淺談高層建筑正壓送風設計

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 論文關鍵詞：正壓送風；防煙系統(tǒng)

      論文摘要：正壓送風作為一種行之有效的防煙樓梯間(以下簡稱“樓梯間”)與前室(合用前室)的防煙方式,在國內(nèi)外高層建筑設計中已被廣泛接受與采用.在進行正壓送風系統(tǒng)的設計計算時,首先遇到的問題是如何確定與設計計算密切相關的一些因素,如火災疏散時開啟門的層數(shù)與數(shù)量、樓梯間與前室應保持的正壓度、前室加壓送風口的形式，等等。只有這些計算因素確定后，才能建立一定的計算模型，進行系統(tǒng)的設計計算。筆者根據(jù)近幾年來的設計工作中的經(jīng)驗，提出個人看法，以供討論。       1關于正壓送風防煙系統(tǒng)的正壓度問題       不論國內(nèi)或國外的防火規(guī)范，都有一致的加壓要求，即應使在火災時，樓梯間壓力前室壓力走廊或室內(nèi)壓力。   所謂正壓度，指防煙樓梯間的防火門、前室與走廊間的防火門兩側的壓力差值。而正壓度又可分為最大允許壓差值與最小壓差值。所謂最大允許壓差值，是指所有防火門在關閉狀態(tài)下防火門兩側允許的一般人力能推開的最大壓差值，關于最大允許壓差值，各國的取值不完全一致，多數(shù)國家均把50Pa作為最大允許壓差。所謂最小壓差值，是指火災時人員進行疏散。防火門一旦打開，樓梯間及開門前室的壓力將瞬時下降，為了防止煙氣侵入，要保持門洞處具有一定的反吹風速應有的最小的壓力差值。關于火災時防煙要求的最小壓差值（或最小門洞風速），各國也有不同的規(guī)定與要求。   我國原《高規(guī)》對防煙的最小壓差（或最小門洞風速）未提出明確的數(shù)值要求，僅指出"應保持正壓，且樓梯間的壓力應略高于前室的壓力"。而新《高規(guī)》第8.3.2條中提出了開門時的門洞風速要求，即"開啟門時，通過門風速不宜小于0.7m/s。"還在第8.3.7條中提出了防煙樓梯間與前室的余壓要求，即其余壓值應符合下列要求：防煙樓梯間為50Pa；前室、全用前室、消防電梯前室、封閉避難層（間）為25Pa。       2關于加壓送風口的形式問題       2.1樓梯間的加壓送風口一般每2——3層設1個，均為常開百葉風口，具體形式可為單層百葉或雙層百葉，雙層百葉對送風量的調(diào)節(jié)與平衡更為有利些。   2.2前室的加壓送風口一般每層設1個，而對送風口的形式，則有不同的選擇與做法。   2.2.1一般做法把前室（合用前室）的加壓送風口選為常閉式（靜電接點）。當發(fā)生火災時立即啟動加壓送風機，同時僅打開著火層、著火層相鄰層的前室之送風口。這種做法，把前室的送風量集中用于加壓這3層（或4層）上，這些層的送風量基本不受其它層前室開門與否的影響，當然這對保證這3層（或4層）的防煙效果是有利的，但也存一定問題：   如果疏散人員尚未打開樓梯間、前室的防火門，則這些送風層前室內(nèi)的壓力將會急驟上升，出現(xiàn)這些層前室壓力高于樓梯間壓力（樓梯間壓力一般不開門時可通過余壓閥保持在50Pa）的情況，如不采用足夠的泄壓措施，將影響走廊至前室門的開啟，顯然是非常危險的。因此這種做法要求每層前室均設泄壓閥，若向室內(nèi)泄壓則還需接防火閥，以確保防火隔斷。   常閉送風口一般都有一定的規(guī)格要求，在閥體的土建留洞受限制的情況下較難采用，另外，電氣控制上也要求較高。常閉閥動作件多，控制較為復雜，長期不用，易生銹失靈。如果日常維護管理不善，要用是反而可能無法打開，影響使用。   常閉閥及其電氣控制系統(tǒng)投資較高。   2.2.2另一種做法，前室送風口與樓梯間一樣也采用常開百葉風口（一般可采用雙層百葉），這種做法有以下特點：   在樓梯間與前室（合用前室）的防火門全閉的情況下，前室送風量較均勻地分配在所有層，每個前室送風量不大（一般為600-1000m3/h），一般只要設計恰當，不會出現(xiàn)前室（合用前室）與走廊（或室內(nèi)）的壓差值超過最高允許壓差值的情況。   在樓梯間及前開門的情況下，開門層前室的壓力將迅速下降，樓梯間的送風量將基本流向開門層前室，而前室本身的送風量中，流向開門層的比例也會變大。而且，開門層越多，風量越分散，即開門層數(shù)對送風量的再分配影響很大。