门斗、防护门斗与楼梯间前室的暖通设计

2021-08-27张迟

设备管理与维修 2021年11期

张迟

（神华工程技术有限公司安徽分公司，安徽合肥 230009）

1 门斗、防护门斗与楼梯间前室

门斗是指建筑物入口处两道门之间的空间，通常以墙支撑顶盖，起分隔、挡风、御寒等作用的过渡性建筑空间。

GB 50016—2014《建筑设计防火规范（2018 年版）》中写道：有爆炸危险区域内的楼梯间、室外楼梯或有爆炸危险的区域与相邻区域相连通处，应设置门斗等防护措施。这个门斗不是通常意义上说的那种挡风御寒的门斗，而是防护门斗。防护门斗在GB 51283—2020《精细化工企业工程设计防火标准》中的定义为：设有正压送风，用防火隔墙分隔，能防止火灾蔓延、缓冲爆炸冲击波及限制爆炸性物质扩散的使用空间。

楼梯间前室是设置在人流进入消防电梯、防烟楼梯间或者没有自然通风的封闭楼梯间之前的过渡空间，设于消防电梯出口处供人员通行、疏散用的小房间，或设于防烟楼梯间进口处防止火灾烟气进入防烟楼梯间的小房间。

由以上定义可以看出，门斗、防护门斗与楼梯间前室的作用是不同的：①门斗指的是北方建筑物大门外设置的小房间，防止在打开外门时冷、热空气直接侵入室内，有利于空调和采暖节能；②防护门斗用来阻隔爆炸性气体及隔离爆炸危险；③前室用来阻隔火灾时的烟气。简单来说就是，门斗防寒，防护门斗防爆，前室防烟。于是在暖通设计当中，门斗、防护门斗、前室的设计也各有不同。

2 暖通设计

2.1 门斗的暖通设计

门斗原是东北地区的居民在房门前安设的一种防寒设施，每到严冬就将门斗安装在正房门前，与外门连接用来挡住寒风，这是一种保暖的方式。但是在南方地区，门斗这种防寒保暖的小房间就很少见。不论是南方还是北方，夏季空调制冷，冬季由空调或采暖设备供暖，设置门斗是一种非常好的节能环保措施。由于商场等公共建筑人流量非常大，人流出入开关门会对建筑内空调或采暖冷、热量造成较大损失，南方的建筑一般会采用风幕来减少空调负荷的损失。相对于门斗，风幕（包括冷、热空气风幕）使用于寸土寸金的大城市里，虽然增加了耗电量，但是提高了土地的利用率。现在节能环保的要求越来越高、越来越严，很多新建的大型公共建筑纷纷开始设置门斗，同时也采取了风幕，这样可以大大减少室内冷气、暖气的损失，降低空调、采暖等措施的能量使用，达到节能减排的目的。

2.2 防护门斗的暖通设计

防护门斗通常用在有爆炸危险的工业建筑中，设在爆炸危险区域与非爆炸危险区域之间，阻隔爆炸性气体或爆炸危险，在暖通设计上要给防护门斗设计正压通风。在HG/T 20698—2009《化工采暖通风与空气调节设计规范》中对正压通风做了较为详细的规定：采风口应设在爆炸危险区以外，且应保证进风清洁；正压送风系统应设置备用风机，但不属于消防负荷，应设计门斗或门廊。供隔离爆炸危险区域的门斗、门廊或小室，应设计维持不低于30 Pa 的正压送风。

图1 为典型的设在屋顶的正压送风机房的暖通设计。由于整个建筑物都是爆炸危险区域，爆炸区域是厂房四周15 m，若从四周低处取风，需设外管架从建筑物外15 m 取风。当周边都是甲乙类建筑物时，取风口还需要设置在很远的地方。某项目周围都是爆炸危险区域，风管沿着外管廊铺设了150 m 才在非爆炸危险区域设置了取风口。此项目考虑到释放源重于空气，正压送风系统的采风可从高处引风。释放源点按屋面考虑，正压送风的取风点至少高于屋面7.5 m，此项目的取风点设在楼顶以上8 m处，但是需要结构专业考虑风管的支撑、电气专业考虑风管的防雷接地。本项目的防护门斗正压控制在30～50 Pa，门斗的两道门不能同时开启。门斗设置正压指示仪表及失压报警装置，且与风机联锁。当室内压力＜25 Pa 持续1 min 后应发出报警信号，并使备用风机自动运行。

