同一防烟分区可采用多台排烟风机并列运行

概念与基本原理

• 防烟分区：指建筑物中依据防火分区与疏散要求划分的空间集合，通常在火灾时需要形成相对独立的烟控环境，保证人员安全疏散和消防救援通道的相对清洁。

• 并列运行：在此语境下，指两台或多台排烟风机通过共用排烟风道或并联风道布局，在运行时可以同时或按需启停，用以实现所需的排烟风量与压头，或提供冗余备用。

• 并列工作的空气动力学：并列风机的总风量、总压头与单台风机特性曲线相互作用，风道系统的阻力曲线决定了并列运行时的工作点。若风机并联（并列），在相同系统压损下，总流量为各风机流量之和（若风机相同且运行工况一致），而系统压头由风道特性决定。

采用多台并列风机的技术优势

1. 提高可靠性与冗余

• 多台风机并列可提供N+1或更多冗余配置，一台故障时，其他风机仍可维持部分或全部排烟能力，避免单点故障导致整个防烟分区失效。

• 在火灾情形下，风机因高温或控制问题失效风险增加，冗余成为保障生命安全的关键手段。

2. 灵活调节与分段控制

• 根据火灾规模、烟气扩散状况及不同时间段的排烟需求，可启用部分风机满足较低需求，从而节能并减少风道系统的压力波动。

• 在大型空间或多联通区域，能对不同方向或不同支路进行分区排烟，优化烟道流向，降低烟气回流风险。

3. 便于运输与安装

• 多台中小型风相比单台超大功率风机在现场运输、安装空间与结构承载方面更具优势，适用于楼层限制或屋面尺寸受限的建筑。

• 结构上可分散振动与冲击载荷，减小对建筑构件的集中影响。

4. 节能与匹配效应

• 使用多台风机并配合变频控制，可按需调节转速，避免在低需求工况下大功率风机低效率运行，从而提高系统整体能效。

• 通过并列和分段启停，降低电网启动冲击电流，并能实现优化的能耗管理。

5. 维护检修便利

• 可实现不停机检修策略，检修时仍保留足够风量维持防烟功能，提升系统可用率与建筑运营连续性。

设计与工程实践要点

1. 风机选型与特性匹配

• 并列运行的风机应优先选择具有相似性能曲线的机型，避免因性能差异导致某台风机长时间工作在不合适工况，出现“拖拉”或“甩负荷”现象。

• 在设计流量与压头时，需校核并列运行下的实际工作点，确保每台风机均不超出其允许工作范围（转速、轴承、温度等）。

2. 风道与阻力布局

• 风道设计必须兼顾并列风机的气动特性，合理配置汇流箱、逆止阀、消声与消能装置，避免气流扰动、回流或不均匀分配。

• 对汇流段的断面形状与长度进行优化，以减小局部阻力与涡流产生，保证并列风机能均衡分担负荷。

3. 逆止装置与防回流策略

• 每台并列风机出口应设置逆止阀或止回装置，防止停机风机在其他风机运行时出现反吹，造成轴承或电机异常负荷。

• 对于热烟气工况，应选用高温型逆止装置与耐火阀门，确保在高温下依然可靠工作。

4. 控制系统与启停逻辑

• 采用集中可编程控制（PLC）或消防联动控制策略，根据烟感、温感、消防中控、风机故障及风道压差等信息确定启停顺序与风量分配。

• 启停逻辑应包括自动、手动与联网远程控制，并能在失电或控制故障时通过应急电源或机械联锁保障最基本排烟能力。

5. 电气与消防联动

• 风机的电源应满足消防电源、应急电源的供电切换要求，关键风机应接入消防应急电源（EPS或柴油发电机）。

• 风机启停需与消防中控室或自动报警系统联动，实现火警信号触发时的优先启停，并记录运行事件以便追溯与分析。

6. 温度与材料耐火性考虑

• 排烟系统在火灾工况下可能面临高温腐蚀与热膨胀，风机与风道材料、密封件、轴承等需按照规范选用耐高温或采取隔热保护措施。

• 风机布置位置宜在能获得维护与散热的场所，同时需考虑高温烟气对风机本体与电机的影响，必要时采用隔热箱或延长风道将高温烟气与设备本体隔离。

控制与协调策略

• 分级启停：设定最低运行台数以保证基本排烟能力，火情严重时逐步增加风机台数直至满足最大排烟需求。分级启停应考虑风机启动顺序、启动间隔与电网承载能力。

• 变频控制：配合风机群采用变频器进行统一或分组控制，实现流量精细调节，减少启停机械磨损。变频系统需具备耐热、耐烟感应异常的保护逻辑。

• 压力/流量闭环控制：通过测压或流量传感器反馈，维持目标压差或流量，避免某台或某些风机承担过载。闭环控制提高并列系统的稳定性与效率。

• 故障自诊断与旁路策略：控制系统应能识别单台风机的异常并自动调整其余风机工况，同时记录故障事件以便维护提醒。

风险与挑战

1. 气动不平衡风险：若风机特性或风道布局不当，易导致流量分配不均，部分风机长期超负荷或频繁启停，影响寿命。

2. 控制复杂性提升：并列系统对控制逻辑、检测元件与通讯可靠性提出更高要求，增加设计与调试工作量。

3. 高温烟气对设备影响：在火灾工况下，风机可能承受高温烟气冲击，若未采取有效隔热措施，会加速设备损伤。

4. 规范与验收合规性：不同地区与项目的消防规范对排烟系统并列运行有具体要求或限制，设计需严格对照规范并通过消防验收。

规范与标准参考（概要）

在中国及国际工程实践中，相关规范通常对排烟系统提出以下要求（列出为概要，具体项目需查阅最新法规）：

• 防烟分区的最小排烟量与换气次数要求；

• 风机故障情况下的最低备用能力（如N+1配置要求）；

• 排烟系统的耐火等级、耐温性与材料性能要求；

• 消防联动、应急电源和自动启停逻辑的强制性条款；

• 现场调试、风速/风量测试与验收程序。

在工程设计阶段，应结合国家现行消防规范（如《建筑消防设计规范》）、通风与空调相关标准及地方消防验收要求，确保并列风机方案在法规框架内实施。

工程实施建议

1. 在方案阶段开展风机并列运行的气动仿真分析（CFD）与风机群动态特性分析，验证流量分配与风道阻力匹配。

2. 选用具备良好可控性与变频适配性的风机产品，确保风机间能实现平衡启动与负荷共享。

3. 设计中预留检修空间与模块化连接件，便于单台拆换与维护，减少对系统整体运行的影响。

4. 制定详细的控制策略、启停程序与应急预案，结合消防演练检验系统在火警情况下的可靠性。

5. 在竣工验收阶段，进行工况下的风量、压差测量与报警联动测试，确保并列系统满足所有功能性与安全性指标。

同一防烟分区采用多台排烟风机并列运行是一种符合现代建筑防烟需求的发展趋势。它在提升系统可靠性、增强冗余能力、实现按需调节与节能、便于安装维护等方面具有显著优势。然而，并列运行也带来了风机匹配、风道设计、控制策略与高温耐受等技术挑战。工程设计应以气动分析与规范合规为基础，结合合理的控制与保护措施，确保在火灾工况下多台并列风机能够稳定、高效与可靠地协同工作，从而真正发挥其在保障生命安全与消防救援中的关键作用。