●陳 靜

(寧波市消防支隊(duì)，浙江寧波 315000)

0 引言

火災(zāi)煙氣具有高溫、毒害等特殊性質(zhì)，對(duì)建筑火災(zāi)情況下的人身安全造成了非常嚴(yán)重的威脅，因而，如何控制建筑火災(zāi)時(shí)的煙氣運(yùn)動(dòng)、防止煙氣蔓延擴(kuò)散，一直是消防安全研究中的難點(diǎn)問題。

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》)第9.3.1條及《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)第8.3.1條的規(guī)定，對(duì)于不具備自然排煙條件的防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室，采用自然排煙措施的防煙樓梯間的不具備自然排煙條件的前室，以及封閉的避難層等處，必須設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙設(shè)施。在這些區(qū)域設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)設(shè)施的目的在于，火災(zāi)發(fā)生時(shí)向該區(qū)域送入足夠的新鮮空氣，從而維持其相對(duì)正壓狀態(tài)，防止火災(zāi)煙氣進(jìn)入這些區(qū)域，保證人員疏散過程中的生命安全。

為確保建筑機(jī)械防煙系統(tǒng)的有效性，消防監(jiān)督人員應(yīng)該對(duì)建設(shè)工程機(jī)械防煙設(shè)計(jì)進(jìn)行消防安全審核，包括機(jī)械防煙系統(tǒng)組成、設(shè)置部位、風(fēng)機(jī)選型等。加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量、送風(fēng)管道的尺寸、送風(fēng)口的尺寸等是決定機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)防煙效果的關(guān)鍵參數(shù)，而對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行定量設(shè)計(jì)審核一直是建設(shè)工程消防設(shè)計(jì)審核工作中的一項(xiàng)難點(diǎn)。本文以某19層建筑為例，從機(jī)械加壓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量、加壓送風(fēng)管道尺寸以及加壓送風(fēng)口尺寸的定量計(jì)算等幾個(gè)方面，對(duì)防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)定量審核程序和方法進(jìn)行系統(tǒng)介紹和實(shí)例分析。

1 工程概況

本文研究對(duì)象為某一類高層綜合樓，建筑高度57m，耐火等級(jí)一級(jí)，共19層，設(shè)置兩部防煙樓梯間，防煙樓梯間的前室為獨(dú)立前室。防煙樓梯間均不靠外墻布置，采用機(jī)械加壓送風(fēng)的方式進(jìn)行防煙，單獨(dú)對(duì)防煙樓梯間進(jìn)行加壓送風(fēng)，前室不送風(fēng)。樓梯間和前室的門均采用雙扇乙級(jí)防火門，向疏散方向開啟，樓梯間通向前室的門與前室通向走廊的門尺寸均為2.00m×1.60m。建筑內(nèi)走廊采用自然通風(fēng)，且無長(zhǎng)度超過60m的內(nèi)走道。圖1為防煙樓梯間平面示意圖。

該建筑防煙樓梯間加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)位于樓頂，樓梯間內(nèi)每三層設(shè)置一個(gè)常開加壓送風(fēng)口，共設(shè)置送風(fēng)口7 個(gè)，分別位于樓梯間內(nèi)的第 1、4、7、10、13、16、19層，加壓送風(fēng)豎井為混凝土管道。

2 機(jī)械防煙系統(tǒng)量化審核方法

2.1 機(jī)械加壓送風(fēng)量的量化確定

2.1.1 送風(fēng)量計(jì)算方法

根據(jù)《建規(guī)》和《高規(guī)》的相關(guān)規(guī)定，防煙樓梯間及其前室、合用前室及消防電梯間前室的機(jī)械加壓送風(fēng)量應(yīng)由計(jì)算確定，或按規(guī)范中的規(guī)定查表確定，當(dāng)計(jì)算值和規(guī)范中查表確定的值不一致時(shí)，應(yīng)按兩者中較大值確定。由此可知，確定機(jī)械防煙系統(tǒng)加壓送風(fēng)量時(shí)，首先應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算，再與規(guī)范中查表得到的風(fēng)量值進(jìn)行比較。

圖1 防煙樓梯間平面示意圖

目前公認(rèn)和最常用的加壓送風(fēng)量計(jì)算基本公式有兩種，一為壓差法，二為風(fēng)速法。壓差法計(jì)算送風(fēng)量的出發(fā)點(diǎn)是樓梯間內(nèi)所有門全部關(guān)閉的情況下，門兩側(cè)維持一定的壓力差，使煙氣無法通過門、窗縫隙蔓延進(jìn)入樓梯間;風(fēng)速法計(jì)算送風(fēng)量的出發(fā)點(diǎn)是樓梯間和前室的門打開時(shí)，門洞處的風(fēng)速能夠維持一定值，以防止煙氣通過開啟的門洞蔓延進(jìn)入樓梯間或前室。

