某高层宾馆机械加压送风系统消防安全评析

宋 雪 原

(朔州市公安消防支队，山西 朔州 036000)

某高层宾馆机械加压送风系统消防安全评析

宋 雪 原

(朔州市公安消防支队，山西 朔州 036000)

结合具体工程实例，运用当前常用的计算方法对高层宾馆机械加压送风系统的设计进行了评估，并从加压送风量、管道与送风口尺寸、机械加压送风机全压等方面对该场所的防烟设计进行了讨论，以供同类工程参考借鉴。

机械加压送风，消防，高层建筑

0 引言

当高层建筑发生火灾时，楼梯间前室、合用前室是高层建筑内部人员垂直疏散的主要通道，消防电梯是消防队员进行扑救的主要垂直运输工具，为了疏散和扑救的需要，必须确保在疏散和扑救过程中楼梯间和前室、合用前室、消防电梯前室内无烟。本文以某高层宾馆为例，通过量化分析，评估其机械加压送风系统的设计。

1 工程概况

某宾馆总建筑面积17 544.45 m2，地下2层，地上19层，建筑总高度76.80 m，结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙，耐火等级一级。高层宾馆的消防设计的主要问题是机械加压送风系统风机、管道与送风口尺寸的选型是否能达到实际要求。

2 机械加压送风系统评估分析

2.1 加压送风量的校核

结合该宾馆高度和实际情况，不能采用自然排烟方式，利用查表法、风速法、压差法对防烟楼梯间和合用前室分别机械加压送风防烟。

1)防烟楼梯间。

查表法：16 000 m3/h～20 000 m3/h。

压差法：根据式(1)计算：

(1)

式中：A——总有效漏风面积，m2；b——门缝取2，窗缝取1.6； ΔP——压力差，取50 Pa。

一个双扇防火门，A=(1.5×2+2.1×3)×0.003 26=0.03 m2；

一个C3窗，A=(0.5×4+0.9×4)×2.55×10-4=1.428×10-3m2；

一个C4窗，A=(0.6×4+0.9×4)×2.55×10-4=1.530×10-3m2；

Ly=Ly1+Ly2=15 000+1 180=16 180 m3/h。

风速法：根据式(2)计算：

(2)

其中，A为每个门开启断面积，取1.5×2.1=3.15 m2；v为门在开启时所具有的风速，一般为0.7 m/s～1.2 m/s，取0.7 m/s；a为背压系数，机械排烟取0.8；b为送风管道漏风系数，混凝土管道取0.25；n为同时开启门的计算数量，19层取2。

比较三种方法，取最大值，所以加压送风量为24 806 m3/h。

2)合用前室。

查表法：18 000 m3/h～22 000 m3/h。

压差法：

根据式(1)计算：

一个双扇防火门，A=(1.8×2+2.1×3)×0.003 26=0.03 m2；ΔP=30 Pa；b=2；

风速法：

根据式(2)计算：

A=1.8×2.1=3.78 m2；v=0.7 m/s；a=0.8；b为混凝土管道，取0.25；21层，n=3；

比较三种方法，取最大值，所以加压送风量为44 651 m3/h。

该宾馆楼梯间、合用前室实际采用DTP-I20型单速加压风机箱，风量为22 000 m3/h，不能满足送风量的要求。

2.2 管道与送风口尺寸的校核

1)管道。

防排烟工程中混凝土管道烟风气流速度的最大值为15 m/s，根据式(3)算出管道最小截面尺寸：

(3)

其中，L为机械加压送风量，m3/h；v为管道内风速，m/s。

防烟楼梯间的管道最小截面尺寸S1，合用前室的S2计算如下：

2)送风口。

该工程防烟楼梯间实设7个送风口，合用前室实设21个送风口。加压送风口按火灾时相应的同时开启的层数计算风口尺寸，每个风口的面积f按式(4)计算：

(4)

其中，L为加压送风量，m3/h；n为加压送风口同时开启的层数(或门数)；v为风口风速，m/s，取7 m/s时相应得到的是最小有效面积；η为风口有效面积率，一般取0.85。

防烟楼梯间：

合用前室：

该工程中，实际防烟楼梯间管道尺寸为0.4 m2，合用前室为0.3 m2；送风口尺寸为0.12 m2，合用前室为0.36 m2，均不能达到应设的最小截面尺寸。

2.3 机械加压送风机全压的校核

机械加压送风机的全压，包括最不利环路管道压头损失和余压。防烟楼梯余压应为40 Pa～50 Pa，取50 Pa，前室、合用前室应为25 Pa～30 Pa，取30 Pa。

