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(jìn)行了計算和討論。論述了正壓送風(fēng)量受門(mén)、送風(fēng)口的開(kāi)啟狀況的影響外，還受前室電梯數量、門(mén)縫寬度、門(mén)洞的風(fēng)速等諸因素影響，因此必須對正壓送風(fēng)量進(jìn)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(wèn)題提出

　　1.1 《高規》[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)量應由計算確定，或按表8.3.2-1至表8.3.2 -4的規定確定。當計算和本表不一致時(shí)，應按兩者中較大值確定�！痹摋l條文說(shuō)明明確指出“采用機械加壓送風(fēng)時(shí)，由于建筑有各種不同條件，如開(kāi)門(mén)數量、風(fēng)速不同，滿(mǎn)足機械加壓送風(fēng)條件亦不同，宜首先進(jìn)行計算，但計算的加壓送風(fēng)量不能小于本規范表8.3.2-1～8.3.2-4的要求�！币蚴恰耙恕笔紫冗M(jìn)行計算，現在大部分設計人員為避免繁雜的計算，在機械加壓送風(fēng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)正壓送風(fēng)）設計時(shí)不是首先進(jìn)行計算，而是直接套用《高規》表8.3.2-1至表8.3.2 -4的規定值，結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》在門(mén)縫漏風(fēng)量計算時(shí)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；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。

　　《高規》在通過(guò)門(mén)洞風(fēng)量計算時(shí)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(mén)洞斷面風(fēng)速，m/s；F—每檔開(kāi)啟門(mén)的幾何斷面積，m2；m—同時(shí)開(kāi)啟門(mén)的數量。

　　1.2.2 文獻[2]在門(mén)縫漏風(fēng)量計算時(shí)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，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(guò)單個(gè)門(mén)洞風(fēng)量計算時(shí)選用計算公式：

　　Q'=F'×W

　　式中 對雙扇門(mén)，同時(shí)開(kāi)門(mén)的樓層數或并列的門(mén)數≥2時(shí)F'=0.5×門(mén)寬×門(mén)高。

　　因此對文獻[2]來(lái)講，大多數狀況下：

　　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(shí)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。

　　計算結果剩安全系數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，計算時(shí)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(mén)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，當計算通過(guò)同一門(mén)洞的正壓風(fēng)量時(shí)：

　　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(kāi)門(mén)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(mén)為2m×1.6m（其門(mén)縫寬3mm）、電梯門(mén)為2m×1.8m（其門(mén)縫6mm）、同時(shí)開(kāi)門(mén)的層數m=3、一部電梯、電梯井頂部有一0.1m2的排氣孔、火災時(shí)3層合用前室的送風(fēng)口開(kāi)啟，依據文獻[2][3]的計算公式分別計算其正壓送風(fēng)量，結果列在表一中。

　　可以看出：《高規》因沒(méi)有考慮防煙樓梯間底層有直接對外開(kāi)的門(mén)，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]計算的結果約小40%，合用前室送風(fēng)量約小30%.

　　還應該指出：文獻[2]正壓送風(fēng)量的上下限是由于通過(guò)門(mén)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(mén)（簡(jiǎn)稱(chēng)一道門(mén)）關(guān)閉、通過(guò)開(kāi)啟的前室至走道的門(mén)（簡(jiǎn)稱(chēng)二道門(mén)）的最低風(fēng)速為0.5m/s，當一、二道門(mén)均開(kāi)啟、通過(guò)任一道門(mén)的最低風(fēng)速為0.7m/s時(shí)計算所得結果；而《高規》正壓送風(fēng)量的上下限是按層數、風(fēng)道材料、防火門(mén)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(shí)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(jìn)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(jiǎn)單。本文在正壓送風(fēng)量計算時(shí)引入最小余壓[4]慨念，即當一道門(mén)或二道門(mén)開(kāi)啟時(shí)，為保證通過(guò)門(mén)洞最小風(fēng)速，門(mén)前仍保持最小余壓 Pmin.這樣計算的結果更接近工程實(shí)際情況。

　　2.1 幾個(gè)主要計算公式

　　a） 通過(guò)門(mén)縫漏風(fēng)量的計算公式同（1）；

　　b） 通過(guò)開(kāi)啟門(mén)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(guò)并聯(lián)和串聯(lián)混合漏風(fēng)通路時(shí)，應計算并聯(lián)和串聯(lián)空氣通路的綜合流通面積Az.

