淺談余壓監控系統電氣設計
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辜秀娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：結合實際的工程設計案例，分析余壓監控系統的設計，包括余壓探測器、余壓控制器、余壓監控主機的控制原理等。防止人員在實際的火災疏散過程中會出現樓梯間和前室之間、前室和室內走道之間防火門兩側壓差過大，而導致防火門無法正常開啟，影響人員疏散和消防人員施救，為人員的安全疏散贏得有效時間。
關鍵詞：余壓探測器；余壓控制器；余壓監控系統；住宅電氣設計
0 引言
近年來，建筑物發生火災已嚴重危害人民的生命和財產安全。當發生火災時，為了阻止煙氣侵入人員疏散的前室和樓梯間，對前室和樓梯間設置機械加壓送風系統，不但可以保證前室和樓梯間內一定的正壓值，也可以為疏散人員的呼吸提供室外新鮮空氣。但根據公安部消防研究所的研究，人員在實際的火災疏散過程中會出現樓梯間和前室之間、前室和室內走道之間防火門兩側壓差過大，而導致防火門無法正常開啟，影響人員疏散和消防人員施救，因此規范編寫組提出了機械加壓送風系統宜設有測壓裝置及風壓調節措施。本文根據具體的工程設計實例，闡述有關余壓監控系統的相關設計，與設計過程遇到的困難和心得體會。
1 項目概況
項目總建筑面積約為 96718m2，由10棟高層住宅建筑及兩層地下室（車庫及設備用房）組成，建筑高度不超過 54m。以其中1號住宅樓為例，結合設計圖紙闡述余壓監控系統的設計過程。
2相關規范條款
2.1 規范條文
依據 GB51251-2017《建筑防煙排煙系統技術標準》第 3. 4. 4 條，機械加壓送風量應滿足走廊至前室至樓梯間的壓力呈遞增分布，余壓值應符合下列規定：
（1）前室、封閉避難層（間）與走道之間的壓差應為 25Pa ～ 30Pa；
（2）樓梯間與走道之間的壓差應為40Pa ～ 50Pa；
（3）當系統余壓值超過允許壓力差時應采取泄壓措施。
2.1.1 理解
本條規范給出了前室與走道、樓梯間與走道之間的正壓值的設計范圍，并明確了系統余壓值的規定，使設計人員在實際的設計過程中，能夠很好的把握設計要求，并有確切的標準可檢測。
2.2 規范條文
依據 GB51251-2017《建筑防煙排煙系統技術標準》第 5. 1. 4 條規定：機械加壓送風系統宜設有測壓裝置及風壓調節措施。
2.2.1 理解
本條規范建議機械加壓送風系統設置余壓監控系統，通過余壓探測器的反饋信息可以為消防管理人員提供準確的運行數據，實時監測疏散通道上防火門兩側的正壓值，又可以根據余壓探測器的反饋信息調節相關的余壓閥，使人員在疏散的過程中避免煙氣或火勢竄入前室和樓梯間，保證前室和樓梯間在一定時間內相對安全，確保在火災情況下人員能夠快捷開啟防火門，不會導致疏散人員阻塞和開門困難。
3 暖通專業對電氣專業的設計要求
通過設置余壓探測器、余壓監控系統及電動旁通閥等，實現監測和控制余壓值，要求前室與走道之間的壓差應為 25Pa ～ 30Pa，樓梯間與走道之間的壓差應為 40Pa ～ 50Pa，其中電動旁通閥由空調專業設計實施，其余包括余壓探測器、余壓控制器、布線、余壓監控系統等，由電氣專業設計、實施。
4 余壓監控系統
4.1 余壓探測器
余壓探測器是一種檢測氣壓的數字傳感器，將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號的裝置。余壓探測器的安裝樓層及數量，由暖通專業根據 GB51251-2017 《建筑防煙排煙系統技術標準》的要求提條件給電氣專業。余壓探測器將采集樓梯間與走道、前室與走道之間的氣壓數據，通過信號總線傳輸給余壓控制器。余壓探測器具有壓差校驗功能，所有余壓探測器均具有地址編碼并自帶總線隔離器，通過余壓控制器軟件編程遠程設定現場余壓探器的地址編碼及故障參數，方便系統調試及后期維護使用。
