劉朝賢

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對《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《規(guī)范》等有關(guān)問題的分析

劉朝賢

（中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司 成都 610041）

根據(jù)中華人民共和國公安部郭鐵男主編的《中國消防手冊》第三卷第三篇《建筑防火設(shè)計》提供的火災(zāi)統(tǒng)計資料：“火災(zāi)中被煙氣直接熏死的人數(shù)為火災(zāi)中總死亡人數(shù)的3/4”。說明執(zhí)行了防排煙設(shè)計規(guī)范仍然保證不了火災(zāi)時的安全疏散。這與筆者40年來對防排煙方面的理論研究結(jié)論不謀而合。據(jù)此對新舊規(guī)范作了分析。

同時開啟門的數(shù)量1(‘’)；激活；節(jié)制；當(dāng)量法；謀略

0 概述

本文對《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）、《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95（2005年版）（以下簡稱《高規(guī)》）、以及上海市工程建設(shè)規(guī)范《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》DGJ08-88-2006、J10035-2006（以下簡稱《上海規(guī)》）等規(guī)范從四個方面進行了分析，充分說明它們要實現(xiàn)高層建筑火災(zāi)時防煙樓梯間無煙，保證逃生人員的安全疏散還是辦不到的。現(xiàn)按以下四個方面進行分析。

1 “理念上”存在的問題

簡單地說是“以靜制動”，即以靜態(tài)的理念去應(yīng)對動態(tài)的火災(zāi)實際，其不匹配的是注定要失敗的。

1.1 火災(zāi)過程中的煙氣量、溫度、壓力、成分都是變化的、動態(tài)的，而排煙風(fēng)機的風(fēng)量是固定的7200m3/h，（有按13000m3/h）

以《標(biāo)準(zhǔn)》中表3.4.2-3防煙方案（與《高規(guī)》8.3.2條中表8.3.2-1類同）內(nèi)走道設(shè)機械排煙系統(tǒng)為例。

（1）通過防煙樓梯間與前室之間的防火門1進入內(nèi)走道抵御煙氣入侵的風(fēng)量1；

L1=（0.7～1.2）m/s×A1×3600s

當(dāng)A1按標(biāo)準(zhǔn)型防火門A1=1.6m×2.0m=3.2m2時：

L1=8064m3/h～13824m3/h

（2）進入內(nèi)走道的煙氣量煙動，是變化的動態(tài)的。

（3）從內(nèi)走道排走的煙氣量為排=7200m3/h（有的按13000m3/n）

總的進入量：進=L1+煙動=（8064m3/h～13824m3/h）+煙動

總的排除量：排=7200m3/h（有的按13000m3/h）

進入量與排出量怎么能取得平衡呢？失敗是必然的。

1.2 設(shè)計疏散門開啟的樓層數(shù)量“N1”的問題

現(xiàn)實中數(shù)據(jù)有三種：

（1）《標(biāo)準(zhǔn)》3.4.6條中規(guī)定：只與高度有關(guān)1=1～3（與《高規(guī)》稱防火門同時開啟的層數(shù)“”類同，當(dāng)建筑層數(shù)<20層時，取“”=2，當(dāng)≥20層時，取“”=3。即“”=2～3）。

1只與建筑高度有關(guān)?！啊敝慌c建筑層數(shù)有關(guān)，實際是一回事，是幾十年前陳舊的概念。表明只有1不大于3才有勝算。

（2）理論計算值。研究表明[18]：同時開啟門數(shù)量是個概率值，與五個因素有關(guān)，要用三組數(shù)據(jù)才能表述；即水平方向1與2同時開啟的層數(shù)2，垂直方向與1相同位置的1同時開啟的層數(shù)1.1，垂直方向與2相同位置的2同時開啟的層數(shù)1.2，研究表明：23，1.1=1.2＞2。

（3）高層建筑火災(zāi)發(fā)生時實際的防火門同時開啟的層數(shù)實。

隨著防火門距施工驗收的時間而發(fā)生變化，一般都是變大。以下是筆者自2006年以來對全國部分已建成正在使用中的高層建筑常閉型防火門所進行的調(diào)查，實際的常閉型防火門處于開啟狀態(tài)或不能自行關(guān)閉的數(shù)量，比規(guī)范中規(guī)定的數(shù)量大得多，用實表示，被調(diào)查的城市有南京、無錫、杭州、合肥、重慶、宜賓、成都……等。受篇幅所限，僅將成都市的部分統(tǒng)計數(shù)據(jù)列于表1。