图1 正压送风机房暖通设计

某非典型的正压送风机房的暖通设计：采用防爆多效空气净化机替代正压送风机。由于是在爆炸危险区域取风，取来的空气不能满足清洁要求，于是设计了多效空气净化机，净化机中含有初效过滤器、中效过滤器、吸附剂、防爆风机、风量调节阀等部件。通过这个空气净化机后，非清洁空气就可以达到送风的要求。但是由于净化机中的过滤器、吸附剂在一定时间后就会失效，所以在正压室内需设空气检测仪，时刻监测送进来的空气是否满足要求。当送进来的空气达不到要求后就要更换空气净化机中的过滤器及吸附剂。

这两个方案比较以后，可以发现图1 设计的方案更经济合理，而且更符合规范的要求。防护门斗的正压送风没有规定需设机房，但一般考虑到风机的检修、保护及噪声等问题，在有条件的情况下还是会给正压送风风机设置机房。

2.3 楼梯间前室的暖通设计

近年来建筑火灾越来越多，发生建筑火灾时空气中会存在烟粒子，而带有烟粒子的气体被称为烟气。烟气中通常含有一定的有毒气体，如一氧化碳、二氧化硫等，建筑装修中使用的高分子材料也会因燃烧产生大量的有害物质。大量火灾调查研究表明，烟气是导致建筑火灾人员伤亡的主要原因，建筑内防排烟设施为安全疏散、消防扑救创造条件，还可以控制火势蔓延。防烟系统通过采用自然通风方式，防止火灾烟气在楼梯间、前室、避难层（间）等空间内积聚，或通过采用机械加压送风方式阻止火灾烟气侵入楼梯间、前室、避难层（间）等空间的系统，防烟系统分为自然通风系统和机械加压送风系统。于是楼梯间前室也有两种设计：自然通风防烟设计和机械加压送风防烟设计。

根据GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》中防烟系统设计的规定：建筑高度＞50 m 的公共建筑、工业建筑和建筑高度＞100 m 的住宅建筑，其防烟楼梯间、独立前室、共用前室、合用前室及消防电梯前室应采用机械加压送风系统；建筑高度≤50 m 的公共建筑、工业建筑和建筑高度≤100 m 的住宅建筑，其防烟楼梯间、独立前室、共用前室、合用前室（除共用前室与消防电梯前室合用外）及消防电梯前室应采用自然通风系统，当不能设置自然通风系统时，应采用机械加压送风系统；建筑地下部分的防烟楼梯间前室及消防电梯前室，当无自然通风条件或自然通风不符合要求时，应采用机械加压送风系统。

加压送风机应设置在专用机房内，送风机房应符合现行国家标准GB 50016—2014《建筑设计防火规范》的规定。机械加压系统的用电需采用消防负荷，应与火灾自动报警系统联动，其联动控制应符合现行国家标准GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》的有关规定。发生火灾时，应能在15 s 内联动开启常闭加压送风口和加压送风机。

当前室采取自然通风时，独立前室、消防电梯前室可开启外窗或开口面积应≥2.0 m2，共用前室、合用前室应≥3.0 m2。

案例1：某项目的前室是防烟楼梯间前室与消防电梯前室合用的，此建筑为建筑高度64.5 m 的倒班宿舍楼，满足GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》中3.1.3 条款的建筑高度≤100 m 的住宅建筑，其防烟楼梯间及合用前室采用自然通风系统，且前室自然通风时，可开启外窗面积≥3.0 m2。

案例2：图2 为某办公楼地下负一层的独立前室（消防电梯此层不停），由于没有外窗、无法自然通风，所以采用了机械加压送风。在通风机房的西侧做了一个排烟窗井，窗井由负一层直接与室外地坪连接，可以使负一层达到自然排烟的目的，同时也可以作为前室加压送风的进风口。新鲜空气经加压送风机送入前室，在前室高处设置常闭多叶加压送风口，火灾时由消防控制中心联动开启着火层及其上下两层的加压送风口（本防烟系统里，此防烟风机只负责本层的消防防烟，故只开启本层的加压送风口）。并在独立前室设置压差计，使前室与走道之前的压差保持为25～30 Pa，若压力超出则由本防烟系统的旁路泄出。

