JP2005040504A - 排煙設備および加圧排煙システム - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性や安全性を損なうことなく、システムを簡素化して設備コストを低減することができるとともに、各階附室の圧力を精度良く適切に制御することができる排煙設備および加圧排煙システムを提供する。
【解決手段】附室１１の煙または空気を排煙口３１から吸入して屋外に導く排煙ダクト３２と、均圧管３５内と附室１１内との差圧を検出する差圧センサ３４と、附室１１内の煙を感知する煙感知器３３と、排煙口３１に設けられダクト３２の風量を調節する圧力調整ダンパ３０と、差圧センサ３４および煙感知器３３からの検出信号に基づいて圧力調整ダンパ３０の開度を制御するダンパ制御盤３９とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、特別避難階段や非常用エレベータ等の附室内の圧力を制御可能な排煙設備およびこれを用いた加圧排煙システムに関するものである。

一般に、高層ビル等の多層建築物においては、火災発生時における避難経路の安全性を確保するために、各種の排煙システムが設置されている。
図４は、附室加圧排煙システムと呼ばれる従来のこの種の排煙システムを示すもので、図中符号１０は特別避難階段である。この特別避難階段１０の入口近傍には、第１の防火扉１４ａを介して遮蔽可能に附室１１が連設され、この附室１１には第２の防火扉１４ｂを介して廊下１２が隣接するとともに、この廊下１２には第３の防火扉１４ｃを介して居室１３が配置されている。

廊下１２および居室１３の各天井部又は近傍の壁には、それぞれ排煙口２１が設けられ、それら排煙口２１は、それぞれ排煙ダクト２２に接続若しくは外気に開放されている。
一方、附室１１には、室内に加圧空気を供給する給気口１５が設けられ、この給気口１５には、平常時は閉状態とされた給気ダンパ（図示省略）を介して給気ダクト１７が接続されている。この給気ダクト１７には、上記給気口１５に向けて加圧空気を送り込む給気ファン（図示省略）が介装されている。また、建物の予め区分された各ゾーン（例えば、上層ゾーンと下層ゾーン）内の代表附室には圧力センサ２３が設置され、この圧力センサ２３からの検出信号に基づいて、上記給気ファンが駆動制御されるようになっている。すなわち、多層建築物の場合、その高さやダクトの距離によって各階附室１１の圧力が変化することとなるため、ゾーン毎に設置された圧力センサ２３からの検出信号に基づいて各階附室１１の圧力制御（加圧空気の供給制御）が行われるようになっている。なお、附室１１と廊下１２との間には、附室１１内の加圧空気を廊下１２に導く給気口（パスダクト）１６が設けられている。

上記構成からなる附室加圧排煙システムを備えた建物において、例えば、居室１３にて火災が発生した際には、その火災の発生が火災検知器（図示省略）等によって検知され、その検知信号に基づいて特定の給気ダンパが開放されるとともに、給気ファンが作動する。これにより、火災発生階の附室１１の給気口１５から附室１１内に加圧空気が供給されて、当該附室１１が正圧に保持されるとともに、当該附室１１内の加圧空気が給気口１６を通って廊下１２に流入することにより、廊下１２も正圧に保持される。その結果、附室１１への煙の侵入が抑制されて、火災発生時における避難経路の安全性が確保されるとともに、廊下１２や居室１３の煙が上記加圧空気による押出しによって、排煙口２１から排煙ダクト２２を介して屋外へと円滑に排出されることとなる。

ところで、上記加圧排煙システムにおいては、附室１１に対して上記加圧空気が過剰に供給されると、附室１１と廊下１２との差圧が大きくなって、避難する際の防火扉１４ｂの開閉操作に支障を来す虞があることから、これを回避するために、図４に示すように、上記差圧が設定値（例えば、５０Ｐａ）以上となった際に開放される圧力逃がしダンパ２４を附室１１に設ける必要がある。さらに、火災室（居室）１３からの避難や消火活動等により防火扉１４ｂが開放されると、火災室１３で発生した煙が附室１１内に侵入する可能性があるため、そうした煙に対する排煙口２５を設ける必要もある。ところが、上記圧力逃がしダンパ２４や上記排煙口２５を附室１１に設けるようにした場合、システムが複雑化して設備コストが増大するという問題点があった。

