭旁通阀，通过控制风阀驱动器的开启角度，保持余压值稳定在国家规范要求的区间值内，系统具有实时性、数字化、智能化，自动化，连续动态监控的特点。从而实现了火灾发生时保证了消防疏散通道的通畅，为大型建筑的安全运行和人民生命财产安全保驾护航。

参考文献

[1]GB50016-2014建筑设计防火规范[M].北京：中国标准出版社，2014.

[2]GB51251-2017建筑防烟排烟系统技术标准[S].北京：中国标准出版社，2017.

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