高层建筑正压送风量设计浅析

张 涛

（晋中市公安消防支队，山西 晋中 030600）

1 概述

随着人民生活水平的不断提高以及我国经济建设的快速发展，高层建筑在我国一些大中城市像雨后春笋一样拔地而起，各类地下建筑工程如各类大型地下商场、地铁站等工程也是方兴未艾。我国城市建筑正在朝大型化、高层化、多功能化的方向发展。为了确保人民生命和财产安全，提高各类建筑防灾及抵御火灾的影响，各类消防设施发挥了其应有的作用。但是据有关统计资料表明，火灾中引起人员伤亡的重要原因之一是热和燃烧产物的毒性作用，由于一氧化碳中毒窒息死亡或被有毒烟气熏死者一般占火灾总死亡人数的40%～50%，最高达65%以上；而众多被火灾烧死的人当中，也多数是先中毒窒息晕倒后被烧死。比如2000年12月25日河南洛阳东都商厦发生火灾，在死亡的309人当中全部是被烟气熏死的。因此，建筑的防排烟设计在建筑整体抵御火灾漫延、杜绝大量群死群伤事故有着至关重要的作用。

2 火灾烟气的危害

一是高温烟气流动，严重有碍人们的疏散速度。对于地上建筑，烟气上升，人往下层疏散，当人员逃到着火层以下就安全了，而对于地下建筑则不然，烟气上升，人们往上疏散，烟气流动与人员疏散方向相同，给人们疏散造成困难，特别是有些出、入口在发生火灾时可能是排烟口，疏散就变得更加困难。二是浓烟严重影响火场可见度。三是供气条件不足会造成严重缺氧。根据有关火灾伤亡统计，建筑发生火灾时因严重缺氧而死亡占死亡总人数的1/5以上。四是浓烟和热烟气给消防人员扑救火灾造成困难。

3 建筑防烟设计方法

3.1 气流通路的确定

由于建筑物的加压区与非加压区之间，加压区与室外之间有一定的压力差，因此，空气就将从加压区通过各种开口向非加压区或室外泄漏出去，为了确定机械防烟系统保持一定正压所需的送风量，首先必须进行漏风计算。漏风计算就是确定系统的气流通路并计算流通面积，然后计算其漏风量，气流通路分为并列式、串列式和混合式3种。

3.1.1 并列式气流通路

当空气从一个加压区通过若干关闭的开口缝隙流出，直接进入非加压区时，那么，这几个关闭的开口缝隙就构成了并列式气流通路。概括起来，气体从某一加压区分别通过若干气流通路流向压力较低但相同的加压区或非加压区时，这些气流通路就称为并列式气流通路。并列式气流通路其计算流通面积为

3.1.2 串列式气流通路

气体从某一加压区依次通过若干气流通路流向压力较低的区间。这些气流通路就称为串列式气流通路。串列式气流通路其计算流通面积为：

3.1.3 混合式气流通路

由并列式气流通路和串列式气流通路混合组成的复杂气流通路称为混合式气流通路，混合式气流通路气流流通面积的计算，只要理顺了各气流通路之间的串、并列关系，再从通路的最末端即压力最低处开始计算，逐步向压力最高处靠近，反复采用并列式和串列式的计算公式进行综合分析交叉计算。

3.2 送风量的计算

3.2.1 压差法

式中：Q：正压送风量；

β：风储备系数；

K：系数，常温下一般为0.839；

ΔΡ：正压区与非正压区压差。

3.2.2 门洞风速法

Q=mFmW/Ψ

式中：Q：是送风量；

m：同时开门的楼层数，对于不超过100 m的高层，20层以下只考虑两个楼层的门同时开启；对20层以上，包括20层在内则按3个楼层的门同时开启计算；对于超过100 m的建筑，一般正压送风系统按一定的楼层分段，使不连续的楼梯间或避难层等在分段处错开，每一分段可参照上述方法计算；

Fm：门洞开口的计算流通面积；

W：通过门洞的空气流平均速度一般取1 m/s；

Ψ：开门门洞处的背压修正系一般取0.6。

在实际设计中，一般采用压差法和门洞风速法结合起来考虑。

4 设计实例

一幢16层的建筑，设有一座楼梯间和一部服务电梯。每个楼层上的合用前室有一单扇门通向楼梯间，有一双扇门通向服务间，有一电梯出入口门通向电梯井，楼梯间底层有一双扇门通向室外，所有门为标准门，电梯进顶部有0.1 m2的排气口，拟对楼梯间及其合用前室采用加压送风方式，现需设计计算其加压送风量。

已知：楼层数n=16，电梯数N=1，Ap=0.1 m2，选定双级正压送风系统中正压间关门时所保持的正压值见表1。

表1

发生火灾时按底门敞开一扇处理，同时开门的楼层数m=2，开门门洞处应维持的最低风速值为[Wmin]=1 m/s。

各部分气流流通面积见表2。

表2 气流流通面积表

4.1 关门时系统的送风量计算

当楼梯间及其合用前室所有门关闭时，由于ΔP1＝ΔP2，楼梯间与使用前室之间不存在空气流通。

当m=0时，即所有的门均关闭，电梯井气流流通面积系数为F=1.658

前室总计算气流流通面积为：

4.2 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楼层的门同时开启时，对前室来说，最不利的开门工况是一道门关二道门开的情况；对楼梯间来说，最不利的开门工况是一、二道门同时开启且底层外门敞开的情况。

（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Qj2来自两方面。一方面是每个开门前室本身的加压送风量，另一方面是（n-m）个关门前室加压送风量分配到电梯井后的再次分配，即：

（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在底门与m个一道门洞之间的分配，即：

则Qf1=0.301 m3/s

4.3 发生火灾时每一个开门门洞处维持最低风速时所需的风量

二道门处QK2=Fm2[Wmin]/Ψ=1.6×1.0/0.6=2.667 m3/s

一道门处Qk1=2.667 m3/s

4.4 补加送风量

由于 Qk1>Qj1，Qk2>Qj2，需补加送风量 ΔQ=（（Qk1-Qj1）=7.098 m3/s

合用前室补加送风量ΔQf1＝m（Qk2-Qj2）=4.232 m3/s

4.5 总送风量计算