表1 n實統(tǒng)計表

從上表中看出，防火門處于常開的實最小的為防火門總數(shù)的90%，最大為98.9%，因此《標(biāo)準(zhǔn)》3.4.6條按設(shè)計疏散門開啟的樓層數(shù)量1=1～3（《高規(guī)》按同時開啟的層數(shù)“”=2～3）計算得到的加壓送風(fēng)量數(shù)量，只是杯水車薪。

這又是火災(zāi)疏散過程中被煙氣直接熏死的人數(shù)達到總死亡人數(shù)“3/4”的原因。

實數(shù)值如此大原因何在？這是由于：

我國高層建筑的發(fā)展速度太快，是世界各國無法比擬的，管理跟不上。

①對高層建筑物業(yè)管理中消防責(zé)任人員的培訓(xùn)的重視不夠。物業(yè)管理人員對常閉型防火門的部件損壞不及時修復(fù)。

②對入住高層建筑的住戶和服務(wù)人員的消防知識宣傳不到位。

住戶及服務(wù)人員只圖自己一時方便將常閉型防火門推至死點，甚至在防火門下面塞上木塊，木塊使其失去自行關(guān)閉功能。

而出現(xiàn)實際防火門同時開啟的數(shù)量都在防火門總數(shù)的90%以上。已遠遠超出《標(biāo)準(zhǔn)》中N=1～3的范圍，防排煙系統(tǒng)失效是在預(yù)料之中的。

1.3 將加壓送風(fēng)量的理論計算模型壓差法與流速法是否適用于高層建筑的問題，交由火災(zāi)實驗塔樓的測試數(shù)值為判定依據(jù)存在的問題

火災(zāi)的發(fā)展和人員的疏散過程是動態(tài)的，實測時完全模擬這種動態(tài)過程是難以辦到的。

（1）逃生人員從房間經(jīng)內(nèi)走道、合用前室向防煙樓梯間疏散，不斷地將防火門推開，出現(xiàn)防火門2、1同時開啟的層數(shù)“”，研究表明[6]：“”是個概率值，其內(nèi)涵可用三個同時來描述：一個是水平方向的防火門2與1同時開啟的層數(shù)2（類同規(guī)范中指的“1”），另外兩個中的一個是1垂直方向上、下對應(yīng)的1同時開啟的層數(shù)1-1，其余一個是2垂直方向上、下對應(yīng)的2同時開啟的層數(shù)1.2。2、1.11.2數(shù)值的大小與每層的疏散人數(shù)、系統(tǒng)負(fù)擔(dān)層數(shù)、每疏散一人或防火門開關(guān)一次所耗的時間τ、允許疏散時間（300～420s）以及安全保證率的大?。ㄒ话恪?9%）等五個因素有關(guān)。因為實測數(shù)據(jù)時，是難以形成真實的火災(zāi)時同時開啟防火門數(shù)量2、1.1、1.2的動態(tài)條件的，因此，“實測數(shù)據(jù)”是不真實的。

（2）測試時，摸擬防火門1，或防火門2的啟閉，假設(shè)將防火門從0°推到70°的時間為1，防火門從70°-0°關(guān)閉的時間為2，如果防火門在70°停頓的時間為0s，則防火門開關(guān)一次的時間為=1+2，這里存在三種情況：1=2、1>2和1<2，三種情況下防火門加權(quán)平均開度或面積是不同的，如果防火門在70°停頓的時間不是0s，則更為復(fù)雜。實體火災(zāi)實測時，要想模擬火災(zāi)時這種真實的動態(tài)的狀態(tài)是難以辦到的。

（3）實體火災(zāi)試驗的開、關(guān)門方式與真正逃生人員開、關(guān)門是不一致的?！陡邔咏ㄖ翘蓍g正壓送風(fēng)機械排煙技術(shù)研究》課題的研究報告中實體火災(zāi)試驗實測時的開關(guān)門方式，從研究報告P29照片3看出：2#防火門是雙扇，試驗時，是人站在防火門中間左右手同時各推一扇門按要求來、回開與關(guān)的。這與火災(zāi)時逃生人員那種十萬火急心態(tài)，會以最快的速度只推開一扇防火門而迅速逃離是不一樣的。

