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民用建筑暖通空调工程设计中防火防爆方法研究张剑锋

发表时间：2021/9/7 来源：《城市建设》2021年9月上17期作者：张剑锋

[导读] 虽然民用建筑的火灾或爆炸性危险，远远低于工业厂房和仓库等建筑，但是暖通空调设备一旦接触到易燃易爆炸的气体混合物，也会引发严重的安全事故，严重危害居民人身安全。

中衡卓创国际工程设计有限公司张剑锋重庆 401123

摘要：虽然民用建筑的火灾或爆炸性危险，远远低于工业厂房和仓库等建筑，但是暖通空调设备一旦接触到易燃易爆炸的气体混合物，也会引发严重的安全事故，严重危害居民人身安全。防火防爆是工程设计的关键关节，以往防火防爆方法的重点主要是对材料的功能和构件等要素进行把握，虽然有效防止了火灾爆炸事故的发生，但存在安全稳定性差的问题，因此提出民用建筑暖通空调工程设计中防火防爆方法。
关键词：民用建筑;暖通空调工程;防火防爆;
        为了提高建筑暖通空调防火防爆的安全性，提出民用建筑暖通空调工程设计中防火防爆方法。通过查清混合气体理化性质，划分燃烧爆炸性危险区域；设计空调设备与风管衔接方式，匹配有限建筑空间；制定暖通空调工程防火防爆控制方案，通过协调控制的方式确保防火防爆安全的稳定性。结果表明：此次提出的方法，安全稳定性明显优于传统方法，并且具有良好节能效果。
        1 暖通空调工程设计中防火防爆方法
        此次设计的防火防爆方法通过危险区域划分、设备与风管衔接、通风方案设计以及风机房与防火阀的设置四个方面的协调作用，达到防火防爆的目的。
        1.1划分燃烧爆炸性危险区域
        在民用建筑暖通空调工程设计中，分析燃烧爆炸性区域是工程正常运行的前提，也是安全施工的重要组成部分。暖通空调工程中的管线设备，不可避免地产生电火花、高温和静电等危险源。因此需要采取有效的防火防爆措施消除危险源，在此过程中需要对燃烧爆炸性危险区域进行划分。首先，查清燃烧爆炸性物质理化性质，包括引燃温度和爆炸极限点等内容。
        其次，在暖通空调正常运行的情况下，确定可能形成危险源的具体位置，计算混合气体流量、速度及浓度，明确扩散和迁移方式。对于混合气体，比空气重的气体扩散能力弱，易沉积；而比空气轻的混合气体则与之相反，不易沉积，可扩展危险区域。
        最后，确定混合气体可能泄漏的频率和持续时间，以此衡量危险性。将燃烧爆炸性区域划分为以下分区：0等级区，暖通空调正常运行时，连续或长期出现危险混合气体的区域；1等级区，暖通空调正常运行时，可能出现危险混合气体的区域；2等级区，暖通空调正常运行时，不可能或极小可能出现危险混合气体的区域。危险区划分不仅要考虑燃烧爆炸性混合气体的性质，还应考虑暖通空调的通风状态，确定气体的排放和扩散方式，根据气体存在状态，动态调整危险等级。通风状态良好时，可适应该区域危险等级；反之，通风状态不佳时，提高危险等级。通常情况下，暖通空调设计中，应保证多数设备安装区域属于2等级区，确保低燃烧爆炸风险，避免出现0等级，降低暖通空调的运行危险。
        1.2设计空调设备与风管衔接方式
        暖通空调工程设计需要出具详细的管线综合图，其中，风管的衔接设计对防火防爆来说至关重要。通过设计风管的位置及走向，避免出现风管与设备构件发生碰撞，提高暖通空调结构稳定性和安全性。对于风管衔接设计来说，不仅影响风管的净空高度，还影响整个设备的使用功能。首先，确定暖通空调的主风管位置，以此为基础设计各接口的位置和尺寸，确保足够的设备安装空间。其次，确定进风口与回风口的位置，由于风管与设备集中在固定空间，设计不当时出现相互碰撞与不可避免的连接，易形成燃烧爆炸隐患。当进风口与回风口距离较近时，由于风管位置过近造成气流循环效果不好，影响易燃烧爆炸混合气体流通性，导致发生火灾和爆炸事故。此时，还需注意洞口预留位置的合理性，在工程设计开始阶段设置应力墙空洞位置，避免出现面积不够造成的风管布线不合理问题，影响施工进度和使用功能。

