CN110124227B - 一种高层建筑防火控制系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明的排烟系统基于高楼的烟囱效应进行了优化，在正烟囱效应季节，火灾中高楼采用顶层排烟方式，底层自然风进口管道进自然风，烟气通过顶层的风机管道排出室外；在逆烟囱效应季节，火灾中高楼采用底层排烟方式，顶层自然风进口管道进自然风，烟气通过底层的风机管道排出室外；在烟囱效应基本为零时，采用纯机械排烟方式，通过自动排烟阀将顶层管道和底层管道均切换为风机管道，此时将底层风机反转作为鼓风机使用，顶层风机正转作为引风机使用，底层风机管道进自然风，烟气通过顶层的风机管道排出室外。

Description

一种高层建筑防火控制系统及其工作方法

技术领域

本发明属于火灾安全技术领域，具体涉及一种在高层建筑的火灾安全控制领域。

背景技术

众所周知，在火灾事故的死伤者中，大多数人员是由于烟气导致的窒息或中毒。在现代高层建筑中，由于各种在燃烧时会产生毒气体的装饰材料的使用，以及高层建筑中各种竖向管道产生的烟囱效应，使烟气更加迅速地扩散到各个楼层，不仅造成人身伤亡和财产损失，而且由于烟气遮挡视线，还使人们在疏散时产生心理上的恐慌，给消防抢救带来很大的困难。因此，在高层建筑的设计中，必须慎重地进行防火排烟设计，以便在火灾时，顺利地进行人员疏散和消防灭火工作。

现有技术中的排烟系统包括烟气控制，烟气控制是利用风机造成的气流和压力差结合建筑的墙、楼板、门等挡烟物体来控制烟气的流通方向，通过压力差来阻挡烟气扩散，利用风机制造高压侧形成避难区或疏散通道；其主要是在各排烟区段内设置机械排烟装置，起火后关闭各区相应的开口部分，将四处蔓延的烟气通过排烟系统排向建筑物外，以确保疏散时间和疏散通道安全。但是当疏散楼梯间、前室等部位采用此方式排烟时，其墙、门等构件应有密封措施，以防止因负压而通过缝隙继续引入烟气。实践证明，仅机械排烟而无自然进风或机械送风时，很难有效地把烟气排出室外。因此，排烟相平衡的送风方式非常重要。

现有的排烟往往采用单向机械排烟，对于超高层建筑而言，因为烟囱效应的存在会让单向排烟效果大打折扣。在冬季，室外温度低于室内，室外密度较大的空气由低楼层进入室内，然后通过各类竖井向上流动，最后从高楼层流出建筑，这种现象叫做正烟囱效应。在夏季，室外空气温度高于室内空气温度，室外空气会从高楼层缝隙进入室内，并通过竖向井道向下移动，最终从低楼层流出建筑，这种现象叫做逆烟囱效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高层建筑的防火控制系统，尤其是在火灾发生时更加迅速的排烟，结合高层建筑的烟囱效应来优化火灾时的排烟控制。

具体技术方案为：一种高层建筑防火控制系统，所述系统包括智能控制模块、消防给水模块、排烟控制模块、电源电梯切换模块及疏散救援模块；

所述智能控制模块具有主控制机、消防报警联动控制器和现场监控元件，所述现场监控元件为烟气传感器、温度传感器和感光传感器，通过消防报警联动控制器对消防给水模块和排烟控制模块进行动作；所述排烟控制模块包括顶层排烟方式、底层排烟方式和强制排烟方式，根据季节变化，消防报警联动控制器通过控制排烟控制模块采用顶层排烟、底层排烟或强制排烟。

顶层排烟方式包括第一风机、第一排烟主管道、第一自然风进口管道、第一风机管道、第一防火阀、第一自动排烟阀，第一风机和第一防火阀布置在第一风机管道上，第一风机管道和第一自然风进口管道分别与第一排烟主管道连接，且二者相互备用，通过第一自动排烟阀进行第一自然风进风口管道和第一风机管道的切换。