壓差法計(jì)算公式為:

其中，Ly為加壓送風(fēng)總量，m3·h－1;0.827為漏風(fēng)率系數(shù);A為門、窗縫隙的計(jì)算漏風(fēng)總面積;△P為門縫兩側(cè)壓差，防煙樓梯間取40～50Pa，前室取30～25Pa;N為指數(shù)，對(duì)于門縫及較大漏風(fēng)面積取2，窗縫取1.6;1.25為不嚴(yán)密處附加系數(shù)。

風(fēng)速法計(jì)算公式為:

其中，Ly為加壓送風(fēng)總量，m3·h－1;F為門的開啟面積，m2;v為開啟門洞處的平均風(fēng)速，取0.7～1.2m·s－1;a為背壓系數(shù)，根據(jù)加壓密封程度取0.6～1.0;b為漏風(fēng)率附加系數(shù);n為同時(shí)開啟門的計(jì)算數(shù)量，系統(tǒng)負(fù)擔(dān)層數(shù)為20層以下時(shí)取2，20～32層時(shí)取3，超過32層的建筑機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)要分段設(shè)計(jì)。

2.1.2 送風(fēng)量定量審核應(yīng)用示例

2.1.2.1 壓差法計(jì)算送風(fēng)量

根據(jù)公式(1)，首先確定計(jì)算參數(shù)取值。A為門、窗縫隙的計(jì)算漏風(fēng)總面積，本項(xiàng)目樓梯間內(nèi)無窗，每一道門的漏風(fēng)面積為雙扇門門縫的面積，雙扇門門縫如圖2所示。根據(jù)《高規(guī)》的規(guī)定，疏散門縫寬為0.002 ～0.004m，此處取其上限0.004m，一扇門的漏風(fēng)面積為0.036 8m2，本建筑共19層，因此門縫總漏風(fēng)面積A為0.699 2m2;△P為門縫兩側(cè)壓差，防煙樓梯間取40～50Pa，此處取其上限50Pa;指數(shù)N對(duì)于門縫漏風(fēng)取2。

圖2 雙扇門門縫示意圖

根據(jù)以上參數(shù)取值，由公式(1)可得，壓差法計(jì)算得到的送風(fēng)量為18 399m3·h－1。

2.1.2.2 風(fēng)速法計(jì)算送風(fēng)量

根據(jù)公式(2)，首先確定計(jì)算參數(shù)取值。本建筑共19層，因此同時(shí)開啟門數(shù)量n取2;送風(fēng)管道為混凝土管道，漏風(fēng)率附加系數(shù)b取0.25;過門風(fēng)速v取0.7 m/s;走廊采用自然排煙方式，背壓系數(shù) a取0.6;樓梯間門尺寸為2.00m ×1.60m，因此門開啟面積 F 為3.2m2。

根據(jù)以上參數(shù)取值，由公式(2)可得，風(fēng)速法計(jì)算得到的送風(fēng)量為33 600m3·h－1。

以上計(jì)算僅表明計(jì)算方法和過程，根據(jù)不同項(xiàng)目的具體情況，各參數(shù)取值需進(jìn)一步確定。

2.1.2.3 查表法確定送風(fēng)量

根據(jù)《高規(guī)》第8.3.2條的規(guī)定，樓梯間單獨(dú)送風(fēng)、系統(tǒng)負(fù)擔(dān)層數(shù)小于20層時(shí)，風(fēng)機(jī)的加壓送風(fēng)量為25 000 ～30 000m3·h－1。

2.1.2.4 本項(xiàng)目加壓送風(fēng)量的確定

比較壓差法、風(fēng)速法得到的送風(fēng)量計(jì)算結(jié)果及查表所得的送風(fēng)量范圍。壓差法計(jì)算得到的加壓送風(fēng)量為18 399m3·h－1，風(fēng)速法計(jì)算得到的加壓送風(fēng)量為33 600m3·h－1，查表法得到的加壓送風(fēng)量為25 000 ～30 000m3·h－1。因此，通過比較可知，審核該建筑防煙樓梯間加壓送風(fēng)機(jī)選型時(shí)，其送風(fēng)量不能小于33 600m3·h－1，本建筑正壓送風(fēng)機(jī)送風(fēng)量可選為34 000m3·h－1。根據(jù)計(jì)算得到的結(jié)果，再比較該建筑實(shí)際風(fēng)機(jī)選型，確定其風(fēng)機(jī)送風(fēng)量是否符合要求。

