浅析高层民用建筑加压送风防烟系统设计问题

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摘要：针对高层民用建筑防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室的加压送风防烟系统设计中的一些常见问题,结合对高规的理解,提出了在设计中的一些常用方法和应引起注意的一些问题。

关键词：防烟楼梯间；前室；加压送风；高层民用建筑

Abstract: In view of high-rise civil building smoke preventing staircase and vestibule, fire elevator lobby and common antechamber pressurized air supply and smoke control system design of some common problems, combined with the high gauge understanding, made in the design of some commonly used methods and some problems should be paid attention.

Key words: smoke preventing staircase; anterior; pressurization; high-rise building

中图分类号：TU2文献标识码：A

当高层发生火灾时,其防烟楼梯间是内部人员唯一的垂直疏散通道,消防电梯是消防队员进行火灾扑救的主要运输工具。为了满足安全疏散和扑救的需要,对防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或两者合用前室, 采取机械加压送风防烟方式作为一种行之有效的防烟方式,已经在国内外高层建筑设计中已被广泛接纳和采用,近年来,随着高层民用建筑设计防火规范（GB50038-2005）的颁布实施, 机械加压送风的防烟技术得到了广泛应用,为保障国家和人民生命财产安全发挥了重要作用,以下就加压送风防烟系统设计中的一些问题进行分析。

确定加压送风口的形式

高层民用建筑设计防火规范中（GB50038-2005）已明确规定:“楼梯间宜隔2层～3层设一个加压送风口,前室的加压送风口应每层设一个”。其中只有数量的要求,但对送风口的形式没有作出明确规定。

于是在实际设计中就出现了下列几种情况:

1)楼梯间的加压送风口一般均采用常开百叶风口,对此争议不大。

2) 前室(合用前室)的加压送风口则有常闭式(带电接点)和常开百叶风口两种形式。

常开百叶风口使电气简化,使消防管理更方便,而且系统简单,可靠性高,节省投资,但在保证最小正压度所需的风量随开启门数增加而增加,若实际中开启门数与设计不一致时,将直接影响着火层前室的送风量,而常闭式风口则不存在此问题,当火灾发生时可由消防控制室指令仅打开着火层及其相邻层前室的送风口,这些层的送风量基本不受其它层前室开门与否的影响,有利于这些层的防烟效果。

但值得注意的是当在送风前尚未打开楼梯间、前室的防火门,则这些送风层前室内的压力将会骤然升高,将影响走廊至前室门的开启,出于安全考虑需在每层前室均设泄压阀。若采用常开百叶风口作为加压送风口时，应在加压风机的压出管口加设止回装置。

确定加压送风量

据有关资料介绍,对防烟楼梯间及其前室,消防电梯间前室和合用前室的加压送风量的计算方法约有20余种,但因为影响压力送风量计算的因素较复杂,且各种计算公式设置的条件不一致,造成了即使同一条件的工程,因选择不同的计算公式,其结果差别也很大,所以至今尚无统一,为了保证防烟楼梯间及其前室在发生火灾时不致受到烟气的侵害,其加压送风量应满足防烟楼梯间及其前室的所有门都关闭时,其内应保持一定的正压值,以阻止烟气通过门缝渗入,还应满足防烟楼梯间及其前室通向走道或房间的门开启时,开门的门洞处要维持一定的风速以阻挡烟气通过门洞流入。

据以上分析各种类型的计算公式均以保持加压部位需要的正压值及开启着火层疏散通道门时保持门洞处的风速这两个条件为基本理论依据，所以介绍五种关于加压送风量的计算方法：

1、平均风速法

L=V×F×m×3600

式中L为正压送风量，m3/h；V为通过开启的前室或楼梯间门洞处的平均风速,m/s；m为同时开启门的数量；F为门的面积，m2。

2、缝隙法

L=0.827×A×∆P0. 5× 3 600m3/ h

式中A为各层前室或楼梯间门的缝隙面积总和，m2；∆ P 为门两侧的压力差，Pa。

该法是英国采暖通风工程手册推荐的一种计算方法。

3、压差法

L = α×F× ( 2∆p / ρ) 1/ 2 ×3 600m3/ h

式中α为流量系数， 门开启时一般为0. 6 ~0. 7, 计算时取α= 0. 65；ρ为空气密度一般取1. 2 kg/ m3；F为开门流通面积，m2； ∆P 为门两侧的压力差， Pa。