底层排烟方式包括第二风机、第二排烟主管道、第二自然风进口管道、第二风机管道、第二防火阀、第二自动排烟阀，第二风机和第二防火阀布置在第二风机管道上，第二风机管道和第二自然风进口管道分别与第二排烟主管道连接，通过第二自动排烟阀进行第二自然风进口管道和第二风机管道的切换。

其中防火阀用于防止排烟主管道中火苗窜入风机。

第一风机和第二风机正转时为引风机，反转时为鼓风机。

排烟主管道为竖向布置管道，每个楼层还布置有一个水平的排烟分支管，排烟分支管上连接有若干排烟口，每个排烟口对应设置在一个房间内。

在消防报警联动控制器发出排烟模块动作时，首先根据季节判断高楼在自然风作用下的烟囱效应：

1）当判断为正烟囱效应时，采用顶层排烟方式，通过第一自动排烟阀将顶层出风口切换到第一风机管道，通过第二自动排烟阀将底层进风口切换到第二自然风进口管道，启动第一风机，此时第一风机正转为引风机，底层第二自然风进口管道进自然风，烟气通过顶层的第一风机管道排出室外，在正烟囱效应作用下达到排烟系统优化；

2）当判断为逆烟囱效应时，采用底层排烟方式，通过第二自动排烟阀将底层出风口切换到第二风机管道，通过第一自动排烟阀将顶层进风口切换到第一自然风进口管道，启动第二风机，此时第二风机正转为引风机，顶层第一自然风进口管道进自然风，烟气通过底层的第二风机管道排出室外，在逆烟囱效应作用下达到排烟系统优化；

3）当判断烟囱效应为零时，采用纯机械排烟方式，通过第一、二自动排烟阀将顶层和底层均切换为第一风机管道和第二风机管道，同时启动第一风机和第二风机，此时将底层第二风机反转作为鼓风机使用，顶层第一风机正转作为引风机使用，底层第二风机管道进自然风，烟气通过顶层的第一风机管道排出室外。

有益效果：

本发明的主控制机包括互联网系统，该互联网系统内设置人机交换界面，主控制机通过火灾报警判断算法，对各节点进行科学的处理方法，降低误报率；在主控制机的人机交换界面，为消防人员提供现场火灾情况，从而快速准确的制作出消防方案，提高消灭灾害的效率，同时设置有历史查询系统，对每次火灾情况进行详细记录，供后期查询。

本发明的排烟系统基于高楼的烟囱效应进行了优化，在相对简单的排烟管道布置前提下能够获得更好的排烟效率。同时，在排烟时考虑到正逆烟囱效应提供的风压，可以节约风机的能耗。

附图说明：

图1为现有技术的高层建筑排烟控制模块示意图

图2为本发明的高层建筑防火控制系统流程图

图3为本发明的高层建筑排烟控制模块示意图

附图标号说明：1-第一风机，2-第一防火阀，3-第一风机管道，4-第一自动排烟阀，5-第一自然风进口管道，6-第一排烟主管道、7-排烟分支管，8-排烟口，9-第二排烟主管道，10-第二自动排烟阀，11-第二风机管道，12-第二防火阀，13-第二自然风进口管道，14-第二风机。

具体实施例：

本发明的排烟系统基于高楼的烟囱效应进行了优化，在正烟囱效应季节，火灾中高楼采用顶层排烟方式，底层自然风进风管道进自然风，烟气通过顶层的风机管道排出室外；在逆烟囱效应季节，火灾中高楼采用底层排烟方式，顶层自然风进风管道进自然风，烟气通过底层的风机管道排出室外；在烟囱效应基本为零时，采用纯机械排烟方式，通过自动排烟阀将顶层管道和底层管道均切换为风机管道，此时将底层风机反转作为鼓风机使用，顶层风机正转作为引风机使用，底层风机管道进自然风，烟气通过顶层的风机管道排出室外。

