正壓送風(fēng)量計算的管理論文

　　摘要：本文在高層民用建筑的防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的正壓送風(fēng)量計算中引入最小余壓慨念，并對幾種狀況的正壓送風(fēng)量進行了計算和討論。論述了正壓送風(fēng)量受門、送風(fēng)口的開啟狀況的影響外，還受前室電梯數(shù)量、門縫寬度、門洞的風(fēng)速等諸因素影響，因此必須對正壓送風(fēng)量進行認真計算。

　　關(guān)鍵字：正壓送風(fēng)消防電梯前室防煙樓梯間

　　1、問題提出

　　1.1《高規(guī)》[1]第8.3.2條“高層建筑的防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風(fēng)量應(yīng)由計算確定，或按表8.3.2-1至表8.3.2-4的規(guī)定確定。當計算和本表不一致時，應(yīng)按兩者中較大值確定�！痹摋l條文說明明確指出“采用機械加壓送風(fēng)時，由于建筑有各種不同條件，如開門數(shù)量、風(fēng)速不同，滿足機械加壓送風(fēng)條件亦不同，宜首先進行計算，但計算的加壓送風(fēng)量不能小于本規(guī)范表8.3.2-1～8.3.2-4的要求�！币蚴恰耙恕笔紫冗M行計算，現(xiàn)在大部分設(shè)計人員為避免繁雜的計算，在機械加壓送風(fēng)（以下簡稱正壓送風(fēng)）設(shè)計時不是首先進行計算，而是直接套用《高規(guī)》表8.3.2-1至表8.3.2-4的規(guī)定值，結(jié)果使許多工程的正壓送風(fēng)量偏小。

　　1.2選用不同送風(fēng)量計算公式所引起的誤差

　　1.2.1《高規(guī)》在門縫漏風(fēng)量計算時選用壓差法計算公式：

　　L=0.827×A×ΔP1/2×1.25=1.03375×A×ΔP1/2（1）

　　式中L—正壓漏風(fēng)量，m3/s；0.827—漏風(fēng)系數(shù)；A—總有效漏風(fēng)面積，m2；ΔP—壓力差，Pa；1.25—不嚴密處附加系數(shù)。