また、上記従来の加圧排煙システムにおいては、ゾーン内の圧力センサ２３からの検出信号（すなわち、代表附室の圧力）に基づいて給気ファンを駆動制御する構成となっていたために、各階附室１１の圧力にバラツキが生じ易く、また、避難時の扉開閉による圧力変動や、駆動制御応答の遅れ等が生じることから、各階附室１１の圧力を個別に精度良く制御するのが困難であった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、信頼性や安全性を損なうことなく、システムを簡素化して設備コストを低減することができるとともに、各階附室の圧力を精度良く適切に制御することができる排煙設備および加圧排煙システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、建物の内部空間の煙を屋外に排気するための排煙設備であって、上記内部空間の煙または空気を排煙口から吸入して屋外に導く排煙ラインと、予め設定された基準空間の空気圧を基準圧力として、当該基準空間と上記内部空間との差圧を検出する差圧センサと、上記内部空間の煙を感知する煙感知器と、上記排煙口に設けられ、上記排煙ラインの風量を調節するダンパと、上記差圧センサおよび上記煙感知器からの検出信号に基づいて、上記ダンパの開度を制御するダンパ制御手段とを備えることを特徴とするものである。

ここで、上記内部空間には、特別避難階段や非常用エレベータの附室が含まれる他に、高層ビル等で多層に跨る比較的小さな空間なども含まれる。
基準空間としては、例えば、建物の上下方向に延びるパイプ（均圧管）内の空間や、圧力変動の影響を受け難い内部ＰＳ等の空間などが挙げられる。

請求項２に記載の発明は、建物において火災が発生した際に、当該建物の内部空間に加圧空気を供給する給気設備と、上記加圧空気による押出しにより上記内部空間の煙を屋外に排気する排煙設備とを備える加圧排煙システムであって、上記排煙設備として、請求項１に記載の排煙設備を用いるとともに、上記給気設備は、上記加圧空気を上記内部空間に供給するための給気ラインと、上記給気ラインに介装され、上記加圧空気を上記内部空間に向けて送り込む給気ファンと、上記差圧センサおよび上記煙感知器からの検出信号に基づいて上記給気ファンの回転数を制御する給気ファン制御手段とを備えることを特徴とするものである。

請求項１または２に記載の発明によれば、差圧センサからの検出信号に基づきダンパの開度を制御して、排煙ラインの風量を調節することにより、建物の内部空間の圧力を精度良く適切に制御することができる。よって、例えば、建物内に複数の内部空間が存在するような場合においても、それら内部空間の圧力を均一に保持することができる。また、上記内部空間の圧力が設定値に達した際に上記ダンパを開放することによって、防火扉の開閉操作に支障を来すような差圧が生じるのを防止することができる。
また、例えば、上記内部空間に煙が存在する場合には、煙感知器からの検出信号に基づいて上記ダンパを開放することにより、上記内部空間の煙を速やかに排煙することができる。
したがって、本発明によれば、上記内部空間に対して圧力逃がしダンパと排煙口をそれぞれ設ける必要がなく、よって、従来の加圧排煙システムと比較して、信頼性や安全性を損なうことなくシステムを簡素化して設備コストを低減することができる。

さらに、請求項２に記載の発明によれば、ダンパの開度だけでなく、給気ファンの回転数によっても、上記内部空間の圧力を制御することができる。したがって、例えば、上記内部空間の圧力を一定に保ちながら加圧空気の供給量を変化させたり、或いは加圧空気の供給量を一定に保ちながら上記内部空間の圧力を変化させたりと、上記内部空間の圧力と加圧空気の供給量との組合せを自由に設定することが可能となる。

図１は、本発明に係る排煙設備およびこれを用いた加圧排煙システムの一実施形態を示すもので、図中符号１０が特別避難階段である。この特別避難階段１０は、建物の上下階に連なる状態で設けられ、この特別避難階段１０と隣接する位置には、附室１１（内部空間）が配置されている。また、建物の各階には、各種の居室１３が設けられ、それら居室１３と隣接する位置には、上記附室１１に通じる廊下１２が設けられている。