2.2 機(jī)械加壓送風(fēng)管道尺寸的量化確定

根據(jù)《高規(guī)》第8.1.5.1條的規(guī)定，采用金屬風(fēng)道送風(fēng)時(shí)，風(fēng)道內(nèi)送風(fēng)風(fēng)速不應(yīng)大于20m·s－1。風(fēng)道截面積計(jì)算公式為:

其中，s為風(fēng)道截面積，m2;Q為風(fēng)機(jī)加壓送風(fēng)量，m3·h－1;v為風(fēng)道內(nèi)送風(fēng)風(fēng)速，m·s－1。

由前文計(jì)算可知，本文中建筑防煙樓梯間機(jī)械加壓送風(fēng)量Q取34 000m3·h－1，送風(fēng)風(fēng)速v最大取值為20m·s－1，則由公式(3)計(jì)算可得，送風(fēng)管道截面積不應(yīng)小于0.472m2。根據(jù)風(fēng)道的形狀，進(jìn)而可以確定風(fēng)道的直徑或邊長(zhǎng)。

2.3 機(jī)械加壓送風(fēng)口尺寸的量化確定

根據(jù)《高規(guī)》第8.1.5.3條的規(guī)定，機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)口的風(fēng)速不宜大于7m·s－1。送風(fēng)口截面積計(jì)算公式為:

其中，A為每個(gè)送風(fēng)口面積，m2;Q為風(fēng)機(jī)加壓送風(fēng)量，m3·h－1;v為送風(fēng)口處風(fēng)速，m·s－1;n 為防煙樓梯間內(nèi)送風(fēng)口總數(shù)，個(gè)。

風(fēng)機(jī)機(jī)械加壓送風(fēng)量Q取34 000m3·h－1，送風(fēng)口最大送風(fēng)風(fēng)速v為7m·s－1。由上文可知，本文研究建筑的防煙樓梯間內(nèi)共設(shè)有常開送風(fēng)口7個(gè)，則由公式(4)計(jì)算可知，每個(gè)送風(fēng)口面積不應(yīng)小于0.193m2。根據(jù)送風(fēng)口的形狀，可以確定其邊長(zhǎng)。

計(jì)算加壓送風(fēng)口面積時(shí)，要根據(jù)不同情況具體確定開啟的送風(fēng)口數(shù)量。本文示例中防煙樓梯間內(nèi)的送風(fēng)口在加壓送風(fēng)時(shí)全部開啟，因此公式(4)中送風(fēng)口數(shù)量取其總數(shù)7。若計(jì)算前室送風(fēng)口的面積，則需注意，前室一般采用常閉送風(fēng)口，著火時(shí)只開啟著火樓層及相鄰層的送風(fēng)口，此時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況確定計(jì)算過程中涉及到的送風(fēng)口數(shù)量。

3 結(jié)束語

對(duì)機(jī)械防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行量化審核，對(duì)于確保機(jī)械防煙系統(tǒng)有效性、阻止火災(zāi)煙氣蔓延進(jìn)入疏散通道來說意義重大。在目前的建設(shè)工程消防設(shè)計(jì)審核過程中，對(duì)機(jī)械防煙系統(tǒng)的量化審核還缺少足夠認(rèn)識(shí)。

在工程實(shí)例分析的基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)對(duì)機(jī)械防煙系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)審核中關(guān)鍵參數(shù)的量化審核方法和過程進(jìn)行了探討，包括加壓送風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的計(jì)算方法、送風(fēng)管道尺寸的確定方法及加壓送風(fēng)口尺寸的確定方法等，通過實(shí)例分析，對(duì)量化審核機(jī)械防煙系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的步驟進(jìn)行了詳解，從而為建設(shè)工程防煙系統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)審核提供一定的參考。

［1］GB 50045－95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)［S］.

［2］GB 50016－2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.

［3］霍然，胡源，李元洲.建筑火災(zāi)安全工程導(dǎo)論(第二版)［M］.合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009.

［4］徐志勝，姜學(xué)鵬.防排煙工程［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［5］郭樹林，關(guān)大巍.建筑防火設(shè)計(jì)與審核細(xì)節(jié)100［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.