引言
人防工程作為特殊的地下空間，在面臨火災(zāi)事故時(shí)，由于空間呈封閉狀態(tài)、通風(fēng)受約束等結(jié)構(gòu)特性，煙氣會(huì)迅速積聚、溫度急劇升高、毒性顯著增強(qiáng)，極易引發(fā)群死群傷等災(zāi)難性后果，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)與排煙系統(tǒng)的高效聯(lián)合控制，能及時(shí)消除煙霧、降低毒氣濃度，給人員疏散以及消防救援贏得寶貴時(shí)間。構(gòu)建契合實(shí)戰(zhàn)需求的通排聯(lián)動(dòng)控制體系，在監(jiān)測機(jī)制、算法邏輯及執(zhí)行協(xié)同等關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)突破，推動(dòng)人防工程向更高水平的安全運(yùn)營體系發(fā)展。
1人防工程通風(fēng)與排煙系統(tǒng)的組成與功能分析
1.1 通風(fēng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成與作用
風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)口、初中效過濾單元及風(fēng)壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)共同構(gòu)成了通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過建立內(nèi)部正壓場，能有效阻擋外部煙氣倒灌，實(shí)現(xiàn)含氧量與二氧化碳濃度的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控。
通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)系統(tǒng)主要由排風(fēng)道、止回裝置以及排風(fēng)風(fēng)機(jī)組成，其作用是迅速排走內(nèi)部積攢的熱氣和有毒氣體，在系統(tǒng)運(yùn)行階段，排風(fēng)風(fēng)機(jī)的額定排量宜不小于 5 700 m3/h，風(fēng)壓應(yīng)控制在 500 ～ 1 000 Pa 之間，以滿足高層人防地下室通風(fēng)換氣與排煙要求[1]，使高密度煙霧能迅速從受影響區(qū)域轉(zhuǎn)移出去。為防止二次污染與熱氣逆向灌入，止回閥組件應(yīng)具備熱敏閉合功能，且需與電動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制器協(xié)同，以實(shí)現(xiàn)閥門的即時(shí)響應(yīng)，排風(fēng)路徑應(yīng)依照最短距離布設(shè)，根據(jù)最大排煙量核定風(fēng)道的截面面積，通常情況下，需遵循每平方米有效面積對(duì)應(yīng) 200 ～ 250 m3/h 排煙量的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確保高溫?zé)煔饽苎杆傧♂尯褪枭ⅰ?nbsp;
風(fēng)管網(wǎng)絡(luò)是通排系統(tǒng)的核心傳輸介質(zhì)，承擔(dān)著將各通風(fēng)與排煙節(jié)點(diǎn)連接起來的功能，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，需在主風(fēng)道跟支管之間安裝動(dòng)壓均衡裝置，采用分段風(fēng)量調(diào)節(jié)閥對(duì)各支路風(fēng)量分配進(jìn)行控制，將風(fēng)速控制在合適的范圍區(qū)間，以防止氣流噪聲和渦流干擾對(duì)傳感器監(jiān)測及排煙方向產(chǎn)生不良影響。
1.2 排煙系統(tǒng)的關(guān)鍵組件與功能
風(fēng)機(jī)葉輪作為系統(tǒng)煙氣驅(qū)動(dòng)的重要部件，其功率和轉(zhuǎn)速對(duì)煙霧抽排效率及控制范圍起決定性作用，在高溫運(yùn)行工況下，風(fēng)機(jī)葉輪應(yīng)保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，溫度承載能力較高。直聯(lián)式風(fēng)機(jī)采用三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，額定電流與啟動(dòng)電流的差值須控制在標(biāo)準(zhǔn)倍數(shù)以內(nèi)，防止對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。排煙口與防火閥共同構(gòu)成煙氣路徑的啟閉控制界面，其結(jié)構(gòu)形式應(yīng)符合 GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求，排煙口應(yīng)設(shè)置在空間頂部以及火災(zāi)煙氣積聚區(qū)域的高位地段，閥門在接收火災(zāi)信號(hào)后，應(yīng)盡快達(dá)到完全開啟狀態(tài)，為保障排煙的流暢性，防火閥須具備熔斷開啟機(jī)制，并配合電信號(hào)控制，實(shí)現(xiàn)就地及遠(yuǎn)程的雙重控制。閥門需達(dá)到氣密等級(jí)Ⅱ級(jí)以上的標(biāo)準(zhǔn)，并將泄漏率控制在盡量低的水平，防止煙火蔓延至相鄰區(qū)域。
