暖通设计-关于高层建筑防排烟设计及计算
发布时间：2020/5/14
暖通设计-关于高层建筑防排烟设计及计算
重庆市消防支队 侯宝钧 刘梅梅
随着我国经济的拨展,高层建筑越来越多，火灾发生的几率也呈上升趋势。高层建筑一旦发生火灾 ，在竖向管道井中，因热压作用而形成的烟囱效应，使烟气的上升速度高达 3 —4 m /日，加速了火势的蔓延和烟气的扩散，给安全疏散和灭火扑救造成了相当大的困难。据大量的火灾实例考证，在高层建筑火灾伤亡人数中,被烟所害直接致死的人数占总数的1/3-2/3。由此可见 ，高层建筑的防排烟设计在高层建筑防火设计中占有重要地位 ，应引起设计人员和消防建审人员的高度重视 。
《高规》第7.1.1条明确了设置防排烟设施的具体部位，但并未谈及应采用什么防排烟方式效果才比较好且实际意义比较强。笔者想就这个问题谈谈自己的看法 ，有不对之处望同行专家们给予指正 。
在防排烟工程中 ，防烟解决的主要问题是如何使着火区中所产生的烟气尽可能少,并防止烟气从有烟区向无烟区蔓延扩散，而排烟解决的是如何将烟区中的烟气尽快地排放到大气中去，二者在整个设计过程中是紧密联系、不可分割的。遵循这项原则 ，在高层建筑防排烟设计中大体有以下五种设计方案 。
第一种 ：自然排烟高层建筑所有房间，走廊和疏散楼梯均采用开外窗进行自然排烟，但要求：独用前室开窗面积≮2㎡。，合用前窒开窗面积≮ 3㎡；楼梯间每五层开窗总面≮2㎡，房间 (走廊) 开窗面积≮房间(走廊)面积的I/50。 自然排烟虽有投资省、不需维护管理的优点 ，但却存在排烟效果受风向影响而不稳定的不足之处 ，当建筑物高度超过50m时，就不宜采用自然排烟方式；当建筑物高度超过l00m时 ，就不能采用自然排烟方式。
第二种 ：全面通风排烟对着火房间平利用排烟机进行排烟 ，对走廊、前室和楼梯间l进行加压进风。由于要把建筑物的全部房间作为排烟对象加以防范 ，不但初投资高 ，管道繁多 ，而且结构处理难，日常维护管理费用增大 ，加之对走廊进行正压进风，在定性定量的计算中，给设计人员造成计算复杂、难度增大。但此方案最大的特点和优势就是除房间以外 ，建筑物其它部位全部是无烟安全区 ，这对安全疏散和灭火扑救带来了很大的好处．这是其它方案所不能比拟的。
第三种。对着火房间利用外窗自然排烟，对走廊，前室和楼梯间进行加压进风。此方案较第二种方案投资较省。
第四种：对着火房间利用外窗自然排烟 ，对走廊利用排烟机机械排烟 ，前室和楼梯间利用送风机加压送风。此方案克服了走廓正压送风计算的繁杂 ，节省了设计时间。
第五种：对着火房闻和走廊均采用外窗自然排烟 ，对前室和楼梯间进行加压进风 。此方案只适合于无直接天然采光和自然通风且长度< 20m 的内走道或有直接天然采光和自然通风且长度 < 60m 的内走道。
关于正压防烟楼梯间加压送风系统的设计计算，目前大体有四种计算方法 ：① 压差法，②门洞风速法，③层均风量法，④ 综合计算法。然而为确保高层建筑正压防烟楼梯间的工作安全性 ，在发生火灾时 ，其加压送风系统应同时满足以下两个指标：
一、 使所有关门的直接加压 或间接加压的楼梯间及其前室的正压值保持在一定范围内。
二、使所有开启的直接通向或间接通向服务间的门(简称二道门或一道门)洞处维持一股与烟气流向相反的具有一定流速的空气流。