因此，實測時的條件既難以實現(xiàn)火災(zāi)過程中那些動態(tài)條件。

（4）此外實驗塔樓的設(shè)計和施工方面的問題也會影響測試數(shù)據(jù)真實性的。

1）實驗塔樓的安全出口數(shù)只有一個，不符合《高規(guī)》第6.1.1條規(guī)定。安全疏散規(guī)律會發(fā)生變化。

2）防煙樓梯間底層外門的凈寬不符合《高層》第6.1.9條表6.1.9中的規(guī)定:“首層疏散外門的凈寬按旅館建筑不應(yīng)小于1.20m。而實際只有1.044m，會影響疏散規(guī)律。

3）實驗塔樓各層房間的外門，外窗的氣密性標(biāo)準(zhǔn)較差，既影響起火房間壓力大小，又影響煙氣泄漏量的大小，影響測試數(shù)據(jù)的真實性。塔樓1995年建成，當(dāng)時設(shè)計依據(jù)的外門窗氣密性標(biāo)準(zhǔn)比GB/T7106-2008低得多。早年建成的火災(zāi)實驗塔樓也不可能與時俱進達到現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)。“實測數(shù)據(jù)”本身不過硬，也就沒有條件評價別人。而且壓差法與流速法二者從理論上都超越了空氣流動規(guī)律的底線不適用于高層建筑加壓送風(fēng)量計算，費了很大的篇幅去比較數(shù)字大小已沒有意義。

4）技術(shù)規(guī)范條文的支點是技術(shù)規(guī)律，經(jīng)不起推敲的數(shù)據(jù)要慎用。

①《標(biāo)準(zhǔn)》3.1.2條規(guī)定：“建筑高度大于50m的公共建筑、工業(yè)建筑和建筑高度大于100m的居住建筑，其防煙樓梯間、獨立前室，合用前室、共用前室及消防電梯前室應(yīng)采用機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)”。

3.1.3條規(guī)定：“建筑高度小于50m的公共建筑、工業(yè)建筑和建筑高度小于100m的居住建筑”其防煙樓梯間、獨立前室、合用前室、共用前室及消防電梯前室應(yīng)采用自然通風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)不能設(shè)置自然通風(fēng)系統(tǒng)時，應(yīng)采用機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)”。

②分析：

●避開條文的正確與否以上兩條都提到50m和100m，其來源何在？這里為何將公共建筑定位為50m，居住建筑定位為100m？

查證到《上海規(guī)》[3]第3.1.3條是這樣解釋的?！皩幼〗ㄖ艑挿罒熞蟮睦碛?，是由于居住建筑中居民對建筑物的疏散通道比較熟悉?！笔煜づc不熟悉就導(dǎo)致高度定位相差“50m”。根據(jù)何在？火災(zāi)疏散時都是靠疏散標(biāo)識指引的，而且還存在著居住建筑中老、弱、婦、幼較多，行動不便，動作慢；老人記憶力差，火災(zāi)時易慌亂等因素。而公共建筑中多為身強體壯的人，動作快。這些又該如何“折算”呢?這樣的解釋是難以服眾的?！?/p>

●公共建筑50m又是根據(jù)什么呢？

估計是照抄趙國凌編著的《防樓煙工程》P99中的那段話而來?！案鶕?jù)氣象資料統(tǒng)計，就全國范圍來說，平均的氣象標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速為2.4m/s，與此相應(yīng)采用一面外窗自然排煙的極限高度H；約為50m左右?！边@也許就是50m的來源。以上討論的都是具有一面外窗的著火房間的自然排煙的極限高度，一下就將它導(dǎo)在防煙樓梯間頭上成了名副其實的張冠李戴，因為防煙樓梯間是不存在自然排煙極限高度的。

●50m以下的公共建筑、工業(yè)建筑和100m以下的居住建筑存在自然排煙的安全區(qū)段嗎？

實際上這個安全區(qū)是不存在的。原因如下：

熱壓作用時建筑物防煙樓梯間存在一個壓力為0Pa的中和界，冬季只有中和界以上的壓力為正，能自然排煙，中和界以下的壓力為負(fù)，不能自然排煙；夏季則相反。熱壓作用下，能否自然排煙是以中和界分界的。