そして、特別避難階段１０と附室１１間の隔壁、附室１１と廊下１２間の隔壁、廊下１２と居室１３間の隔壁には、図１に示すように、それぞれ開閉自在な防火扉１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられている。これら防火扉１４ａ、１４ｂ、１４ｃは何れも通常時において閉塞状態となっている。すなわち、廊下１２と附室１１によって、非常時に特別避難階段１０に通じる避難経路が形成されている。

附室１１には、室内に加圧空気を供給する給気口１５が床面近傍に設けられ、この給気口１５には、平常時は閉状態とされた給気ダンパ（図示省略）を介して、建物の上下方向に延びる給気ダクト（給気ライン）１７が接続されている。この給気ダクト１７には、図２に示すように、上記給気口１５に向けて加圧空気を送り込む給気ファン１８が介装され、この給気ファン１８の近傍には、当該給気ファン１８の回転数を制御する給気ファン制御盤（給気ファン制御手段）１９が設置されている。この給気ファン１８は、インバータファンとされ、インバータ周波数を制御することによってファンの回転数（すなわち、加圧空気の風量）を任意に調整可能となっている。本実施形態では、給気ファン１８、給気ファン制御盤１９、給気ダンパおよび給気ダクト１７等によって、火災発生時に附室１１内に加圧空気を供給する給気設備が構成されている。

また、附室１１の天井部または近傍の壁には、排煙口３１が設けられ、この排煙口３１には、圧力調整ダンパ（ダンパ）３０を介して排煙ダクト（排煙ライン）３２が接続されている。圧力調整ダンパ３０には、図２に示すように、煙感知器３３および差圧センサ３４からの検出信号に基づいて、当該圧力調整ダンパ３０の開度を制御するダンパ制御盤（ダンパ制御手段）３９が搭載されている。
煙感知器３３は、附室１１内の煙を感知するもので、附室１１の天井部に設置されている。一方、差圧センサ３４は、建物の上下方向に延びる均圧管３５内の空気圧を基準圧力として、当該均圧管３５内（基準空間）と附室１１内（内部空間）との差圧を検出するもので、この差圧センサ３４には、附室１１に連通する第一導入管３４ａと、均圧管３５に連通する第二導入管３４ｂとがそれぞれ接続されている。

これら差圧センサ３４および煙感知器３３の検出信号は、ダンパ制御盤３９、リモートステーション３８および給気ファン制御盤１９などに出力される。ダンパ制御盤３９は、差圧センサ３４からの検出信号（差圧検知信号）に基づいて差圧が設定値よりも高いことを検知した際に、圧力調整ダンパ３０の開度を拡げる制御を行い、差圧が設定値よりも低いことを検知した際に、圧力調整ダンパ３０の開度を狭める制御を行う。また、圧力調整ダンパ３０が閉状態にあるときは、煙感知器３３の検出信号（煙感知信号）に基づいて、圧力調整ダンパ３０を瞬時に開放する制御を行うようになっている。なお、本実施形態では、圧力調整ダンパ３０、ダンパ制御盤３９、差圧センサ３４、煙感知器３３および排煙ダクト３２等によって、上記加圧空気による押出しにより附室１１内の煙を屋外に排気する排煙設備が構成されている。

一方、給気ファン制御盤１９は、差圧センサ３４からの検出信号に基づいて差圧が設定値よりも高いことを検知した際に、給気ファン１８のインバータ周波数を下げる制御を行い、差圧が設定値よりも低いことを検知した際に、給気ファン１８のインバータ周波数を上げる制御を行うようになっている。リモートステーション３８は、防災センターの中央制御装置にネットワークを介して接続され、リモートステーション３８からの制御信号をダンパ制御盤３９や給気ファン制御盤１９に中継したり、或いは差圧センサ３４や煙感知器３３からの検出信号を上記中央制御装置等に中継したりする機能を有する。

