簡(jiǎn)介： 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(jì)算中引入最小余壓慨念，并對(duì)幾種狀況的正壓送風(fēng)量進(jìn)行了計(jì)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(duì)正壓送風(fēng)量進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算。
關(guān)鍵字：正壓送風(fēng) 消防電梯前室 防煙樓梯間

1、問(wèn)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(jī)械加壓送風(fēng)量應(yīng)由計(jì)算確定，或按表8.3.2-1至表8.3.2-4的規(guī)定確定。當(dāng)計(jì)算和本表不一致時(shí)，應(yīng)按兩者中較大值確定�！痹摋l條文說(shuō)明明確指出“采用機(jī)械加壓送風(fēng)時(shí)，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(jī)械加壓送風(fēng)條件亦不同，宜首先進(jìn)行計(jì)算，但計(jì)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(jìn)行計(jì)算， 現(xiàn)在大部分設(shè)計(jì)人員為避免繁雜的計(jì)算，在機(jī)械加壓送風(fēng)(以下簡(jiǎn)稱正壓送風(fēng))設(shè)計(jì)時(shí)不是首先進(jìn)行計(jì)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(jì)算公式所引起的誤差

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

L=0.827×A×ΔP^1/2×1.25=1.03375×A×ΔP^1/2 (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(yán)密處附加系數(shù)。

　　《高規(guī)》在通過(guò)門洞風(fēng)量計(jì)算時(shí)選用流速法計(jì)算公式：

　　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(shí)開啟門的數(shù)量。

　　1.2.2 文獻(xiàn)[2]在門縫漏風(fēng)量計(jì)算時(shí)選用計(jì)算公式：

L'=α'×A×(2×ΔP/ρ)^1/2

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

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

　　文獻(xiàn)[2]在通過(guò)單個(gè)門洞風(fēng)量計(jì)算時(shí)選用計(jì)算公式：

Q'=F'×W

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

　　因此對(duì)文獻(xiàn)[2]來(lái)講，大多數(shù)狀況下：

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

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

　　1.2.3 文獻(xiàn)[3]在正壓送風(fēng)量計(jì)算時(shí)選用計(jì)算公式：

Q''=F_j×W

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

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

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

　　1.2.4 選用不同送風(fēng)量計(jì)算公式所引起的誤差

　　從公式(1)、(3)可以得出，當(dāng)計(jì)算門縫漏風(fēng)量時(shí)：

L∶L'=1.03375∶0.7746=1∶0.75

　　從公式(2)、(4)、(5)可以得出，當(dāng)計(jì)算通過(guò)同一門洞的正壓風(fēng)量時(shí)：

Q∶Q'∶QQ''=1∶0.5∶1

　　筆者采用文獻(xiàn)[2][3]的計(jì)算公式對(duì)某一防煙樓梯間底層有直接對(duì)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(shí)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(shí)3層合用前室的送風(fēng)口開啟，依據(jù)文獻(xiàn)[2][3]的計(jì)算公式分別計(jì)算其正壓送風(fēng)量，結(jié)果列在表一中。

　　從表一可以看出:《高規(guī)》因沒(méi)有考慮防煙樓梯間底層有直接對(duì)外開的門，防煙樓梯間和合用前室的正壓送風(fēng)量值偏��；當(dāng)計(jì)算條件相近的情況下，按文獻(xiàn)[2]計(jì)算的防煙樓梯間正壓送風(fēng)量比按文獻(xiàn)[3]計(jì)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(xiàn)[2]正壓送風(fēng)量的上下限是由于通過(guò)門洞最低風(fēng)速取值為0.7～1.2m/s不同所致；文獻(xiàn)[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(dāng)防煙樓梯間至前室的門（簡(jiǎn)稱一道門）關(guān)閉、通過(guò)開啟的前室至走道的門（簡(jiǎn)稱二道門）的最低風(fēng)速為0.5m/s，當(dāng)一、二道門均開啟、通過(guò)任一道門的最低風(fēng)速為0.7m/s時(shí)計(jì)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(xiàn)[2]正壓送風(fēng)量的上限，采用了1.2m/s最低風(fēng)速，這在實(shí)際的工程計(jì)算中很少用到。因此正確地選用正壓送風(fēng)量計(jì)算公式是非常必要的。

2、正壓送風(fēng)量計(jì)算的基礎(chǔ)理論

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

　　2.1 幾個(gè)主要計(jì)算公式

　　a) 通過(guò)門縫漏風(fēng)量的計(jì)算公式同(1)；

　　b) 通過(guò)開啟門的風(fēng)量計(jì)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；A_i—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；A_j—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A_z

　　當(dāng)氣流通過(guò)并聯(lián)和串聯(lián)混合漏風(fēng)通路時(shí)，應(yīng)計(jì)算并聯(lián)和串聯(lián)空氣通路的綜合流通面積A_z。