風(fēng)壓單獨作用時，只有背風(fēng)面能自然排煙，迎風(fēng)面不能自然排煙，從平面上是以通過外窗中心點的法線左右兩邊對稱的與法線夾角75°分界的，即風(fēng)壓系數(shù)=0，±75°兩條線所夾的>0的平面為迎風(fēng)面；相對應(yīng)的那個面，風(fēng)壓系數(shù)<0，為背風(fēng)面。背風(fēng)面與迎風(fēng)面在平面上是以風(fēng)壓系數(shù)=0分界的。

因為煙氣從著火房間竄出后，經(jīng)過內(nèi)走道、前室冷卻、摻混，溫度下降，缺乏與室外風(fēng)力抗衡的能力，整個建筑的迎風(fēng)面，從下至上都不能自然排煙，因此也不存在50m以下或100m以下能自然排煙的“安全區(qū)”。

當(dāng)風(fēng)壓與熱壓共同作用時，如冬季既有熱壓又有風(fēng)壓時，背風(fēng)面由于風(fēng)壓、熱壓的共同作用，會使防煙樓梯間的中和界位置下移，對自然排煙有利；而迎風(fēng)面則由于風(fēng)壓、熱壓的共同作用，會使防煙樓梯間的中和界位置向上移，對自然排煙不利。但仍然是中和界以上才能自然排煙。夏季則相反。由此可見，《標(biāo)準(zhǔn)》第3.1.3條（《高規(guī)》第8.2.1條）50m或100m以下防煙樓梯間采用自然排煙防煙的“安全區(qū)”是不存在的[9-16]。

1.4 小結(jié)

（1）堵截?zé)煔馊肭值淖罴鸭訅翰课粸榍笆一蚝嫌们笆遥皇欠罒煒翘蓍g。

（2）兩種防煙設(shè)施甄別結(jié)果是自然排煙防煙設(shè)施不靠譜應(yīng)被淘汰，應(yīng)采用只向前室或合用前室機械加壓送風(fēng)防煙設(shè)施，這才符合“以人為本”的防排煙宗旨。

（3）高層建筑加壓送風(fēng)防煙方案應(yīng)由3.4.2條中表3.4.2-1～4以及《高規(guī)》原有的4種排煙方案變?yōu)?種，即只向前室或合用前室部位的機械加壓送風(fēng)防煙方案。

（4）防煙和排煙是緊密相關(guān)、不可分割的一個整體，二者缺一不可。本文針對防煙設(shè)施進行了討論，而對于排煙設(shè)施，《標(biāo)準(zhǔn)》4.1.1條及《高規(guī)》第8.1.2條也是將自然排煙設(shè)施與機械排煙設(shè)施并列，要求前者優(yōu)先采用，起了與防煙設(shè)施同樣的誤導(dǎo)作用。需要排煙的部位有兩處：一處是著火房間，應(yīng)按布局采取相關(guān)措施，另一處是內(nèi)走道，只能采用機械排煙。

（5）《標(biāo)準(zhǔn)》與《高規(guī)》要求優(yōu)先采用可開啟外窗自然排煙防煙設(shè)施，其問題是顯而易見的。一是混淆了著火房間的自然排煙與疏散通道的自然排煙的概念。著火房間高溫?zé)煔獾臒焽栊?yīng)在自然排煙外窗上緣有抵御室外風(fēng)壓的能力，煙氣能從可開啟外窗上排出。而疏散通道的煙氣是經(jīng)過冷卻摻混后的煙氣，其溫度下降不大于180℃，在外窗上緣缺乏與迎面風(fēng)力抗衡的能力，煙氣排不出去，通常文獻中提到的自然排煙都是指著火房間的自然排煙，如文獻[25]中圖3-10-2（a）、（b），文獻[26]中圖13-2，文獻[27]中圖2-16都是如此。只有《高規(guī)》、《建規(guī)》及《標(biāo)準(zhǔn)》將自然排煙防煙設(shè)施設(shè)在疏散通道，甚至設(shè)在防煙樓梯間。二是思維邏輯上的矛盾。為了安全疏散，必須保證樓梯間無煙，顧名思義稱其為防煙樓梯間。在本無煙氣的防煙樓梯間，開設(shè)可開啟外窗自然排煙，煙從何處來?這是自相矛盾的表述。后來《標(biāo)準(zhǔn)》改為“自然通風(fēng)”都是不靠譜的。

