浅析民用建筑消防通风排烟调试工艺,关于猪舍

2019-08-19 20:59栏目:养殖业中心
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隧道式通风的基本概念

民用建筑消防安装工程的消防通风排烟调试工作在工程中非常关键,调试工作关系到系统能否正常运行。它由消防通风排烟系统运转调试前的检查、消防通风排烟系统的风量测定与调整、消防通风排烟系统电气调节及仪表系统控制线路的检查、消防通风排烟系统综合效能测定等步骤组成,以下详细讲述。

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风机是通风系统的核心,只有了解清楚风机的真实性能我们才能更好的进行通风系统设置。

隧道式通风(Tunnel Ventilation)普遍应用于现在的配种妊娠猪舍和育肥猪舍,是一种很流行的通风方式。这种通风模式如图1所示是在猪舍一侧安装风机,另一侧开墙体进风口(很多畜禽舍会在进风口位置安装湿帘),风机开启舍内形成负压,从进风口到风机的空间内产生风速。该通风模式的主要特点是可以在猪舍产生持续风速,夏季是依靠风速增加猪只的散热。

仪器仪表要求及主要仪表工具:消防通风排烟调试所使用的仪器仪表应有出厂合格证明书和鉴定文件。严格执行计量法,不准在调试工作岗位上使用无检定合格印、证或超过检定周期以及经检定不合格的计量仪器仪表。必须了解各种常用测试仪表的构造原理和性能,严格掌握它们的使用和校验方法,按规定的操作步骤进行测试。综合效果测定时,所使用的仪表精度级别应高于被测定对象的级别。测量风速的仪表:电子风速仪、热球式风速仪等;测量风压的仪表:毕托管、微压计等;其他常用电工仪表、转数表、钢卷尺、手电钻、活扳子、改锤、克丝钳子、铁锤、高凳、梯子、手电筒、对讲机、计算器。

今年美国养猪户赚钱了,很多人准备投资新猪舍或者改造猪舍。现在是时候谈谈设备运行成本的问题,这里我谈谈风机和他们的通风效率 CFM/watt。

目前的现状却不容乐观,一些厂家根本没有测试过风机风量,一些厂家可能会出现虚标的情况,即便是有正规实验室提供的测试报告,同风机在猪舍环境下的运行情况还是会有不小差异。如果要准确评估风机性能,运行环境现场检测应该是最好的方式。

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运转调试之前的准备工作:应有试运转调试方案,内容包括调试目的和要求、时间进度计划、调试项目、人员的组织、仪器仪表要求及主要仪表工具、调试程序和采取的方法、安全注意事项等。按运转调试方案,组织好人员、准备好仪表和工具及调试记录表格。熟悉消防通风排烟系统的全部设计资料,领会设计意图,掌握正压送风系统、排烟系统和消防通风排烟电气控制系统的工作原理。消防通风排烟系统调试必须在系统安装完毕后进行,运转调试之前应会同建设单位、监理单位进行全面检查,在全部符合设计、施工及验收规范和工程质量检验评定标准的要求后,才能进行运转和调试。消防通风排烟系统运转所需用的水、电、汽及压缩空气等,应具备使用条件,现场清理干净。

美国电费相较其他国家比较便宜,但电费也在增长,截止上月发电成本的预测增幅接近100%,主要由于老式水电站的围护费用,燃煤电站环保措施费用,燃气电站的运行费用增加,和其他可再生能源的高昂费用。

河南省新大牧业有限公司属于国内引进自动环控猪舍比较早的公司,一直以来也非常关注环境控制方面的内容。所以目前已经两次进行了猪舍风机的现场通风情况测定,利用了肯塔基州立大学研发的FANS(FAN ASSESSMENT NUMERATION SYSTEM )系统,对场内常用风机型号进行了现场测试。FANS系统情况可查询“FAN ASSESSMENT NUMERATION SYSTEM DESIGN AND CALIBRATION SPECIFICATIONS”。

图1 隧道式通风模式示意图

消防通风排烟系统运转调试前的检查

原油价格现在60美元一桶,相较数月前的100美元一桶降幅较大,这样发电成本的增幅放缓,发电成本也可能会稳定几年。但是长期看电力成本是上升的。

有以下一些简单结论可以同大家分享:

隧道式通风最早被设计是因为美国东南地区夏季没有足够的自然风来降温,隧道式通风的目标就在于夏季人为提供足够的风速。所以风速是隧道式通风设计时最关键的设计指标,一般我们计算风量时按照设计风速2m/s计算需要的通风量,Q=VA也就是通风量等于设计风速乘以猪舍横截面积。这也是为什么采用隧道式通风的猪舍应当吊顶,吊顶之后猪舍的通风横截面积会有明显减少,需求的风量也会相应减少。

消防通风排烟系统运转调试前的检查:风管系统的调节阀、防火阀、排烟阀、送风口和排烟口内阀板、叶片应在正确的工作状态位置。消防通风排烟系统风量调试之前,先应对风机单机试运转,运转应不少于2h,单机试运转合格后,方可进行联动调试工作。核对通风机、排烟机等设备的型号、规格是否与设计相符;检查防排烟系统柔性短管的制作材料是否为不燃材料。检查地脚螺栓是否拧紧、减振台座是否平整,皮带轮或联轴器是否找正。检查电机及有接地要求的风机、风管接地线连接是否可靠。检查消防通风排烟系统防火阀、排烟阀,开启应灵活、定位装置可靠。

养猪生产耗电最多的是供料电机和风扇。要省电供料电机方面似乎没什么可省,所以运行费用的节省,风扇的选择很重要。

1、同型号保养情况不同,通风量有较大差异有些达到20%-30%的差别(要注意风机维护保养)

隧道式通风需注意的指标和事项

消防通风排烟系统的风量测定与调整:按工程实际情况,绘制系统单线透视图,标明风管尺寸、测点截面位置和正压送风口、排烟口的位置,同时标明设计风量、风速、截面面积及风口内框面积(图4.2)。开风机之前,将测试的楼层及按设计要求与该层相关的上下若干层的送风或排烟风口本身的调节阀门设在全开位置,一般如设计未做要求,对防排烟楼梯间及其合用前室加压送风口开启数量按以下要求处理:“当建筑层数小于20层时,开启门的数量为2,消防控制要求也应为开启两层送风口;大于等于20层时,开启门的数量为3,消防控制要求也应为开启三层送风口。”其他楼层的送风或排烟风口本身的调节阀全部关闭。开启风机进行风量测定与调整,先测总风量是否满足设计风量要求,做到心中有数,有利于下一步调试工作。送风或排烟风口的风量测定可用热电风速仪、叶轮风速仪或转杯风速仪等测速仪表,用定点法或匀速移动法(测试点数按风口截面确定)测出平均风速,计算出风量。

BESS实验室已经测试农用风扇很多年了。他们的测试报告中有cfm/w这个指标,这个指标反映了在给定的静压差下每1w电耗提供了多少通风量。

2、不同厂家同规格风机性能有较大差异(有些小尺寸风机出于节能优化的设计,高静压下风量减少较多,但并不影响使用,每瓦电能提供多少风量也是需要考虑的指标)

风速是隧道式通风设计的核心。那是不是只关注风速这一个指标就可以呢?其实还有两个指标同样关键。

消防通风排烟系统电气调节及仪表系统控制线路的检查

最近我审核了很多设备选用单,包含了不同通风效率的风机。例如24寸风机通风小了就从8.7cfm/w到超过15cfm/w不等。当然通风效率不是风机选用的唯一指标,但是选用风机时也应当考虑。

3、实际运行测定的风量均较实验室提供数据低,不同型号比例不同

1、换气率

消防通风排烟系统自动控制线路检查:检查敏感元件、调节仪表或检测仪表和调节执行机构的型号、规格和安装的部位是否与设计图纸要求相符。对自动调节系统的联锁信号的远距离检测和控制等装置及调节环节进行核对,是否正确和符合设计要求。

大多数情况下24寸风机是最小通风时的风机,24小时,几乎全年一直开启。很多控制器控制下,变速运行的风机还要消耗100%的功率,这对于通风效率也有很大影响。

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隧道式通风有一个明显缺点,就是进入舍内的新风需要经过整个猪舍,在经过猪舍的过程中空气的温度会升高,空气质量会下降,所以靠近风机端的环境相对较差。夏季通风时如果升温幅度过高,会影响到风机端猪群,所以需要控制升温的幅度,一般控制指标是风机端空气温度比进风口空气温度升温不超过2℃。可针对猪舍具体保温和猪群情况进行试算,也可按照每小时换气次数100次这个指标控制。隧道式通风猪舍设计时要在换气率控制的通风量和风速控制的通风量中选较大值进行风机选配。