　　《高規(guī)》在通過門洞風(fēng)量計算時選用流速法計算公式：

　　Q=F×W×m（2）

　　式中Q—正壓風(fēng)量，m3/s；W—門洞斷面風(fēng)速，m/s；F—每檔開啟門的幾何斷面積，m2；m—同時開啟門的數(shù)量。

　　1.2.2文獻[2]在門縫漏風(fēng)量計算時選用計算公式：

　　L''=α''×A×（2×ΔP/ρ）1/2

　　=0.6×A×（2×ΔP/1.2）1/2=0.7746×A×ΔP1/2（3）

　　式中L''—文獻[2]的正壓漏風(fēng)量；α''—流量系數(shù)，一般取α''=0.6～0.7；ρ—氣體密度，1.2kg/m3；其它符號同前。

　　文獻[2]在通過單個門洞風(fēng)量計算時選用計算公式：

　　Q''=F''×W

　　式中對雙扇門，同時開門的樓層數(shù)或并列的門數(shù)≥2時F''=0.5×門寬×門高。

　　因此對文獻[2]來講，大多數(shù)狀況下：

　　Q''=0.5×F×W×m（4）

　　式中Q''—文獻[2]的正壓送風(fēng)量，m3/s；其它符號同前。

　　以上二項和剩安全系數(shù)1.25得文獻[2]總正壓送風(fēng)量。

　　1.2.3文獻[3]在正壓送風(fēng)量計算時選用計算公式：

　　Q''''=Fj×W

　　式中Q''''—文獻[3]的正壓風(fēng)量，m3/s；Fj—明顯氣流通路的總計算流通面積，m2；其它符號同前。

　　計算結(jié)果剩安全系數(shù)1.25得文獻[3]的總正壓送風(fēng)量。

　　因此文獻[3]的正壓送風(fēng)量Q''''是總計算流通面積Fj和風(fēng)速W的函數(shù)，計算時并未涉及到ΔP值。

　　1.2.4選用不同送風(fēng)量計算公式所引起的誤差

　　從公式（1）、（3）可以得出，當計算門縫漏風(fēng)量時：

　　L∶L''=1.03375∶0.7746=1∶0.75

　　從公式（2）、（4）、（5）可以得出，當計算通過同一門洞的正壓風(fēng)量時：

　　Q∶Q''∶QQ''''=1∶0.5∶1

　　筆者采用文獻[2][3]的計算公式對某一防煙樓梯間底層有直接對外開門的25層樓，按防煙樓梯間50Pa、合用前室25Pa分別正壓送風(fēng)、防火門為2m×1.6m（其門縫寬3mm）、電梯門為2m×1.8m（其門縫6mm）、同時開門的層數(shù)m=3、一部電梯、電梯井頂部有一0.1m2的排氣孔、火災(zāi)時3層合用前室的送風(fēng)口開啟，依據(jù)文獻[2][3]的計算公式分別計算其正壓送風(fēng)量，結(jié)果列在表一中。

　　可以看出：《高規(guī)》因沒有考慮防煙樓梯間底層有直接對外開的門，防煙樓梯間和合用前室的正壓送風(fēng)量值偏��；當計算條件相近的情況下，按文獻[2]計算的防煙樓梯間正壓送風(fēng)量比按文獻[3]計算的結(jié)果約小40%，合用前室送風(fēng)量約小30%.

　　還應(yīng)該指出：文獻[2]正壓送風(fēng)量的上下限是由于通過門洞最低風(fēng)速取值為0.7～1.2m/s不同所致；文獻[3]的正壓送風(fēng)量是防煙樓梯間和合用前室分別正壓送風(fēng)，當防煙樓梯間至前室的門（簡稱一道門）關(guān)閉、通過開啟的前室至走道的門（簡稱二道門）的最低風(fēng)速為0.5m/s，當一、二道門均開啟、通過任一道門的最低風(fēng)速為0.7m/s時計算所得結(jié)果；而《高規(guī)》正壓送風(fēng)量的上下限是按層數(shù)、風(fēng)道材料、防火門漏風(fēng)量等因素確定的。而且文獻[2]正壓送風(fēng)量的上限，采用了1.2m/s最低風(fēng)速，這在實際的工程計算中很少用到。因此正確地選用正壓送風(fēng)量計算公式是非常必要的。

　　2、正壓送風(fēng)量計算的基礎(chǔ)理論

　　文獻[2][3]為高層民用建筑正壓送風(fēng)量計算計算機編程進行了很好的探討和研究，借助計算機使大量繁雜的正壓送風(fēng)量計算變的簡單。本文在正壓送風(fēng)量計算時引入最小余壓[4]慨念，即當一道門或二道門開啟時，為保證通過門洞最小風(fēng)速，門前仍保持最小余壓Pmin.這樣計算的結(jié)果更接近工程實際情況。

　　2.1幾個主要計算公式

　　a）通過門縫漏風(fēng)量的計算公式同（1）；

　　b）通過開啟門的風(fēng)量計算公式同（2）；

　　c）并聯(lián)氣流通路的面積A并

　�。�6）式中A并—并聯(lián)氣流通路的總面積，m2；Ai—并聯(lián)氣流支路的面積，m2.

　　d）串聯(lián)氣流通路的面積A串

　�。�7）式中A串—串聯(lián)氣流通路的總面積，m2；Aj—串聯(lián)氣流支路的面積，m2.

　　e）并聯(lián)和串聯(lián)混合漏風(fēng)通路的綜合流通面積Az

　　當氣流通過并聯(lián)和串聯(lián)混合漏風(fēng)通路時，應(yīng)計算并聯(lián)和串聯(lián)空氣通路的綜合流通面積Az.

　　2.2通過門洞的風(fēng)速W

　　綜合文獻[2][3][5]通過門洞的風(fēng)速W按如下取值：

　　a）對防煙樓梯間及其前室分別正壓送風(fēng)時：當一道門關(guān)、二道門開時，通過開門門洞風(fēng)速為W1=0.5m/s；當一、二道門同時開啟時，要求通過任一門洞處的風(fēng)速為W2=0.7m/s；

　　b）當僅對防煙樓梯間或前室正壓送風(fēng)時，通過開門門洞的風(fēng)速W3=0.75/s；

　　c）當對消防電梯前室正壓送風(fēng)時，通過開啟門洞的風(fēng)速W4=0.5/s.