本項目的1號住宅樓總共十六層，合用前室每層均設置余壓探測器，樓梯間在3層和11層各設一臺余壓探測器。標準層余壓探測器的安裝平面圖和安裝大樣圖（如圖 1 所示）。
圖1 余壓探測器的安裝平面圖和安裝大樣圖
4.2 余壓控制器
余壓控制器是對采集的氣壓數據進行分析處理的決策機構，根據余壓探測器提供的氣壓數據算出樓梯間與走道、前室與走道之間壓差，并與規范要求的標準比較。當余壓值超過規范要求的值時，余壓控制器通過信號總線輸出泄壓信號，調整電動旁通閥開啟角度進行泄壓，并將動作信號傳輸至消防控制室的余壓監控主機進行聲光報警。反之，余壓值降至規范要求的區間值時，余壓控制器輸出停止泄壓信號，關閉電動旁通閥，同時將動作信號反饋至消防控制室的余壓監控主機。余壓控制器導軌安裝在加壓風機配電箱內，并由加壓風機配電箱提供220V的電源。
本項目的1號住宅樓在屋面兩個加壓風機房配電箱內分別設置一個余壓控制器。樓梯加壓風機房的余壓控制器接收3層以及11層的兩個余壓探測器的反饋信號，并能夠控制樓梯加壓風機房內的電動旁通閥。合用前室加壓風機房的余壓控制器接收每層（共 16 個）余壓探測器的反饋信號，并能夠控制合用前室加壓風機房內的電動旁通閥。1號住宅樓余壓監控系統圖（如圖2 所示）。
圖2 余壓監控系統圖
4.3 余壓監控主機
余壓監控主機能接收余壓控制器反饋的所有實時信息，包括聲光報警信號、余壓探測器現場采集的數據信號、余壓控制器輸出的動作信號、實時顯示并存儲各類故障報警信號等。余壓監控主機安裝于消防控制室，并與火災自動報警系統主機進行聯動以及傳輸信息。余壓監控系統控制流程圖（如圖3所示）。
本項目的1號住宅樓余壓控制器將所有信息實時傳輸至消防控制室的余壓監控主機，便于值班人員掌握系統運行情況。
圖3 余壓監控系統控制流程圖
5 心得體會
余壓監控系統的控制原理比較簡單，但是在實際的項目設計過程中，還是會遇到問題。如會出現防煙樓梯間被前室或功能房間全部包圍的情況，導致余壓探測器無法探測到走道的氣壓值。筆者認為這時可經過前室延長余壓探測器的氣壓管至近的走道，但會給施工安裝帶來一定的困難。
6 安科瑞余壓監控系統及產品選型
6.1系統簡介
針對各類機械加壓送風系統的應用特點，安科瑞電氣股份有限公司研發了余壓監控系統，是集工業計算機技術、通訊、抗電磁干擾、數字傳感技術及消防二總線于一體的智能化系統。采用高靈敏度壓力信號傳感器，24小時實時自動巡檢并采集監控區域壓力變化等工作狀態，對超壓故障發出報警信號并記錄，當防煙樓梯間或前室余壓值達到超壓監控值時，余壓探測器發出報警信號，余壓控制器打開加壓風機風管上的旁通閥泄壓；余壓回落到正常區間值后，余壓探測器發出信號，余壓控制器關閉旁通閥，通過控制旁通閥的開啟，來保持余壓值穩定在規范要求的區間值內，系統具有實時性、數字化、智能化，自動化連續監控的特點。余壓監控系統結構圖見圖4。
余壓監控系統由余壓監控器（主機）、余壓控制器、余壓探測器、風閥執行器、系統監控專用軟件等部分或全部設備組成滿足并高于GB51251《建筑防煙排煙系統技術標準》、GB50016《建筑設計防火規范》和GB50098《人民防空工程設計防火規范》等相關國家標準中的功能需求。
圖4 余壓系統監控結構圖
設計說明：
① 余壓監控器（主機）與余壓控制器之間是485通訊，連接方式為手拉手連接，線型NH-RVSP 2*1.5mm2，通訊距離為500米；
② 主機支持2路RS485通訊回路，每條回路可連接32個余壓控制器；
③ 余壓控制器與余壓探測器之間為二總線通訊，通訊距離500m， 線型NH-RVSP2*2.5mm2；
④ 一只余壓控制器可帶120個余壓探測器。
6.2 產品型號及功能
6.2.1 ARPM100/B3余壓監控器
產品特點：
l 滿足國家標準GB51251-2017《建筑防煙排煙系統技術標準》；