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        传统设计与安装中，通常使用局部调整的方法，处理风管碰撞和交叉问题，缺少对全局的综合考量。一般情况下，只针对管线碰撞，没有将梁架与风管的碰撞问题纳入到优化设计中。当暖通空间对净空高度要求较高时，设备与风管的衔接就出现弊端，不能有效转化实际运行状态，影响使用效率。由于暖通空调末端设备和风管均设置在顶棚空间，便于安装的位置都被其他工程施工的专业管线占据，暖通空调管线通常会被安装在不适宜位置。即使前期设计中对暖通空调管线标高进行合理规划，后期施工中也有可能出现交叉重叠，为工程质量埋下安全隐患。此时需对整体民用建筑的布线和衔接方式进行协调和规划，使标高布线具有实际可操作性，预留位置与建筑有限空间匹配，在确保施工质量的同时，提高整体安全性能。在防火墙等分割处，设置防火阀门，保证水平和垂直方向风管交接处具有防火控制功能。
        1.3制定暖通空调工程防火防爆控制方案
        采用安装防爆风机的方式，控制民用建筑室内温度场分布，调整空调输出功率，使民用建筑温度变化始终满足使用要求。暖通空调有机械通风和正压通风两种方式，机械通风用于2等级区，根据混合气体的密度大小直接将防爆风机安装在通风设备上部或下部；正压通风可防止室外有害、易燃易爆气体或粉尘等进入室内，同时可稀释室内危险气体并排除，从而达到防火防爆的目的，提高防火防爆的安全稳定性。将防爆风机配合普通空调使用，可以集加热、通风与空气调节为一体，将冷暖空调与正压通风功能进行统一。
        室外冷空气或热空气经过空调机组的处理，避免冷热岛效应出现，通过调节风口的风阀开关，可对室内新风量和空气压力大小进行调节，以保持夏季凉风、冬季暖风的供应。暖风空调采用压缩制冷原理，低温低压制冷剂在蒸发器中吸收热量，气体蒸发后被压缩成高温高压蒸汽，继续向上传输至冷凝器中，外部防爆风机将室外空气传输至冷凝器，此时制冷剂放出的热量被蒸汽吸收成为液体，随后通过节流阀进入蒸发器。通过上述不断循环的热交换过程，冷空气进入室内空间，室内温度得到调节。暖风空调采用电加热管制热方式，由温度开关和控制器同时进行设定，使温度达到空调设置要求。对于民用建筑所有房间，冬夏均采用风机盘管与新风系统，末端为双热源温湿平衡室内机，并配置变频室外机，以保证极端天气的室内温度恒定需求。在室内卫生间安装普通排气道，排风机设置静电接地装置，并与消防补风机一同开启和关闭。地下楼层和通道设置机械排烟和补风机，保证补风量超过排风量的一半以上。通过上述暖通空调工程防火防爆控制方案，通过暖通空调体系内各部件调整与协调作用，实现对工程的安全设计，降低运行过程中的火灾和爆炸风险。
        1.4设置防排烟机房与防火阀
        根据《新建规》要求，防排烟机房应设置于专用机房内，具有防火功能。排烟补风机房与防烟加压送风机房可兼用、但与排烟机房不可兼用；通风空调机房与防烟加压送风机房可兼用、与排烟机房可兼用、与通风空调机房可兼用。
        设置防火阀也是暖通空调系统防火的重要方法，在风管上设置防火阀可以有效防止火势蔓延，可以防止火势穿越防火区域。根据《新建规》要求，建筑通风、空调系统中风管应设置公称动作温度为70℃，如排烟补风管上部设置70℃防火阀、排油烟风管上部应设置150℃防火阀。
        2 结语
        本文研究对民用建筑暖通空调工程设计中防火防爆方法进行设计，有效解决了传统方法中防火防爆安全稳定性低的问题。由于防火防爆措施比较复杂，此次研究还存在不足之处。后续可对暖风空调工程的实施监控设计进行研究，对可能发生的火灾爆炸事故及时预警，提高工程安全性。
参考文献
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