他方、附室１１と廊下１２との間には、附室１１内の加圧空気を廊下１２に導く給気口１６が設けられている。
また、廊下１２および居室１３の各天井部または近傍の壁には、図１に示すように、それぞれ排煙口２１が設けられ、これら排煙口２１には、それぞれ排煙ダクト２２が接続されている。この排煙ダクト２２には、平常時は閉状態であるが、対応する階に火災が発生したときに開状態となる排煙ダンパ（図示省略）が介装されている。

上記構成からなる加圧排煙システムにおいて、例えば居室１３において火災が発生した際には、その火災の発生が火災検知器（図示省略）等によって検知され、その検知信号に基づいて、給気ファン制御盤１９が給気ファン１８を作動させる。
次いで、上記検知信号に基づいて、火災発生階の廊下１２や居室１３の排煙ダンパが開放されるとともに、火災発生階の附室１１の給気ダンパが開放される。これにより、火災発生階の附室１１の給気口１５から附室１１内に加圧空気が供給されて、当該附室１１が正圧に保持されるとともに、当該附室１１内の加圧空気が給気口１６を通って廊下１２に流入することにより、廊下１２も正圧に保持される。また、上記排煙ダンパの開放に伴い、上記加圧空気に押し出される形で、廊下１２や居室１３内の煙が排煙口２１から排煙ダクト２２に流入して屋外に排気される。

この間、附室１１においては、差圧センサ３４によって均圧管３５内との差圧が逐次検出され、その検出信号がダンパ制御盤３９および給気ファン制御盤１９等に出力される。その際に、附室圧力が設定範囲の上限（例えば、５０Ｐａ）を超えている場合には、ダンパ制御盤３９が圧力調整ダンパ３０の開度を拡げて排煙ダクト３２の風量を増大させる制御と、給気ファン制御盤１９がインバータ周波数を下げて加圧空気の風量を減少させる制御の両方または何れか一方が行われる。これとは反対に、附室圧力が設定範囲の下限を下回る場合には、ダンパ制御盤３９が圧力調整ダンパ３０の開度を狭めて排煙ダクト３２の風量を減少させる制御と、給気ファン制御盤１９がインバータ周波数を上昇させて加圧空気の風量を増大させる制御の両方または何れか一方が行われる。

その後、火災室（居室）１３からの避難や消火活動等により防火扉１４ｂ、１４ｃが開放されると、火災室１３で発生した煙が附室１１や廊下１２に侵入する。この際に、附室１１内に侵入した煙が煙感知器３３によって検知され、その検知信号がダンパ制御盤３９に出力される。ここで、圧力調整ダンパ３０が開放状態にあるときには、差圧センサ３４の検出信号に基づいて圧力調整ダンパ３０の開度を調整する制御が継続して行われる一方、圧力調整ダンパ３０が閉鎖状態にあるときには、圧力調整ダンパ３０を瞬時に開放させる制御が行われる。この圧力調整ダンパ３０の開放に伴い、上記加圧空気に押し出される形で、附室１１内の煙が排煙口３１から排煙ダクト３２に流入して屋外に排気される。

次に、上記加圧排煙システムの火災発生時における制御手順について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
例えば、居室１３において火災が発生した際には、先ず、ステップＳ１において、給気ファン１８を作動させた後、ステップＳ２において、火災発生階の給気ダンパおよび排煙ダンパを開放させる処理を行う。

次いで、ステップＳ３では、煙感知器３３からの検出信号に基づいて附室１１に煙が存在するか否かを判定し、煙が存在すると判定される場合には、ステップＳ４に移行して、圧力調整ダンパ３０を開放させた後、ステップＳ５において、ダンパの開度が設定範囲にあるか否かを判定し、設定範囲内のときにはステップＳ６に移行して、差圧センサ３４からの検出信号に基づいて圧力調整ダンパ３０の開度を調整する一方、ダンパの開度が設定範囲外のときにはステップＳ７に移行して、給気ファン１８のインバータ周波数を下げる処理を行う。そして、ステップＳ６またはＳ７の処理が終了した後、ステップＳ３に戻る。