图2 建筑地下部分的防烟楼梯间前室防烟设计

本项目前室的机械加压送风量计算如下。

开启着火层楼梯间疏散门时，为保持走廊开向前室门洞处风速所需的送风量L1确定：每层开启门的总断面积Ak=1.5×2.1=3.15 m2；门洞断面风速υ=0.6（A1/Ag+1）=0.6×[（1.0×2.1）÷（1.5×2.1）+1]=1 m/s；设计疏散门开启的楼层数量，由于本系统只负责本层，N1=1；L1=Ak×υ×N1=3.15×1×1=3.15 m3/s。

送风阀门的总漏风量L3确定：单个送风阀门的面积Af=0.4 m2；漏风阀门的数量，由于本系统只负责本层，所以N3=0；L3=0.083×Af×N3=0.083×0.4×0=0 m3/s。

当楼梯间至独立前室的门和独立前室至走道的门同时开启时，机械加压送风量为：Ls=L1+L3=3.15+0=3.15 m3/s=11 340 m3/h。设计风量不应小于计算风量的1.2 倍，因此设计风量是11 340×1.2=136 08 m3/h。

故本系统选择的排风风机风量为14 200 m3/h、全压为490 Pa的轴流式消防排烟风机；风管为镀锌钢板，风速≤20 m/s，风管尺寸为800 mm×320 mm；送风口的风速不宜＞7 m/s，常闭多叶加压送风口的尺寸为1200 mm×600 mm。风管穿越送风机房处设70 ℃防火阀，火灾时，防火阀70 ℃熔断关闭，由消防控制室远程控制关闭对应的加压送风机。在加压送风机出口设250 mm×160 mm 的旁通管，旁通管处设电动调节阀，在前室安装压差探测器，当前室与走道的相对压差超过设定值，发出信号至电动调节阀控制器，开大电动调节阀；反之，则关小电动调节阀。

案例3：某建筑高度为120 m 的工业建筑正压送风系统的项目。其防烟楼梯间与合用前室分别独立设置机械加压送风系统。地上17 层，地下1 层，地下一层仅有防烟楼梯间，无前室。为满足GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》中3.3.4 条款的要求，设置机械加压送风系统的楼梯间的地上部分与地下部分，其加压送风系统应分别独立设置。3.3.6 条款关于加压送风口设置要求：除直灌式加压送风方式外，楼梯间宜每隔2～3层设1 个常开式百叶送风口；前室应每层设1 个常闭式加压送风口，并应设手动开启装置。本建筑共设计了6 套加压送风系统：地下一层防烟楼梯间设1 套加压送风系统；地上防烟楼梯间共设了3 套机械加压送风系统（1～7 层为一个系统，在第2 层与第5 层各设置了常开式百叶送风口；8～12 层为一个系统，在第8 层与第11 层各设置了1 个常开式百叶送风口；13～17 层为一个系统，在第13 层与第16 层各设置了1 个常开式百叶送风口）；地上合用前室共设了2 套机械加压送风系统（1～7 层为一个系统，8～17 层为一个系统，每层均设置1 个常闭多叶加压送风口）。加压送风机设置于送风机房内，其中F0001/楼梯间加压送风机、F0005/前室加压送风机设置于1#送风机房（EL±0.000层），F0002/楼梯间加压送风机设置于2#送风机房（EL17.500层），F0003/楼梯间加压送风机、F0006/前室加压送风机设置于3#送风机房（EL42.000 层），F0004/楼梯间加压送风机设置于4#送风机房（EL87.000 层）。

楼梯间防排烟控制：当发生火灾时，由火灾自动报警系统开启所有楼梯间的全部楼梯间加压送风机（F0001-F0004），并在现场设置手动开启、复位装置。楼梯间与走道之间的压差为40～50 Pa，在加压送风机出口旁通管处设电动调节阀，每层楼梯间安装压差探测器，当楼梯间与走道的相对压差超过设定值，发出信号至电动调节阀，开大阀门；反之，则关小阀门。

前室防排烟控制：当发生火灾时，由火灾自动报警系统开启着火层及其上、下层多叶加压送风口（常闭），并联动开启相对应的楼梯间加压送风机（F0005、F0006）。前室加压送风防烟系统的余压值为25～30 Pa。在加压送风机出口旁通管处设电动调节阀，在每层前室安装压差探测器，当前室与走道的相对压差超过设定值，发出信号至电动调节阀控制器，开大电动调节阀，反之则关小电动调节阀。