　　2.2 通過(guò)門洞的風(fēng)速W

　　綜合文獻(xiàn)[2][3][5]通過(guò)門洞的風(fēng)速W按如下取值：

　　a)對(duì)防煙樓梯間及其前室分別正壓送風(fēng)時(shí)：當(dāng)一道門關(guān)、二道門開時(shí)，通過(guò)開門門洞風(fēng)速為W₁=0.5m/s；當(dāng)一、二道門同時(shí)開啟時(shí)，要求通過(guò)任一門洞處的風(fēng)速為W₂=0.7m/s；

　　b)當(dāng)僅對(duì)防煙樓梯間或前室正壓送風(fēng)時(shí)，通過(guò)開門門洞的風(fēng)速W₃=0.75/s；

　　c)當(dāng)對(duì)消防電梯前室正壓送風(fēng)時(shí)，通過(guò)開啟門洞的風(fēng)速W₄=0.5/s。

　　2.3 最小余壓P_min

　　參考文獻(xiàn)[4]的表1，通過(guò)開啟門洞的最小風(fēng)速與最小余壓如表二所示。

　　考慮到最小余壓是個(gè)十分復(fù)雜的數(shù)值，本文在正壓送風(fēng)量計(jì)算時(shí)采用與最小風(fēng)速0.7～1.2m/s相對(duì)應(yīng)的中間值6Pa為最小余壓P_min=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(jì)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，如表三。

　　各種狀況下:當(dāng)一道門均關(guān)、m層二道門開時(shí)，合用前室的送風(fēng)量最大；當(dāng)m層的一道門和二道門均開時(shí)，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(jiǎn)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(jì)算方法，如表四。

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

　　a)通過(guò)電梯門縫的氣流通路

　　式中 箭頭為串聯(lián)關(guān)系，方括號(hào)為并聯(lián)關(guān)系；N—電梯數(shù)量；n—系統(tǒng)樓層數(shù)；m—同時(shí)開門的層數(shù)，當(dāng)n<20時(shí)m=2,當(dāng)n≥20時(shí)m=3；A_d—電梯門縫面積；A_p—電梯井頂通氣孔面積；F₂—二道門面積（門寬×門高）；k_f—?dú)饬鞣峙湎禂?shù)。

　　b)電梯井綜合流通面積A_z(1)

K_f=A_d/(A₁+A_d)

　　式中 A_a(1)—串聯(lián)支路綜合流通面積，m²；A_z(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(hào)同前。

　　c)每個(gè)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)^{1/2 L}₂=α×A₂×P₂^1/2
L₃(1)=α×A_z(1)×P₂^1/2/(n-m)

　　式中 α=1.03375；L₂—通過(guò)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(guò)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(guò)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(fù)擔(dān)樓層數(shù)；其它符號(hào)同前。

　　d) 每個(gè)開門合用前室送風(fēng)量

Q_開=Q₂₁-L₁₁-L₃₁(1)，m/s
Q₂₁=W₁×F₂ W₁=0.5m/s L₁₁=α×A₁×(P₁-P_min)^1/2

　　式中 Q₂₁—通過(guò)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(guò)一道門門縫，從余壓50P_a的防煙樓梯間漏到保持最小余壓P_min的開門合用前室漏風(fēng)量，m³/s；L₃₁(1)—通過(guò)電梯門縫、電梯井，從余壓25P_a的關(guān)門合用前室漏到保持最小余壓P_min的開門合用前室漏風(fēng)量，m³/s；P_min—最小余壓，6Pa；其它符號(hào)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(shí)。

Lt1(1)=α×A1×(P2-Pmin)1/2 Qt1=W2×F1 W2=0.7m/s

Q_樓梯=m×Q_t1-(n-m)×L_t1(1)

　　式中 L_t1(1)—通過(guò)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P_min的防煙樓梯間的漏風(fēng)量，m³/s；Q_t1—通過(guò)開門合用前室的一道門風(fēng)量，m³/s；其它符號(hào)同前。

　　3.2.3 對(duì)應(yīng)表三序號(hào)2～6的狀況，因篇幅所限不多贅述，它們的計(jì)算方法對(duì)應(yīng)地列在表四的序號(hào)2～6中。當(dāng)沒(méi)有電梯N=0時(shí)，即為前室。對(duì)應(yīng)于表四序號(hào)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(jì)算方法，筆者編計(jì)算機(jī)計(jì)算程序，其部分計(jì)算結(jié)果（剩安全系數(shù)1.25，流量單位轉(zhuǎn)換為m³/h）對(duì)應(yīng)地列在表八的序號(hào)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(jì)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(jì)算方法列在表五中。其部分計(jì)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(jì)算方法

　　防煙樓梯間（前室不送風(fēng)）最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法列在表六中。其部分計(jì)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(jì)算時(shí)，將關(guān)門前室內(nèi)余壓取0Pa，這樣正壓送風(fēng)量的計(jì)算值更安全。

6、消防電梯前室的最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法

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

7、結(jié)束語(yǔ)

　　綜合表八～十一的正壓送風(fēng)量計(jì)算值，可以看出必須對(duì)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(jìn)行認(rèn)真工程計(jì)算。

　　a)認(rèn)真地選用高層建筑正壓送風(fēng)量計(jì)算公式和計(jì)算是非常必要的。不能簡(jiǎn)單地套用一個(gè)公式，還應(yīng)對(duì)影響正壓送風(fēng)量的諸因素進(jìn)行綜合分析比較，選用正確的計(jì)算方法。在計(jì)算門縫的漏風(fēng)量、通過(guò)開啟門洞的風(fēng)量時(shí)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(jì)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(dá)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(jì)算進(jìn)行分析。

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

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