具体技术方案为：一种高层建筑防火控制系统，所述系统包括智能控制模块、消防给水模块、排烟控制模块、电源电梯切换模块及疏散救援模块；

所述智能控制模块具有主控制机、消防报警联动控制器和现场监控元件，所述现场监控元件为烟气传感器、温度传感器和感光传感器，通过消防报警联动控制器对消防给水模块和排烟控制模块进行动作；所述排烟控制模块包括顶层排烟方式、底层排烟方式和强制排烟方式，根据季节变化，消防报警联动控制器通过控制排烟控制模块采用顶层排烟、底层排烟或强制排烟。

其中本发明的主控制机包括互联网系统，该互联网系统内设置人机交换界面，主控制机通过火灾报警判断算法，对各节点进行科学的处理方法，降低误报率；在主控制机的人机交换界面，为消防人员提供现场火灾情况，从而快速准确的制作出消防方案，提高消灭灾害的效率，同时设置有历史查询系统，对每次火灾情况进行详细记录，供后期查询。

顶层排烟方式包括第一风机1、第一排烟主管道6、第一自然风进口管道5、第一风机管道3、第一防火阀2、第一自动排烟阀4，第一风机1和第一防火阀2布置在第一风机管道3上，第一风机管道3和第一自然风进风口管道5分别与第一排烟主管道6连接，且二者相互备用，通过第一自动排烟阀4进行第一自然风进口管道5和第一风机管道3的切换。

底层排烟方式包括第二风机14、第二排烟主管道9、第二自然风进口管道13、第二风机管道11、第二防火阀12、第二自动排烟阀10，第二风机14和第二防火阀12布置在第二风机管道11上，第二风机管道11和第二自然风进口管道13分别与第二排烟主管道9连接，通过第二自动排烟阀10进行第二自然风进风口管道13和第二风机管道11的切换。

第一风机1和第二风机14正转时为引风机，反转时为鼓风机。

其中防火阀用于防止排烟主管道中火苗窜入风机。

排烟主管道为竖向布置管道，每个楼层还布置有一个水平的排烟分支管7，排烟分支管7上连接有若干排烟口8，每个排烟口8对应设置在一个房间内。

在消防报警联动控制器发出排烟控制模块动作时，首先根据季节判断高楼在自然风作用下的烟囱效应：

当判断为正烟囱效应时，采用顶层排烟方式，通过第一自动排烟阀4将顶层出风口切换到第一风机管道3，通过第二自动排烟阀10将底层进风口切换到第二自然风进风管道13，启动第一风机1，此时第一风机1正转为引风机，底层第二自然风进口管道13进自然风，烟气通过顶层的第一风机管道3排出室外，在正烟囱效应作用下达到排烟系统优化。

此时在正烟囱效应的作用下，底层第二自然风进口管道13额外获得一个向建筑内进风的作用力，降低了位于建筑顶层的第一风机1的出力，在排烟相平衡的送排风方式下，达到降低能耗的作用。

当判断为逆烟囱效应时，采用底层排烟方式，通过第二自动排烟阀10将底层出风口切换到第二风机管道11，通过第一自动排烟阀4将顶层进风口切换到第一自然风进口管道5，启动第二风机14，此时第二风机14正转为引风机，顶层第一自然风进口管道5进自然风，烟气通过底层的第二风机管道11排出室外，在逆烟囱效应作用下达到排烟系统优化。

此时在逆烟囱效应的作用下，顶层第一自然风进口管道5额外获得一个向建筑内进风的作用力，降低了位于建筑底层的第二风机14的出力，在排烟相平衡的送排风方式下，达到降低能耗的作用。