风管沿程压力损失的计算按式(5)：

(5)

式中：ΔPm——风管沿程摩擦损失，Pa；λ——摩擦阻力系数，混凝土风道为0.04；l——计算管路流道的当量长度，m；de——风管当量直径，m；ρ——热空气密度，取1.2 kg/m3；v——热烟气在计算管路里的平均流速，m/s。

对于热烟气在计算管路里的平均流速，最不利送风口为15 m/s，其他管段流速按照送风口流速平均衰减计算，如共有2个送风口，则每节管段衰减15÷2=7.5 m/s，共有7个送风口，则每节管段衰减15÷7=2.143 m/s。

1)防烟楼梯间。

当量直径按式(6)计算：

(6)

其中，a为风管的宽度，m；b为风管的高度，m。

由图1可见，防烟楼梯间每隔两层设一个送风口，共设有7个，该建筑层高3.6 m，所以l=3.6×3=10.8 m。具体各风管沿程压力损失计算见表1。

对于一般的风管，全压可按式(7)估算：

P=ΔPm(1+k)+ΔP

(7)

其中，k为整个管网局部压力损失与沿程压力损失的比值，取1。

P=267×(1+1)+50=584 Pa。

2)合用前室。

由图2可见，合用前室每层设一个常闭型送风口，共设有21个，设最不利情况下，该建筑合用前室最顶三层开三个送风口。表2为具体各风管沿程压力损失计算。

表1 防烟楼梯间风管沿程压力损失

表2 合用前室风管沿程压力损失

对于一般的风管，全压估算：

P=150×(1+1)+30=330 Pa。

通过以上全压计算发现，该宾馆合用前室所采用的加压风机机箱DTP-I20型单速加压风机箱全压为400 Pa，可以满足合用前室全压的要求，但不能满足防烟楼梯间的要求。

3 结语

楼梯间、前室、合用前室及消防电梯前室的加压送风量不宜过大也不宜过小，过大会使楼梯间或前室内气压过大，逃生人员开门困难；过小会使疏散通道内不能持续保持合理的正压值，逃生通道的安全性无法得到有效的保证。因此《高层民用建筑设计防火规范》规定，高层建筑防烟楼梯间及前室、合用前室、消防电梯前室的机械加压送风量应由计算确定，当计算值和规定值不一致时，应按规定值和计算值中的较大值确定。当前的机械加压送风量计算方法多种多样，有关规范也没有做出明确的统一，很多设计人员为了方便，一般都是直接套用《高规》中的规定数值或者使用自己熟悉的某种计算方法来确定送风量的大小，因此所得的送风量值相互间差别较大，使许多工程的送风量大小满足不了相应的要求。

值得探讨的是，在计算该建筑楼梯间和合用前室的机械加压送风量时，是根据最不利的安全开门工况进行确定的，规范中规定楼梯间的最不利安全开门工况是外门敞开，且同时开门的楼层处于两道门同时开启的状况，合用前室的最不利的安全开门工况是同时开门的楼层均处于楼梯间门关、合用前室门开的情况。但是，在实际火灾中，人员密集场所人员众多，逃生时很可能形成连续人流，所以合用前室的最不利安全开门工况是有可能处于两道门同时开启的状况，此时，合用前室压力低于楼梯间压力，楼梯间对前室可进行送风，对前室计算送风量可减去楼梯间的送风量，这一点亦可从《高规》第8.3.2条查表的加压送风量中看出，合用前室所需送风量小于楼梯间所需送风量。

[1] 杜 红.防排烟工程[M].北京：中国人民公安大学出版社,2003.

[2] GB 50045-95，高层民用建筑设计防火规范(2005年版)[S].

[3] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2008.

Fire-fighting security estimation of mechanical pressurized air supply system of the high-rise hotel

SONG Xue-yuan

(ShuozhouPublicFire-FightingDepartment,Shuozhou036000,China)

Combining with the specific engineering examples, applies current common calculation method, estimates the design of mechanical pressurized air supply system, and discusses smoke protection design from aspects of pressurized air supply volume, size of pipeline and air supply entrance and mechanical pressurized air supply system and so on, with a view to provide some guidance for similar engineering.

mechanical pressurized air supply, fire-fighting, high-rise building

1009-6825(2014)15-0134-03

2014-03-14

宋雪原(1988- )，女，助理工程师

TU998.1

A