　　2.2 通過(guò)門(mén)洞的風(fēng)速W

　　綜合文獻[2][3][5]通過(guò)門(mén)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(shí)：當一道門(mén)關(guān)、二道門(mén)開(kāi)時(shí)，通過(guò)開(kāi)門(mén)門(mén)洞風(fēng)速為W1=0.5m/s；當一、二道門(mén)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，要求通過(guò)任一門(mén)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(shí)，通過(guò)開(kāi)門(mén)門(mén)洞的風(fēng)速W3=0.75/s；

　　c）當對消防電梯前室正壓送風(fēng)時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟門(mén)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(gè)十分復雜的數值，本文在正壓送風(fēng)量計算時(shí)采用與最小風(fēng)速0.7～1.2m/s相對應的中間值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(jiàn)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(mén)均關(guān)、m層二道門(mén)開(kāi)時(shí)，合用前室的送風(fēng)量最大；當m層的一道門(mén)和二道門(mén)均開(kāi)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(kāi)門(mén)條件下的正壓送風(fēng)量（簡(jiǎn)稱(chēng)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。

　　現以表四序號1中的圖一（對應表三序號1的狀況）為例，防煙樓梯間底層及其合用前室底層無(wú)直接對外開(kāi)的門(mén)，防煙樓梯間及其合用前室的送風(fēng)口均開(kāi)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(mén)均關(guān)、m層的二道門(mén)開(kāi)時(shí)。

　　a）通過(guò)電梯門(mén)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—電梯數量；n—系統樓層數；m—同時(shí)開(kāi)門(mén)的層數，當n<20時(shí)m=2，當n≥20時(shí)m=3；Ad—電梯門(mén)縫面積；Ap—電梯井頂通氣孔面積；F2—二道門(mén)面積（門(mén)寬×門(mén)高）；kf—氣流分配系數。

　　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(mén)門(mén)縫積，m2；其它符號同前。

　　c）每個(gè)關(guān)門(mén)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 L2=α×A2×P21/2

　　L3（1）=α×Az（1）×P21/2/（n-m）

　　式中 α=1.03375；L2—通過(guò)二道門(mén)門(mén)縫，從關(guān)門(mén)合用前室漏到走道的漏風(fēng)量，m3/s；L3（1）—通過(guò)電梯門(mén)縫，從關(guān)門(mén)合用前室漏到電梯井的漏風(fēng)量， m3/s；L1（1）—通過(guò)一道門(mén)門(mén)縫從防煙樓梯間漏到關(guān)門(mén)合用前室的漏風(fēng)量，m3/s；A1—一道門(mén)的門(mén)縫面積，m2；A2—二道門(mén)的門(mén)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)系統負擔樓層數；其它符號同前。

　　d） 每個(gè)開(kāi)門(mén)合用前室送風(fēng)量

　　Q開(kāi)=Q21-L11-L31（1），m/s

　　Q21=W1×F2 W1=0.5m/s L11=α×A1×（P1-Pmin）1/2

　　式中 Q21—通過(guò)開(kāi)啟的二道門(mén)，從開(kāi)門(mén)合用前室流入走道的風(fēng)量，m3/s；L11—通過(guò)一道門(mén)門(mén)縫，從余壓50Pa的防煙樓梯間漏到保持最小余壓Pmin的開(kāi)門(mén)合用前室漏風(fēng)量，m3/s；L31（1）—通過(guò)電梯門(mén)縫、電梯井，從余壓25Pa的關(guān)門(mén)合用前室漏到保持最小余壓Pmin的開(kāi)門(mén)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(kāi)+（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(mén)、二道門(mén)均開(kāi)時(shí)。

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

　　Q樓梯=m×Qt1-（n-m）×Lt1（1）

　　式中 Lt1（1）—通過(guò)一道門(mén)門(mén)縫，從余壓25Pa的關(guān)門(mén)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(guò)開(kāi)門(mén)合用前室的一道門(mén)風(fēng)量，m3/s；其它符號同前。

　　3.2.3 對應表三序號2～6的狀況，因篇幅所限不多贅述，它們的計算方法對應地列在表四的序號2～6中。當沒(méi)有電梯N=0時(shí)，即為前室。對應于表四序號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，其部分計算結果（剩安全系數1.25，流量單位轉換為m3/h）對應地列在表八的序號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(shí)，將關(guān)門(mén)前室內余壓取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。其部分計算結果列在表十一中。

　　7、結束語(yǔ)

　　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(kāi)門(mén)狀況、門(mén)的數量、風(fēng)速、門(mén)和門(mén)縫的幾何尺寸及電梯數量等困素進(jìn)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(jiǎn)單地套用一個(gè)公式，還應對影響正壓送風(fēng)量的諸因素進(jìn)行綜合分析比較，選用正確的計算方法。在計算門(mén)縫的漏風(fēng)量、通過(guò)開(kāi)啟門(mén)洞的風(fēng)量時(shí)宜選用《高規》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(mén)尺寸、前室電梯數量相同的條件下，受門(mén)洞的風(fēng)速、門(mén)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》第8.3.2條要求，不僅應從施工質(zhì)量上找原因，還應從正壓送風(fēng)量的理論計算進(jìn)行分析。

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

　　參考文獻

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