调节器及检测仪表单体性能校验:敏感元件的性能试验,根据控制系统要求所选用的调节器和检测仪表所要求的分度号必须配套,应进行刻度误差校验和动性能校验,两者均应达到设计精度要求。调节仪表和检测仪表,应做刻度特性校验,调节特性的校验及动作试验与调整,均应达到设计精度要求。调节阀和其他执行机构的调节性能,全行程距离、全行程时间的测定,限位开关位置的调整,满行程的分度值等均应达到设计精度要求。

我们来比较BESS实验室测试的两款风机,同在0.05″静压差下,风机A风量6880cfm,8.9cfm/w,风机B风量7010cfm,16.7cfm/w。

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2、静压差(static pressure)

自动调节系统及检测仪表联动校验:自动调节系统在未正式投入联动之前,应进行模拟试验,以校验系统的动作是否正确,是否符合设计要求,无误时才可以投入自动调节运行。自动调节系统投入运行后,应查明影响系统调节品质的因素,进行系统正常运行效果的分析,并判断能否达到预期的效果。消防通风排烟综合效果测定是在各分项调试完成后,测定系统联动运行的综合指标是否满足设计要求。如果达不到规定要求时,应在测定中作进一步调整。检验自动调节系统的效果,各调节元件设备经过长时间的考核,应达到系统安全可靠地运行。

全年8760小时。持续运行风机A消耗6771度电,风机B 消耗3679度电,查了3092度,按每度电0.1美金,这两台风机的运行费用每年差309.20美金。就算按照风机70%运行,电费也差216.4美金每年。

空气穿过进风口,空气通过猪舍都需要克服阻力,这就意味着从进风口到风机,猪舍的静压差是逐渐增大的,而静压差越大风机的风量越小,所以隧道式通风的猪舍需要注意控制猪舍的静压差。对静压差影响主要有以下几点:

综合效能测定

选用风机要考虑很多,但是通风效率是要考虑的一个点,尤其是针对那些常年运行的风机。

①风速

综合效能测其目的是为测定系统联动运行指标是否满足设计和生产工艺要求,所以应在各分项调试完成后进行。

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压力与速度的平方成正比。风速越大需要的动力越大,相应的静压差也越大,提供过高风速的能耗会增加很多,而风速越高增加的风速对应改善猪降温效果的幅度会减小。所以说风速也并不是越大越好,需要找到一个平衡点,这也是为什么猪舍隧道式通风风速指标一般采用2m/s的原因。

在分系统测定系统风量和风压满足设计要求的前提下,进行同消防控制中心的联动试车,经消防测试中心检测达到设计要求和消防规定后,方可验收合格。

②进风口

带生产负荷的综合效能测定与调整由建设单位负责,施工等单位配合。

进风口的大小会影响到静压差的大小,一般猪舍隧道式通风进风口的风速不宜大于2m/s。过小的进风口不但会增大静压差,减小通风量,还有可能引起通风死角。猪舍的相关研究较少,图2为佐治亚大学对一栋12mx152m的隧道式通风鸡舍的风速测试结果,从测试结果中不难看出进风口过小对于通风量和风速分布的不利影响。

测试方法和要求:系统风量测定与调整,干管和支管的风量可用毕托管、微压差计等仪器测试;从系统的最远最不利的环路开始,逐步调向通风机。风口风量的测量可用热电风速仪、叶轮或转杯风速仪,用定点法或匀速移动法测出平均风速,计算出风量。测定系统总风量、风压及风机转数,将实测总风量值与设计值进行对比,偏差值不应大于10%。风管系统的漏风率应符合设计要求;风机风量为吸入端风量和压出端风量的平均值。消防通风排烟设备单机试运转和风管、风道系统漏风量测定合格后,方可进行消防通风排烟系统联动试运转,联动试运转不得少于8h。防排烟系统联合试运转与调试的结果(风量及正压),必须符合设计与消防的规定。

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消防设施关系到人民群众的财产和人身安全,民用建筑消防安装工程的消防通风排烟调试工作对整个工程的质量、运行安全起着非常关键的作用,施工单位必须树立高度的责任感,严格按照要求和步骤进行调试,使各项指标符合消防相关规定和规范验收标准。

澳门新葡亰平台官网,图2 某隧道式通风鸡舍不同进风口大小时的风速分布

进风口位置安装的湿帘、纱窗等都会增大静压差。湿帘在选型时除了关注蒸发效率还要特别注意湿帘纸的压降数据,这样才能选配合适面积的湿帘。例如某品牌150mm厚7090型湿帘风速2m/s时的压降超过50Pa,这显然会大大增加静压差,减小风机通风量。笔者建议湿帘的压降控制在15Pa以内。