　　2.3最小余壓Pmin

　　考慮到最小余壓是個十分復(fù)雜的數(shù)值，本文在正壓送風(fēng)量計算時采用與最小風(fēng)速0.7～1.2m/s相對應(yīng)的中間值6Pa為最小余壓Pmin=6Pa.

　　3、防煙樓梯間及其前室、合用前室分別加壓送風(fēng)的正壓送風(fēng)量計算方法

　　3.1六種常見的防煙樓梯間及其前室、合用前室分別加壓送風(fēng)狀況。

　　各種狀況下：當一道門均關(guān)、m層二道門開時，合用前室的送風(fēng)量最大；當m層的一道門和二道門均開時，防煙樓梯間的送風(fēng)量最大。本文分別以合用前室、防煙樓梯間的最大送風(fēng)量為它們的最不利開門條件下的正壓送風(fēng)量（簡稱最不利正壓送風(fēng)量）。

　　3.2防煙樓梯間及其前室、合用前室分別加壓送風(fēng)的最不利正壓送風(fēng)量計算方法，如表四。

　　現(xiàn)以表四序號1中的圖一（對應(yīng)表三序號1的狀況）為例，防煙樓梯間底層及其合用前室底層無直接對外開的門，防煙樓梯間及其合用前室的送風(fēng)口均開啟時，分別分析合用前室、防煙樓梯間的最不利正壓送風(fēng)量計算方法。

　　3.2.1合用前室最不利正壓送風(fēng)量Q合前

　　合用前室最不利正壓送風(fēng)量，發(fā)生在一道門均關(guān)、m層的二道門開時。

　　a）通過電梯門縫的氣流通路

　　式中箭頭為串聯(lián)關(guān)系，方括號為并聯(lián)關(guān)系；N—電梯數(shù)量；n—系統(tǒng)樓層數(shù)；m—同時開門的層數(shù)，當n<20時m=2，當n≥20時m=3；Ad—電梯門縫面積；Ap—電梯井頂通氣孔面積；F2—二道門面積（門寬×門高）；kf—氣流分配系數(shù)。

　　b）電梯井綜合流通面積Az（1）

　　Kf=Ad/（A1+Ad）

　　式中Aa（1）—串聯(lián)支路綜合流通面積，m2；Az（1）—狀況1的電梯井綜合流通面積，m2；A1—一道門門縫積，m2；其它符號同前。

　　c）每個關(guān)門合用前室送風(fēng)量

　　Q關(guān)=L2+L3（1）-L1（1），m/s

　　L1（1）=α×A1×（P1-P2）1/2L2=α×A2×P21/2

　　L3（1）=α×Az（1）×P21/2/（n-m）

　　式中α=1.03375；L2—通過二道門門縫，從關(guān)門合用前室漏到走道的漏風(fēng)量，m3/s；L3（1）—通過電梯門縫，從關(guān)門合用前室漏到電梯井的漏風(fēng)量，m3/s；L1（1）—通過一道門門縫從防煙樓梯間漏到關(guān)門合用前室的漏風(fēng)量，m3/s；A1—一道門的門縫面積，m2；A2—二道門的門縫面積，m2；P1—防煙樓梯間余壓，50Pa；P2—合用前室余壓，25Pa；n—正壓送風(fēng)系統(tǒng)負擔(dān)樓層數(shù)；其它符號同前。

　　d）每個開門合用前室送風(fēng)量

　　Q開=Q21-L11-L31（1），m/s

　　Q21=W1×F2W1=0.5m/sL11=α×A1×（P1-Pmin）1/2

　　式中Q21—通過開啟的二道門，從開門合用前室流入走道的風(fēng)量，m3/s；L11—通過一道門門縫，從余壓50Pa的防煙樓梯間漏到保持最小余壓Pmin的開門合用前室漏風(fēng)量，m3/s；L31（1）—通過電梯門縫、電梯井，從余壓25Pa的關(guān)門合用前室漏到保持最小余壓Pmin的開門合用前室漏風(fēng)量，m3/s；Pmin—最小余壓，6Pa；其它符號同前。