显然 ，要在同一时间，同一正压防烟楼梯间内满足以上两项指标是不可能的。为解决这个矛盾，在计算时可将压差法和门洞风速法有机结合起来 ，建立风量平衡式联立求解 ，从而满足正压防烟楼梯间的安全性指标。下面以一个工程实例来谈谈此方法的计算步骤 。
重庆水产大厦主楼层数n=3l，高度<100m ，设有三座防烟楼梯间及前室(其中一个防烟楼梯间含一诮防电梯合用前室)，其两端头防烟楼梯间及前室采用外窗自然排烟 ，中间那座防烟楼梯间无外门，只有一扇外窗LJCI515和一管道井门FM3—0721，合用前室中电梯数N=l，电梯井顶部排气孔面积Ap=0.1㎡。设计上选用单级正压送风系统 ，采用双井分送，如图1所示 。
发生火灾时，取同时开门的楼层数m=3，开门门洞处维持的最低风速Vmin=lm /s。关门时，楼梯问保持压力值△P1：50Pa，前室保持压力值△P2：=25Pa
各部分气流流通面积：查表1、表2，并根据此表计算圈1中防烟楼梯间门(窗）类的漏风面积 ：
管井门，关闭时Am2=0.01（㎡）
电梯门，关闭时ADm=0.O6（㎡)
窗，关闭时
步骤1：关门时系统的送风量计算：当楼梯间及前室所有门关闭时，整个系统流通路线如图2所示 ：
查表1注意事项 ：
1.当实际尺寸小于表1中列示的标准门尺寸时，其缝隙的计算漏风面积取同类型门的标准值。
2.当门的实际尺寸大于表1中列示的标准尺寸时，其缝隙的计算漏风面积应按门缝的实际总长度在标准值的基础上成比例放大。
2.合用前室送风量Q2P计算 ：(△P2=25Pa)
① 二道门关闭时，电梯井气流流通面积系数为：
②前室总计算气流流通面积为：
步骤2：发生火灾时，开门门洞处的分配风量计算
发生火灾情况下，当m楼层（取m=3）的门前时开启时，气流流通路线如图3所示：
对前室而言，最不利的开门工况是一道门关二道门开的情况，对楼梯间而言，最不利的开门工况是一、二道门同时开启的情况。
1.一道门关二道门开时，每一个二道门洞处的计算分配风量Qf2来自三个方面：
①每个开门前室本身的加压送风量Qf2
②楼梯间通过一道门渗漏进每个开门前室的风量
③（n-m）个关门前室加压送风量分配到电梯井后的再次分配风量
当m=3时，电梯井气流流通面积系数为
2.一、二道门同时开启时 ，通过每一个一道门洞处的计算分配风量Qf3，来自两个方面：
①楼梯间送风量Q1p在 m 个一道门洞处的分配风量f1
② (n-m) 个关门前室送风量流入楼梯间后的再分配风量Qf2
步骤3：发生火灾时每一个开门门洞处维持最低风速Vm1n = lm/s时所需的风量计算：
1．二道门洞处：
2.一道门洞处 ：
步骤4：补加送风量计算：
因为楼梯间Qkl>Qf1，前室Qk2>Qf2，则需补加送风量，确定在楼梯间和前室分别补加。
1．楼梯间补加送风量△Q1计算
步骤5：总送风量计算：
1.楼梯间总送风量为：
2.前室总送风量为：
步骤6 ：送风井最小流通截面积计算：
(取V混m*x=15m /s)
1．楼梯间送风井：
2．合用前室送风井：
步骤7：单只送风口最小流通面积计算：
(取V送M*x=7m/s)
1.楼梯间按三层设一个送风口原则布置，则
2.前室按每层设一个送风口原则布置，则
步骤8：走廊排烟量及排烟口面积的计算
1.按担负两个以上防烟分区的排烟量计算：
2．排烟口最小流通面积计算
(取V排m*x=10m/s)
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