该方法系流体力学的基本公式, 故在各国通用, 区别在于α和∆P 的取值不同。

4、综合计算法

L = ( 424. 27 + 5. 6 n) × 60

式中n 为建筑物层数，424. 27 为通过着火层开启的楼梯门的风量，m3/ min；5. 66 为每层楼梯间漏风量。

5、 层均风量法

在规定了楼梯间或前室每层的平均加压送风量值时, 其总送风量则为􀀁 L = n× Lp

式中n 为楼层数；Lp 为楼梯间或前室每层的平均加压送风量，m3/ h。

三、确定加压送风的范围

高层建筑的防烟设施可分为可开启外窗的自然排烟设施和机械加压送风的防烟设施，由于自然排烟不需专门的机械设备，火灾时不受电源中断的影响，构造简单、经济，平时还可作通风换气用， 在设计中往往优先采用，不具备自然排烟条件时，需对以下部位设置独立的机械加压送风系统。

(1)对防烟楼梯间及其前室(合用前室)分别加压送风，在对防烟楼梯间加压送风的基础上，再对前室(合用前室)加压送风，这等于是在楼梯间的入口处又增加了一道防线，而且在某种程度上可以减少楼梯间和建筑物之间开门时的联系机会，由于楼梯间上下贯通,可以把整个楼梯间视为一个防烟部位，但每层楼梯间前室(合用前室)必须按彼此独立的防烟部位考虑。

( 2) 只对防烟楼梯间加压送风，当前室(合用前室)设有可开启外窗，满足自然排烟条件，而防烟楼梯间不具备自然排烟条件时，只对防烟楼梯间加压送风，此时，楼梯间的空气从门缝或临时开门时的门洞流向前室，从而使疏散人员得到有效保护。

(3)当防烟楼梯间利用可开启的外窗自然排烟时，其不具备自然排烟条件的前室(合用前室) 需设加压送风。

(4)对避难层(间)加压送风，从保障高层建筑内人员安全脱险、避免伤亡事故出发，结合我国目前的具体情况，建筑高度超过100 m、规模大、人员多的高层公共建筑设有避难层(间)，根据建筑所在地气候条件，避难层可以是敞开的，也可以是封闭的，凡四季不结冰的地区，可以采用敞开式避难层，即只设窗口，不装窗扇或做成百叶窗扇，在冬季结冰的地区，应采用封闭式的避难层，即在窗口处设置带玻璃又便于开启的窗扇，这样，封闭式的避难区域必须设置独立的加压送风系统才能保证其内人员安全。

四、确定加压送风系统的风道

当防烟楼梯间、前室(合用前室) 设加压送风时,由于二者需要维持的余压值不同,以及当不同楼层按防烟楼梯间与合用前室之间的疏散门和合用前室与走廊之间的疏散门同时开启或部分开启时，气流的走向和风量的分配非常复杂，因此两部位的送风系统常分别独立设置，即设置各自独立的送风道，但有时因建筑布局等其它原因所限，必须共用一个风道时，应在通向合用前室的每层支风管上设置压差自动调节装置。当高层建筑内有剪刀楼梯间时，为了节省风道占用有效建筑面积，可合用一个共用风道，但为保证其安全，应分别设置加压送风口，其风量按2 个楼梯间送风量计算.加压送风系统的风道可采用混凝土等非金属风道，也可以采用金属风道。当采用建筑混凝土竖井风道时，应保证井道坚固、不易损坏、内表面平整光滑、无裂纹、不渗水、不漏风。确定竖井断面时，应控制送风速度不大于15 m/ s。 当采用钢板等金属风道时，应保证其刚度、强度符合要求，不变形、不脱落、不漏气,安装时严密，当风道管径或矩形断面长边为450~ 1000mm时，钢板厚度采用1.2mm，当管径或长边大于1000mm时，厚度取用1.5mm，同时风道风速不应大于20m/s。

五、确定加压送风机的选型及安装位置

加压送风机可选用钢制中、低压离心式或轴流式通风机,风机的位置应根据新风入口不受火、烟威胁,供电条件及有利于风量均匀分配等因素确定,常布置于高层建筑塔楼屋顶、底层及超高层建筑的敞开式避难层等处.安装于室外的送风机要采取电动机防雨措施,送风机进风口宜安装细钢丝网以阻止鼠、雀等进入,风机出风口应设止回阀装置。

六 结语

防烟楼梯间和前室的加压送风系统只有发生火灾时才启用，平时都是处于休眠状态，因此应定期地检验这些设备，并对其进行保养管理，只有这样，才能在发生火灾时及时运行使用，真正起到防烟的目的。

参考文献:

[1] 蒋水锟,潘渊清. 高层建筑防烟楼梯间机械加压送风问题的探讨.暖通空调,1995,25(6):22-26.

[2]王松涛、曹资. 现代抗震设计方法[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.1~5.

[3] 日本免震构造协会 免震构造入门[M]. 日本: 1995.1 003~ 1 009.