要特別提到的是，《高規(guī)》在自然排煙章節(jié)提出的一些措施和一些圖示是不可靠的[11-17]：

①《高規(guī)》第8.1.1條和8.1.2條條文說明中指出：“利用建筑的陽臺、凹廊或在外墻上設(shè)置便于開啟的外窗或排煙窗進行無組織的自然排煙，如圖17（a）～（d）”。這些圖示認(rèn)為煙氣到達前室、陽臺、凹廊就相當(dāng)于到達了室外，沒有考慮到火災(zāi)發(fā)生在防煙樓梯間中和界負(fù)壓區(qū)時對煙氣的吸引作用，煙氣會進入防煙樓梯間。

圖（a），（b）中，當(dāng)室外風(fēng)向處于防煙樓梯間外窗的背風(fēng)面、火災(zāi)發(fā)生在防煙樓梯間的中和界以下的負(fù)壓區(qū)時，從內(nèi)走道進入前室的煙氣會由中和界以下的負(fù)壓區(qū)吸入防煙樓梯間，造成防煙樓梯間有煙；風(fēng)向位于迎風(fēng)面時更嚴(yán)重。

圖（c）中，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在防煙樓梯間中和界以下的負(fù)壓區(qū)時，煙氣從走道進入凹廊，無論是無風(fēng)還是風(fēng)向正對凹廊的迎風(fēng)面，到達凹廊的煙氣都會由中和界以下的負(fù)壓區(qū)吸入防煙樓梯間。

圖（d）中，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在防煙樓梯間中和界以下的負(fù)壓區(qū)時，無論是室外無風(fēng)還是風(fēng)向正對陽臺的迎風(fēng)面，到達陽臺的煙氣都會由中和界以下的負(fù)壓區(qū)吸入防煙樓梯間。

②《高規(guī)》第8.2.3條的條文說明指出：“....從自然排煙的煙氣流動的理論分析，當(dāng)前室利用敞開的陽臺凹廊或前室內(nèi)有兩個不同朝向有可開啟的外窗時，其排煙效果受風(fēng)力、風(fēng)向、熱壓的因素影響較小，能達到排煙的目的。因此本條規(guī)定，前室如利用陽臺、凹廊或前室內(nèi)有不同朝向的可開啟外窗自然排煙時（如《高規(guī)》P194圖18（a）、（b）），該樓梯間可不設(shè)防煙設(shè)施。”

這兩個圖示都認(rèn)為煙氣到達有多個朝向外窗的合用前室后，煙氣就可從外窗排出，但沒有考慮到火災(zāi)發(fā)生在防煙樓梯間中和界以下負(fù)壓區(qū)時，負(fù)壓區(qū)的吸力會將已到達合用前室的煙氣吸入防煙樓梯間。因此圖18（a）、（b）也是不安全的。

2 機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)劃分存在的問題

2.1 系統(tǒng)劃分

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》3.4.2條表3.4.2-1至表3.4.2-4共劃分為4種防煙方案（與《高規(guī)》的劃分方式相同，但加壓送風(fēng)量大得多，最大的為《高規(guī)》的2.4倍，最小的1.13倍）。

表2 《標(biāo)準(zhǔn)》與《高規(guī)》防煙方案對照表

注：換一個人編寫只是編號更換一下，突出編寫人。

2.2 分析

四種機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)方案都是不妥當(dāng)?shù)摹?/p>

（1）所有向防煙樓梯間的加壓送風(fēng)都是屬加壓部位不當(dāng)，如表3.4.2-3、表3.4.2-4（與《高規(guī)》8.3.2條對應(yīng)的表8.3.2-1、8.3.2-2），因防煙樓梯間是個氣密性極差，四通八達的高聳空間，火災(zāi)疏散過程中首層直接對外的疏散外門M底基本處于常開狀態(tài)，還有通向屋面層的M頂開啟的頻率也不小。向這里加壓絕大部分加壓空氣，成為無效氣流從這里漏失；此外，向這里加壓激活了同時開啟門數(shù)量“”（現(xiàn)行《標(biāo)準(zhǔn)》叫1）。