此外，由于非開門層前室也有送風，這對減少甚至避免樓梯間送風量向非開門層前室的滲漏，無疑是非常有利的。再有，非開門層合用前室的送風對防止煙氣通過電梯井道流竄至非火災層也是有利的。   以上做法各有特點。采用哪種更好目前尚無定論，還有待于實踐的進一步檢驗。   3關于加壓送風量的計算問題       3.1在進行加壓送風量計算時，首先應把樓梯間與前室的加壓送風作為一個防煙整體來對待，不可孤立地考慮其防煙問題；其次還應注意分析樓梯間、前室在關門、開門狀態(tài)下的壓力變化，切不可盲目地套用某個公式。下面談談有關加壓送風量計算步驟與方法的意見。3.1.1確定加壓送風的目標   在全關門的狀態(tài)下樓梯間與前室保持一定的正壓值（一般分別為50Pa、25Pa）；在發(fā)生火災疏散開門（一般按開啟3層門考慮）時，保持開門處具有最小門洞風速（或最小壓差值），以防煙氣侵入。   3.1.2計算關門情況下樓梯間、前室保持一定正壓值分別所需的加壓送風量。   當前室為普通前室時，靠樓梯間門縫滲入前室的風量將可以繼續(xù)通過前室與走廊的門縫壓入走廊而保持一定的壓力梯度。這種情況下，樓梯間設加壓送風系統(tǒng)即可，前室不一定要設。   當前室為合用前室時，因其各種滲漏的縫隙較多，單靠樓梯間門縫的漏風量不足以保證合用前室走廊的門縫形成所要求的壓力梯度，故合用前室必須設加壓送風系統(tǒng)。而在這種情況下，合用前室送風口形式的不同，其要求的加壓送風量也不同。   若送風口為常閉風口,當發(fā)生火災時,由于合用前室送風層一般按3層考慮，其余層不送風，故非送風層的壓力完全靠樓梯間的滲漏風量形成,往往無法達到一般要求的25Pa.。而送風層合用前室要達到設計要求的關門時的壓力，其本身的送風層往往顯得很小。   若送風口為常開百葉風口，則所有層合用遂室均有送風，只要設計計算恰當，完全可以保證樓梯間與合用前室在關閉時的壓力符合設計要求，相應的合用前室送風量也較大。   3.1.3計算火災時開門情況下維持開門處兩側壓差為最小壓差所需要的加壓送風量。下面按前室的送風口為常開百葉風口和常閉帶電接點風口兩種情況加以說明。   前室送風口常開百葉風口。首先驗算一下，若樓梯間、前室按前述關門條件下計算所得的送風量分別進行加壓送風，能否滿足3個開門樓層，保持各層門洞風速≥0.7m/s的防煙要求。   要進行驗算，首先涉及原有送風量在開門狀態(tài)下的再分配問題。由于開門，開門層前室與樓梯間的壓力將急驟下降，前室本身送風量流向開門層的比例將會加大，但出于設計計算安全性的考慮，每個開門層前室本身的送風量仍按原來關門狀態(tài)下的均勻送風量計；而樓梯間的送風量，則由于非開門層前室仍有送風，存在一定的壓力（此壓力甚至可能高于開門后的樓梯間的壓力），故可近似地認為將完全流向開門層的前室。按此分析，即可近似地確定原有送風量的再分配，從而進行開門層門洞風速的驗算。   一般情況下，上述驗算所得的門洞風速往往達不到要求的風速，必須增加附加送風量。故第二步即進行附加送風量的計算，附加送風量的計算，以滿足開門層各處門洞風速≥0.7m/s為原則。   前室送風口為常閉風口   a樓梯間加壓送風量的計算   維持開門層樓梯間至前室防火門兩側壓差為最小壓差(或門洞處保持最小風速)所需要的送風量L1。   非開門層由于前室不送風,故還需考慮樓梯間漏向這些層前室的門縫滲漏風量L2。   故樓梯間的加壓送風量L=L1+L2。最后把計算所得的樓梯間在開門時的送風量與在關門時的送風量進行比較，按兩者差值確定樓梯間的泄壓面積。   b前室加壓送風量的計算   火災時開門層前室的總送風量，應滿足在前室至走廊開門處兩側保持最小壓差的要求，同時還應考慮開門層前室的其它滲漏。   3.2計算所得的總風量減去樓梯間泄入的風量，即為開門時前室本身所需的送風量。   最終加壓系統(tǒng)送風量的確定   上面分別闡述了關門時與開門時樓梯間及家室送風量的計算，加壓系統(tǒng)送風量按兩者之間較大者確定。當然計算時還須考慮由于風道等因素而造成的漏風系數(shù)及一定的安全系數(shù)。   最后，按上述計算所得的樓梯間與前室加壓系統(tǒng)送風量還須與新頒布的國家標準GB50045-95《高層民用建筑設計防火規(guī)范》第8.3節(jié)中相應的送風量要求相比較，最終的送風量按兩者中較大的值確定。