一方、ステップＳ３における判定の結果、附室１１内に煙が存在しないと判定された場合には、ステップＳ８に移行して、給気ファン１８のインバータ周波数が設定範囲内であるか否かの判定を行い、インバータ周波数が設定範囲内である場合には、ステップＳ１０に移行する一方、インバータ周波数が設定範囲外である場合には、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、附室圧力が設定範囲内であるか否かの判定を行い、附室圧力が設定範囲内である場合には、ステップＳ３に戻る。一方、附室圧力が設定値の上限を上回る場合には、前述したステップＳ４の処理に移行し、附室圧力が設定値の下限を下回る場合にはステップＳ１０の処理に移行する。ステップＳ１０では、給気ファン１８のインバータ周波数を上げる処理を行い、この処理後にステップＳ３に戻る。

以上のように、本実施形態によれば、差圧センサ３４からの検出信号に基づき圧力調整ダンパ３０の開度を制御して、排煙ダクト３２の風量を調節することにより、附室１１の圧力を精度良く適切に制御することができる。よって、例えば、建物内に複数の附室１１が存在するような場合においても、それら附室１１の圧力を均一に保持することができる。また、附室１１の圧力が設定値に達した際に圧力調整ダンパ３０を開放することによって、防火扉１４ｂの開閉操作に支障を来すような差圧が、附室１１と廊下１２間に生じるのを防止することができる。

また、例えば、附室１１に煙が存在する場合には、煙感知器３３からの検出信号に基づいて圧力調整ダンパ３０を瞬時に開放することにより、附室１１の煙を速やかに排煙することができる。
したがって、本実施形態によれば、附室１１に対して圧力逃がしダンパ２４と排煙口２５（図４参照）をそれぞれ設ける必要がなく、よって、従来の加圧排煙システムと比較して、信頼性や安全性を損なうことなくシステムを簡素化して設備コストを低減することができる。

さらに、本実施形態によれば、圧力調整ダンパ３０の開度だけでなく、給気ファン１８の回転数によっても、附室１１の圧力を制御することができる。したがって、例えば、附室１１の圧力を一定に保ちながら加圧空気の供給量を変化させたり、或いは加圧空気の供給量を一定に保ちながら附室１１の圧力を変化させたりと、附室１１の圧力と加圧空気の供給量との組合せを自由に設定することが可能となる。

本発明に係る排煙設備およびこれを用いた加圧排煙システムの一実施形態を示す概略構成図である。 図１の排煙設備および加圧排煙システムの要部構成を示す図である。 図１の加圧排煙システムの火災発生時における制御手順を示すフローチャートである。 従来の加圧排煙システムの一例を示す図である。

符号の説明

１１ 附室（内部空間）
１７ 給気ダクト（給気ライン）
１８ 給気ファン
１９ 給気ファン制御盤（給気ファン制御手段）
３０ 圧力調整ダンパ（ダンパ）
３１ 排煙口
３２ 排煙ダクト（排煙ライン）
３３ 煙感知器
３４ 差圧センサ
３５ 均圧管（基準空間）
３９ ダンパ制御盤（ダンパ制御手段）

Claims (2)

1. 建物の内部空間の煙を屋外に排気するための排煙設備であって、
   上記内部空間の煙または空気を排煙口から吸入して屋外に導く排煙ラインと、
   予め設定された基準空間の空気圧を基準圧力として、当該基準空間と上記内部空間との差圧を検出する差圧センサと、
   上記内部空間の煙を感知する煙感知器と、
   上記排煙口に設けられ、上記排煙ラインの風量を調節するダンパと、
   上記差圧センサおよび上記煙感知器からの検出信号に基づいて、上記ダンパの開度を制御するダンパ制御手段とを備えることを特徴とする排煙設備。
2. 建物において火災が発生した際に、当該建物の内部空間に加圧空気を供給する給気設備と、上記加圧空気による押出しにより上記内部空間の煙を屋外に排気する排煙設備とを備える加圧排煙システムであって、
   上記排煙設備として、請求項１に記載の排煙設備を用いるとともに、
   上記給気設備は、
   上記加圧空気を上記内部空間に供給するための給気ラインと、
   上記給気ラインに介装され、上記加圧空気を上記内部空間に向けて送り込む給気ファンと、
   上記差圧センサおよび上記煙感知器からの検出信号に基づいて上記給気ファンの回転数を制御する給気ファン制御手段とを備えることを特徴とする加圧排煙システム。

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