因為現(xiàn)行加壓送風(fēng)量計算是受1“()”制約的，對加壓送風(fēng)量不利。

圖1 前室不送風(fēng)，封閉樓梯間、防煙樓梯間加壓送風(fēng)

圖2 防煙樓梯間及合用前室分別加壓送風(fēng)

如表3.4.2-3，見圖1；也包括表3.4.2-4，見圖2。而且分別加壓屬多點送風(fēng)，空氣流向是不確定的，只有用流體網(wǎng)絡(luò)分析，才能確定氣流流向，分別加壓的目的，是想提高其可靠性，起到雙保險的作用，實際上，從可靠性框圖分析，兩個系統(tǒng)是一種相互依存的關(guān)系，它的總可靠度是兩個系統(tǒng)可靠度的乘積，其總的可靠度不是提高而是降低，事與愿違。由此可見只向防煙樓梯間加壓和分別加壓都是不妥當(dāng)?shù)摹?/p>

（2）表3.4.2-2樓梯間自然通風(fēng)，獨立前室、合用前室加壓送風(fēng)量的計算風(fēng)量（類同《高規(guī)》第8.3.2條中的表8.3.2-4防煙方案）見圖3存在的問題，此防煙方案按《標(biāo)準(zhǔn)》3.2.1條規(guī)定。

圖3 樓梯間自然通風(fēng)，獨立前室、合用前室加壓送風(fēng)

“采用自然通風(fēng)方式的封閉樓梯間、防煙樓梯間、應(yīng)在最高部位設(shè)置面積不小于1.0m2的可開啟外窗或開口；當(dāng)建筑高度大于10m時，尚應(yīng)在樓梯間的外墻上每5層內(nèi)設(shè)置總面積不小于2.0m2可開啟外窗或開口，且布置間隔不大于3層?！?/p>

此方案一目了然，向前室加壓送風(fēng)，氣流會分為兩路，一路通過前室與內(nèi)走道之間的防火門1用于抵御煙氣入侵——為有效氣流。另一路通過前室與防煙樓梯間之間的防火門2向防煙樓梯間流動，絕大部分流向室外成為無效氣流，現(xiàn)在你增大防煙樓梯間直接對外的流通面積（按15層計算，開啟面積為0.4m2/層×15層=6.0m2，加上最高部位的1.0m2，共計為7.0m2）顯然增大了無效氣流的流通面積，使無效氣流泄漏量增大，一看就知道是不合理的，是明顯的低級錯誤。

（3）表3.4.2-1消防電梯前室加壓送風(fēng)（即《高規(guī)》第8.3.2條中的表8.3.2-3防煙方案）存在的問題見圖4。

圖4 消防電梯前室加壓送風(fēng)

根據(jù)3.4.2條規(guī)定：表3.4.2-1消防電梯前室加壓送風(fēng)量的計算風(fēng)量。

表 3 消防電梯前室加壓送風(fēng)的計算風(fēng)量

1）《標(biāo)準(zhǔn)》中表3.4.2-1消防電梯獨用前室不是疏散通道，只是供消防隊員運送消防器材和火災(zāi)過程中的傷病員用的，只有一個防火門，只在火災(zāi)層（或下一層、上一層）和地面層停靠，而且上下各層都是不連通的，與防煙樓梯間風(fēng)量計算中同時開啟門數(shù)量“1”無關(guān)（或《高規(guī)》的“”無關(guān)），也與系統(tǒng)負(fù)擔(dān)高度（m）無關(guān)。

2）即使采用《標(biāo)準(zhǔn)》中的機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，由于前室空氣泄漏面積小，加壓送風(fēng)系統(tǒng)一啟動，必然超壓，因此表3.4.2-1是不能使用的。

因為只要加壓送風(fēng)系統(tǒng)一啟動，前室內(nèi)的泄流面積太小，前室內(nèi)產(chǎn)生的正壓力為P升高，門就推不開。見圖4，作如下計算以資佐證。