補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)主要用于補(bǔ)充排煙時(shí)排出的空氣體積，防止負(fù)壓產(chǎn)生造成結(jié)構(gòu)破壞以及煙氣逆向流動(dòng)。補(bǔ)風(fēng)路徑需避開存在火源的區(qū)域，風(fēng)速應(yīng)與排煙速度協(xié)同配合，補(bǔ)風(fēng)量不應(yīng)小于排煙量的 50%，平時(shí)送風(fēng)量建議為排風(fēng)量的 80% ～ 90%，在正壓區(qū)邊界附近，補(bǔ)風(fēng)口應(yīng)配置風(fēng)壓傳感器及溫濕度反饋模塊，采用聯(lián)動(dòng)控制算法動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)機(jī)的出力，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體氣壓的均衡。
2 火災(zāi)中通風(fēng)與排煙系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制
2.1 火災(zāi)信號(hào)的監(jiān)測與傳輸機(jī)制
火災(zāi)初期的有效識(shí)別需依賴感知元件的準(zhǔn)確響應(yīng)能力，煙霧探測器利用光電式或離子式傳感單元，可對(duì)空間內(nèi)氣溶膠粒子濃度變化進(jìn)行采集，當(dāng)可見粒子濃度超出背景值所定閾值時(shí)，傳感器會(huì)生成標(biāo)準(zhǔn)的 4 ～ 20 mA電流信號(hào)或 RS485 通信信號(hào)，傳輸給中央控制單元。傳感器采樣周期的設(shè)定要符合要求，以便在煙霧擴(kuò)散的初始階段快速響應(yīng)，溫度傳感器采用熱電偶或熱敏電阻原理，將火源區(qū)域的熱量變化轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，再由 AD轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的輸出，高精度熱敏單元的響應(yīng)時(shí)間要盡量短，以保障控制系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)特征的識(shí)別精準(zhǔn)度。
火災(zāi)初期的有效識(shí)別需依賴感知元件的準(zhǔn)確響應(yīng)能力，煙霧探測器利用光電式或離子式傳感單元，可對(duì)空間內(nèi)氣溶膠粒子濃度變化進(jìn)行采集，當(dāng)可見粒子濃度超出背景值所定閾值時(shí)，傳感器會(huì)生成標(biāo)準(zhǔn)的 4 ～ 20 mA電流信號(hào)或 RS485 通信信號(hào)，傳輸給中央控制單元。傳感器采樣周期的設(shè)定要符合要求，以便在煙霧擴(kuò)散的初始階段快速響應(yīng)，溫度傳感器采用熱電偶或熱敏電阻原理，將火源區(qū)域的熱量變化轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，再由 AD轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的輸出，高精度熱敏單元的響應(yīng)時(shí)間要盡量短，以保障控制系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)特征的識(shí)別精準(zhǔn)度。
為提升系統(tǒng)容錯(cuò)能力，傳感器網(wǎng)絡(luò)需搭建冗余通信路徑，信號(hào)采集單元經(jīng) CAN 總線或 Modbus 協(xié)議與控制主機(jī)建立實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)鏈路，確保節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸延遲時(shí)間較短，傳輸線路采用屏蔽雙絞線與光纖相結(jié)合的通信模式，以抵御電磁干擾對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響，當(dāng)系統(tǒng)接收到高優(yōu)先級(jí)火災(zāi)信號(hào)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)需采用主從通信結(jié)構(gòu)，優(yōu)先開啟傳輸通道，保證響應(yīng)指令及時(shí)下達(dá)，為強(qiáng)化系統(tǒng)的抗擾能力，控制器當(dāng)中需嵌入 CRC 校驗(yàn)機(jī)制及多信道備份機(jī)制，若檢測出數(shù)據(jù)存在異常或信號(hào)丟失，系統(tǒng)應(yīng)迅速切換到備用通路。
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