　　e）合用前室最不利正壓送風(fēng)量

　　Q合前=m×Q開+（n-m）×Q關(guān)，m/s

　　3.2.2防煙樓梯間最不利正壓送風(fēng)量Q樓梯

　　防煙樓梯間最不利正壓送風(fēng)量，發(fā)生在m層一道門、二道門均開時。

　　Lt1（1）=α×A1×（P2-Pmin）1/2Qt1=W2×F1W2=0.7m/s

　　Q樓梯=m×Qt1-（n-m）×Lt1（1）

　　式中Lt1（1）—通過一道門門縫，從余壓25Pa的關(guān)門合用前室漏到保持最小余壓Pmin的防煙樓梯間的漏風(fēng)量，m3/s；Qt1—通過開門合用前室的一道門風(fēng)量，m3/s；其它符號同前。

　　3.2.3對應(yīng)表三序號2～6的狀況，因篇幅所限不多贅述，它們的計算方法對應(yīng)地列在表四的序號2～6中。當沒有電梯N=0時，即為前室。對應(yīng)于表四序號1～6防煙樓梯間及其前室、合用前室的最不利正壓送風(fēng)量計算方法，筆者編計算機計算程序，其部分計算結(jié)果（剩安全系數(shù)1.25，流量單位轉(zhuǎn)換為m3/h）對應(yīng)地列在表八的序號1～6中。

　　4、防煙樓梯間自然排煙，前室、合用前室的最不利正壓送風(fēng)量計算方法

　　防煙樓梯間自然排煙，前室、合用前室的最不利正壓送風(fēng)量計算方法列在表五中。其部分計算結(jié)果列在表九中。

　　5、防煙樓梯間（前室不送風(fēng)）最不利正壓送風(fēng)量計算方法

　　防煙樓梯間（前室不送風(fēng)）最不利正壓送風(fēng)量計算方法列在表六中。其部分計算結(jié)果列在表十中。本文在防煙樓梯間最不利正壓送風(fēng)量計算時，將關(guān)門前室內(nèi)余壓取0Pa，這樣正壓送風(fēng)量的計算值更安全。

　　6、消防電梯前室的最不利正壓送風(fēng)量計算方法

　　消防電梯前室的最不利正壓送風(fēng)量計算方法列在表七中。其部分計算結(jié)果列在表十一中。

　　7、結(jié)束語

　　綜合表八～十一的正壓送風(fēng)量計算值，可以看出必須對高層建筑不同的開門狀況、門的數(shù)量、風(fēng)速、門和門縫的幾何尺寸及電梯數(shù)量等困素進行認真工程計算。

　　a）認真地選用高層建筑正壓送風(fēng)量計算公式和計算是非常必要的。不能簡單地套用一個公式，還應(yīng)對影響正壓送風(fēng)量的諸因素進行綜合分析比較，選用正確的計算方法。在計算門縫的漏風(fēng)量、通過開啟門洞的風(fēng)量時宜選用《高規(guī)》推薦的公式（1）、（2），并要正確地分析氣流通路，計算氣流的綜合流通面積。

　　b）高層建筑的防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯前室的正壓送風(fēng)量，在防火門尺寸、前室電梯數(shù)量相同的條件下，受門洞的風(fēng)速、門縫寬度影響極大。

　　c）高層建筑的防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯前室的正壓送風(fēng)量達不到《高規(guī)》第8.3.2條要求，不僅應(yīng)從施工質(zhì)量上找原因，還應(yīng)從正壓送風(fēng)量的理論計算進行分析。

　　d）在正壓送風(fēng)量計算時引入最小余壓慨念，可以使計算結(jié)果更接近工程的實際情況。

　　參考文獻

　　1GB50045—95高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范（2001年版）

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　　5柴慧娟，等。高層建筑空調(diào)設(shè)計：第八章第三節(jié)防排煙設(shè)計和國外有關(guān)規(guī)程。北京：中國工業(yè)出版社1995

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