有些猪舍为了防止异物进入湿帘会在湿帘外侧增加一层纱窗。这层纱窗会增加通风的阻力,阻力与线径,目数,气流速度、进风口的长宽比有关。实际使用中纱网一般经验上取水帘面积的2-3倍,以减少对通风的影响。

空气穿过猪舍时也会有一些压力的沿程损失,静压差逐渐加大,这一部分压力同风速和猪舍内表面的光滑程度有关,一般情况占比不大,但猪舍建设时也应尽量做到内墙面和吊顶的光滑。此外风机,湿帘的维护保养对于维持隧道式通风猪舍较低的静压差也非常关键。脏的风机百叶甚至可以增加12Pa的静压差。

静压差是一个很关键的监控指标,隧道式通风猪舍风机两侧的静压差尽量控制在25Pa以内。低静压差=低的运行费用。

笔者认为在猪舍风机侧安装静压计是有需要的,本身红油静压计的价格也很低。安装时有一点需要注意,舍内的气管开口距离风机不大于6m。

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图3 红油静压计

隧道式通风风机的选择

了解了隧道式通风系统的运行机理会发现系统最关键的部件是风机,所需要的风量都是由风机提供的,所以选择好隧道式通风风机很关键。选择风机时首先要要求厂商提供第三方机构的通风性能检测报告,拿到报告后我们可以对比3个性能指标:风量、能效、风量比。

1、风量

无水帘时一般按照12Pa左右时通风量选配风机(采用水帘时一般按照25Pa左右)。比如一栋舍需要300000m3/h风量,33000m3/h的风机需要9台,38000m3/h风量的风机则只需要8台。这很明显是个关键指标。

2、能效

另一个关键指标是能效,能效是指每瓦功率可以产生多少风量。能效指标帮助使用者选出运行费用最低的风机。风机能效越高越省电。

3、风量比

风量比是选购风机时最容易被忽略的指标,但是这个指标和风量、能效同样重要。我们都知道静压差增大,风机的风量会减少,但不同风机静压差增大对应的风量折减情况各不相同。衡量静压差增加风量折减情况可以使用风量比(Air Flow Ratio)这个指标。指标的定义是风机0.20英寸水柱静压差风量比0.05英寸水柱静压差下的风量。有一点很重要,高风量比的风机往往能效较差,高能效的风机往往风量比较低。需要找到一个平衡点。

美国佐治亚大学的相关资料有这样的建议指标供大家参考:选择风机时至少能效达到32m3/h/watt,风量比不小于0.67。(实际上有能效32m3/h/watt,同时风量比超过0.8的风机)

除了以上3点风机性能指标,还有其他一些因素我们在选购风机时也要考虑。

4、风机结构

风机结构形式很多,很多结构的改善会体现在风机的性能的改善上。

这里试举两例:风机驱动形式分为直驱和皮带驱动,直驱风机更方便清洗,减少了更换皮带的麻烦;风机百叶设置分为外侧百叶风机和内侧百叶风机,相对而言内侧百叶风机更为合理。有以下几点原因:

①外侧百叶风机,风机的主要构件均暴露在舍内环境中,相对而言腐蚀的可能性更大;

②内侧百叶相对外侧百叶更好清理;

③外侧百叶风机,冬季容易结露会加快风机主要构件的腐蚀。镀锌板方形风机一般下部留有排水孔,但是排水孔本身又破坏了猪舍的气密性。

5、风机的材质和配件

猪舍风机有其特殊的使用环境,针对具体的材质和配件一般有如下要求:

①电机为知名品牌,防护等级IP55及以上,对于轴承可以单独要求品牌;

②外框、拢风筒为玻璃钢或可靠镀锌板、镀铝锌板等防腐耐久材质,结构强度可靠;

③扇叶为玻璃房、铸铝、不锈钢、尼龙等耐腐材料,结构强度可靠;

④结构构件、紧固件采用不锈钢或其他防腐耐久材质;

6、最后风机价格也是我们需要考量的重要因素。

结语

隧道式通风在新建猪舍的使用非常普遍,但是相关的研究和介绍性资料还比较少。笔者提出一些目前应用隧道式通风时应当注意的关键点,希望对隧道式通风的使用者有所帮助,也更希望更多的专家关注隧道式通风在猪舍的应用,针对使用中遇到的问题开展更多的研究。

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