解决进排风短路方式的探讨

2020-06-03曾庆钱

建筑热能通风空调 2020年4期

曾庆钱

广州市设计院

0 引言

随着我国房地产产业的高速发展，房地产价格不断攀升，某些一线城市的房价甚至到了“寸金尺土”的地步，为实现经济利益最大化，业主对建筑平面、室外空间的利用率以及外立面的美观提出了十分苛刻的要求，却往往忽略设备专业的合理需求，且现代建筑规模越来越庞大、使用功能越来越复杂、设备系统越来越密集，在这种恶劣的现实条件下，如何保证良好的室内环境质量、保证消防系统的安全运行给暖通设计师提出了严峻的挑战。本文就解决进排风短路问题作分析，介绍“一种低阻力防风、防雨排风/烟装置”，重点介绍“迂回式排水槽”的特点，供大家参考、选用。

1 技术背景

为保证机械防烟系统的安全可靠、新风系统的清洁卫生，现行国家消防、暖通规范、技术措施、设计手册等均对机械防排烟系统、新排风系统的进风口与排风口的距离作了强制性规定，如：《建筑防排烟系统技术标准》第3.3.5 条[1]、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第6.3.1 条及第6.3.9 条[2]、《地铁设计规范》第9.6.2～3 条[3]、《实用供热空调设计手册》（第二版）第9.3.2 条[4]、《全国民用建筑工程设计技术措施》暖通空调·动力(2009 年版)第4.1.4 条及第4.8.9 条[5]等等，归纳汇总上述规范的大致要求为：水平距离10～20 m，垂直距离3～6 m（排风口在上方）。在工程实际中，往往由于建筑条件的限制，进排风口水平距离10～20 m 的要求难以做到，为满足规范要求，需要在垂直距离上做调整。

2 常用处理水平距离不足导致进、排风短路的方法

在工程设计中常用的处理方法大致有下列5 种，其构造特点及优缺点见表1 及图1～5：

表1 常用5 种处理方法的构造特点及优缺点

图1 排风出口防雨措施采用防雨弯头

图2 排风出口防雨措施采用防雨百叶

图3 排风出口防雨措施采用伞形风帽

图4 排风出口防雨措施采用筒形风帽

图5 排风出口防雨措施采用锥形风帽

由表1 可见上述5 种方法中，方法1～4 虽然满足规范要求，但是均存在阻力大、气流短路的问题。方法5 原理上主气流不短路，但是实际上由于锥形风帽下侧的雨水口直接暴露在气流中，如要保证排水能力，其开口不能太小，其漏风量也不小，导致实际上的气流短路。另外雨水经上伞形帽流入排水槽需要经过上升气流，当风速较高时雨水不能全部流入排水槽，存在雨水倒灌的风险。且锥形风帽尺寸巨大、阻力大、造价高，相关图集未能提供漏风量、排水能力等数据。

3 本装置的构造及特点

本装置采用常规的风管构件组合并加以改进，创造出一种解决进、排风短路的低阻力防风防雨排风/烟装置（图6）。

图6 排风出口防雨措施采用低阻力防风防雨排风/烟装置

其构造如下（由于直管段较短，为方便计算，所有摩擦阻力系数全部折算成局部阻力系数）：

1）缓变式变径管[4]：构造：F0/F1≤1.5，采用顶平底斜单面偏变径管，变截面后主管风速约10m/s。作用：起整流、变截面、降低风速作用。同时以防排水槽意外堵塞时起截水作用。阻力系数ζ 为0.17。

2）水平管道[4]：构造：采用正方形截面，长度约为风机直径的2.5 倍。作用：起整流作用，同时便于排水槽的安装、雨水收集。阻力系数ζ 为0.05。

3）T 型分流三通[4]：构造：水平管道下侧开口尺寸同迂回式排水槽上方开口。作用：连接迂回式排水槽。阻力系数ζ 为0.86。

4）迂回式排水槽：构造：采用4 层倾斜导流板，角度约10°，交错对接安装，其流道可以看成由1 个Z 字弯[4]、4 个变径管[4]、3 个急促180°回头弯[4]、1 个90 度变径弯头[4]组成。作用：安装在弯头后面的水平风管下侧，起排水作用，在保证排水量的前提下，尽可能增大风侧阻力，减少漏风量。阻力系数ζ 为31.95。

5）标准90°弯头[4]：构造：管道中心半径等于排风管道高度的1.0 倍。作用：起转向作用，使排风方向由水平转为垂直朝天。阻力系数ζ 为0.21。

6）垂直管道[4]：构造：采用正方形截面，距水平管面高度约3～6 m。作用：起整流、隔离进、排风口作用。阻力系数ζ 为0.08。

7）垂直管道出风口[4]：构造：截面同垂直管道，以角钢法兰加固封边。作用：起防风、高速、高空排放作用。阻力系数ζ 为1.0。

本装置的核心部件为“迂回式排水槽”，其构造见图7：

图7 迂回式排水槽安装剖面图

其构造如下：

1）排水槽外壳：长度同主风管宽度，宽度、高度约300 mm。主要起雨水收集、排水作用。

2）迂回式倾斜导流板：长度同排水槽长度，宽度比排水槽宽度略小（留出条缝形出水口）。4 层交错连接成“之”字形或“Z”字形倾斜分布在槽体内，倾斜角度约10°，坡度约11%。主要起排水、增大风侧阻力、减少漏风量作用。

3）条缝形出水口：长度同排水槽长度，其宽度考虑防尘或杂物堵塞，统一采用5 mm。主要起排水作用。

4 迂回式排水槽排水量计算

查阅《通风与空调工程施工质量验收规范》表4.1.3-2[7]矩形风管规格表选取8 种规格的正方形风管计算经朝天管口进入管道的可能最大雨水流量，验算排水槽的排水能力，见表2：

表2 常用尺寸朝天管口可能最大雨水流量计算

查阅《全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》（2009 年版）表4.4.7-1[5]得坡度8%铸铁排水横管排水量，见表3：

表3 坡度8%铸铁排水横管排水量

对比表2、表3 可以看出，条缝形出水口的坡度（约11%）、相同截面积的铸铁排水横管（8%），且经管口进入管道的可能最大雨水流量远小于相同截面积的铸铁排水横管排水量，故可以判断，迂回式排水槽的排水能力满足使用要求。

5 阻力系数计算

该装置阻力计算见表4（具体点位详图6、7）：

表4 新装置阻力系数计算

6 漏风量计算

漏风量可按以下公式计算[9]：

式中：Z 为为局部阻力，Pa，设Z1为B 点～D 点的局部阻力，Z2为B 点～C 点的局部阻力，Z1=Z2均为B 点至大气的压力差；ζ 为局部阻力系数，设ζ1为B 点～D 点局部阻力系数（2.15）、ζ2为B 点～C 点局部阻力系数（31.95）；ρ 为气流密度，kg/m3；v 为气流速度，m/s，设v1为管道出风口气流速度，v2为条缝形出水口气流速度。