l 與余壓控制器、余壓探測器、風閥執行器等配接，靈活構建大容量疏散通道余壓監控系統；
l 可通過余壓控制器監控疏散通道余壓變化，適應現代建筑復雜多變的要求；
l 抗干擾能力強，可以長距離供電；
l 提供2條RS485通訊回路，每條回路可連接32個余壓控制器。
6.2.2 ARPM-S余壓探測器
產品特性：
l 電源：15～28VDC（二總線）
l 工作電流： ＜4mA
l 測量范圍： -1000Pa~1000Pa
l 通訊方式： 二總線
l 尺寸：86mm*86mm*20mm
l 安裝孔距：60mm
l 安裝方式：86盒安裝
l 工作溫度：-20℃-70℃
l 儲存溫度：-40℃-85℃
LED顯示
l 運行指示燈：當設備正在處于通訊狀態時，運行指示燈閃爍。
l 故障指示燈：當設備自校準失敗時，故障指示燈點亮。
l 報警指示燈：當探測器檢測到余壓差值超出設定值時，報警指示燈點亮。
l 安裝接線
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LA
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LB
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高壓
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低壓
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二總線
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氣嘴
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本模塊采用通用于86盒安裝方式，水平安裝孔距為60mm。探測器的工作電源為15～28VDC，請保證接線末端的電壓符合工作電源的范圍。使用橡膠軟管與低壓氣嘴相連，軟管另一端接到低壓區。（設備若安裝在低壓側，則用橡膠軟管與高壓氣嘴相連，軟管另一端接到高壓區。）
6.2.3 ARPM-C余壓控制器
產品特性：
l 工作電源： AC 220V 50Hz
l 功耗： 待機狀態＜3W，動作狀態＜10W
l 執行輸出：24V（接執行器）
l 開關量輸入：2路
l 開關量輸出：1路繼電器輸出
l 通訊：1路二總線、1路RS485
l 通訊距離：500m
l 安裝方式：導軌式安裝
l 工作溫度范圍： -20℃～60℃
l 儲存溫度范圍：-30℃～80℃
l 環境濕度：相對濕度≤90%，不結露
l 防護等級： IP30
l 產品符合：GB16806-2006
l 外形尺寸
6.2.4 ARPM-DC24V風閥執行器
產品特點：
l 滿足國家標準GB51251《建筑防煙系統技術標準》及GB 50016《建筑設計防火規范》等相關國家標準中的工能要求
l 接收余壓控制器命令，控制調節旁通泄壓閥的開、閉角度
l 可選擇旋轉角度，轉接頭，設置的運行時間，具有手動控制按鈕
l 采用DC24V工作電壓確保系統穩定和人身安全
6.3 產品選型
7 結語
余壓監控系統的出現能夠很好的保護人員在疏散過程中，不會因防火門兩側壓差過大而導致防火門無法打開的情況，為人員的安全疏散贏得有效時間。以上內容是筆者在工程設計中的設計實例以及體會，本文有不當之處，謹望行業專家雅正。
【參考文獻】
[1] 公安部四川消防研究所，等 .GB51251-2017建筑防煙排煙系統技術標準[S].北京：中國計劃出版社，2017
[2] 陳景鵬. 余壓監控系統電氣設計 廣州市設計院
[3] 安科瑞余壓監控系統. 2020.08版
作者簡介：辜秀娟，女，現任安科瑞電氣股份有限公司，主要余壓監控系統的研發與應用。:（微信同號）,QQ：3008713919， 郵箱:3008713919@qq.com