当判断烟囱效应为零时，采用纯机械排烟方式，通过第一自动排烟阀4、第二自动排烟阀10将顶层和底层分别切换为第一风机管道3和第二风机管道11，同时启动第一风机1和第二风机14，此时将底层第二风机14反转作为鼓风机使用，顶层第一风机1正转作为引风机使用，底层第二风机管道11进自然风，烟气通过顶层的第一风机管道3排出室外。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实时例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种高层建筑防火控制系统的排烟方法，其特征在于：所述系统包括智能控制模块、消防给水模块、排烟控制模块、电源电梯切换模块及疏散救援模块；

所述智能控制模块具有主控制机、消防报警联动控制器和现场监控元件，所述现场监控元件为烟气传感器、温度传感器和感光传感器，通过消防报警联动控制器对消防给水模块和排烟控制模块进行动作；所述排烟控制模块包括顶层排烟方式、底层排烟方式和强制排烟方式，根据季节变化，消防报警联动控制器通过控制排烟控制模块采用顶层排烟、底层排烟或强制排烟；

所述顶层排烟方式包括第一风机（1）、第一排烟主管道（6）、第一自然风进口管道（5）、第一风机管道（3）、第一防火阀（2）、第一自动排烟阀（4），第一风机（1）和第一防火阀（2）布置在第一风机管道（3）上，第一风机管道（3）和第一自然风进口管道（5）分别与第一排烟主管道（6）连接，且二者相互备用，通过第一自动排烟阀（4）进行第一自然风进口管道（5）和第一风机管道（3）的切换；

底层排烟方式包括第二风机（14）、第二排烟主管道（9）、第二自然风进口管道（13）、第二风机管道（11）、第二防火阀（12）、第二自动排烟阀（10），第二风机（14）和第二防火阀（12）布置在第二风机管道（11）上，第二风机管道（11）和第二自然风进口管道（13）分别与第二排烟主管道（9）连接，通过第二自动排烟阀（10）进行第二自然风进风管道（13）和第二风机管道（11）的切换；

在消防报警联动控制器发出排烟控制模块动作时，首先根据季节判断高楼在自然风作用下的烟囱效应：

1）当判断为正烟囱效应时，采用顶层排烟方式，通过第一自动排烟阀（4）将顶层出风口切换到第一风机管道（3），通过第二自动排烟阀（10）将底层进风口切换到第二自然风进口管道（13），启动第一风机（1），此时第一风机（1）正转为引风机，底层第二自然风进口管道（13）进自然风，烟气通过顶层的第一风机管道（3）排出室外，在正烟囱效应作用下达到排烟系统优化；

2）当判断为逆烟囱效应时，采用底层排烟方式，通过第二自动排烟阀（10）将底层出风口切换到第二风机管道（11），通过第一自动排烟阀（4）将顶层进风口切换到第一自然风进口管道（5），启动第二风机（14），此时第二风机（14）正转为引风机，顶层第一自然风进口管道（5）进自然风，烟气通过底层的第二风机管道（11）排出室外，在逆烟囱效应作用下达到排烟系统优化；

3）当判断烟囱效应为零时，采用纯机械排烟方式，通过第一自动排烟阀（4）、第二自动排烟阀（10）将顶层和底层均切换为第一风机管道（3）和第二风机管道（11），同时启动第一风机（1）和第二风机（14），此时将底层第二风机（14）反转作为鼓风机使用，顶层第一风机（1）正转作为引风机使用，底层第二风机管道（13）进自然风，烟气通过顶层的第一风机管道（3）排出室外。

2.根据权利要求1所述的高层建筑防火控制系统的排烟方法，其特征在于：

第一风机（1）和第二风机（14）正转时为引风机，反转时为鼓风机；

其中防火阀用于防止排烟主管道中火苗窜入风机；

排烟主管道为竖向布置管道，每个楼层还布置有一个水平的排烟分支管（7），各排烟分支管平行布置，排烟分支管（7）上连接有若干排烟口（8），每个排烟口（8）对应设置在一个房间内。

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