①假設(shè)：

●系統(tǒng)負(fù)擔(dān)高度=50m（按16層計）按表3.4.2-1加壓送風(fēng)量L=36900m3/h。

●防火門為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，即1.6m×2.0m=3.2m2雙扇門，開啟時：

A=3.2m2-，關(guān)閉時門縫A=（1.6×2+20×3）×0.003=9.2×0.003=0.0276m2。

●電梯門縫為0.06m2，與電梯豎并排氣孔0.1m2串聯(lián)后的當(dāng)量流通面積A門=0.051449575m2。

●總泄漏面積=A+A門=0.079049575m2。

②前室內(nèi)的正壓力ΔP按下式計算：

L=0.827··ΔP1/2·3600

ΔP=(L/0.827A·3600)2=(36900/0.827×0.079049575×3600)2=24583Pa

③推開0.8m×2.0m一扇門的推力：

×(0.8-0.06)=ΔP×0.8×2.0×0.8/2+25

=(ΔP×0.8×2.0×0.8/2+25)/(0.8-0.06)= 21294N=2173kg力

顯然不可能將防火門推開的，方案是不可行的。

圖5 前室內(nèi)產(chǎn)生的正壓力PQ

3 排煙系統(tǒng)劃分存在的問題

為了節(jié)省篇幅，這里省略規(guī)范的提法。只談分析得到的正面的結(jié)論。

需要排煙的部位只有兩處：一處是內(nèi)走道或回廊，另一處是需要排煙的著火房間。

3.1 內(nèi)走道

內(nèi)走道不能采用可開啟外窗自然排煙。

（1）因為竄入內(nèi)走道的煙氣溫度是經(jīng)過冷卻摻混后≯180℃的低溫?zé)煔?，在可開啟外窗上緣無法與外窗迎面風(fēng)力相抗衡，煙氣是排不出去的。

（2）即使在室外風(fēng)速很小的地區(qū)，或者具有多個朝向可開啟外窗的條件下，煙氣能排得出去，但因為內(nèi)走道屬有限空間，竄入內(nèi)走道的煙氣會產(chǎn)生背壓，使加壓空氣通過前室與內(nèi)走道之間的防火門1，抵御煙氣入侵的氣流【L1=（0.7～1.2m/s）×A1】難以通過，而且由于火災(zāi)過程中的煙氣壓力、溫度、煙氣量、煙氣成分等等都是變化的、動態(tài)的，使通過防火門1的加壓空氣量L1，也是動態(tài)的、無法計算的量，使現(xiàn)行加壓送風(fēng)量的計算方法無法應(yīng)對，即使新的“當(dāng)量流通面積流量分配法”都無能為力，從謀略的角度只能選擇機械排煙法。

3.2 需要排煙的房間應(yīng)按房間的布局條件分別采用排煙設(shè)施

（1）對具有一面外墻的房間，在該地點自然排煙極限高度H以下的房間，可采用自然排煙，H高度以上只能采用機械排煙；

（2）對具有多個朝向可開啟外窗的房間，自然排煙的高度不受限制[5]；

（3）對沒有外墻的房間只能采用機械排煙。

4 加壓送風(fēng)量計算方法的問題

4.1 規(guī)范的發(fā)展變化過程

《高規(guī)》、《建規(guī)》規(guī)定：加壓送風(fēng)量的計算值取壓差法與流速法二者中之大值，再與風(fēng)量控制表比較取二者中之大值。

分析：

（1）除了壓差法違背了氣流串聯(lián)流動規(guī)律，流速法違背了氣流連續(xù)性流動規(guī)律外；

（2）將開門工況與關(guān)門工況視為獨立存在的工況的理念問題。

因為火災(zāi)疏散過程中總有一部分防火門是開啟，另一部分防火門是關(guān)門的，由同時開啟門數(shù)量“”的定義就可明白。

《上海規(guī)》、《標(biāo)準(zhǔn)》等確認(rèn)火災(zāi)疏散過程中總有一部分防火門開啟另一部分防火門是關(guān)閉的，是向前邁進了一步，但對加壓送風(fēng)量的計算，仍未跳出壓差法與流速法的誤區(qū)以及最佳加壓部位選擇的誤區(qū)。

對防煙樓梯間的加壓送風(fēng)量L是取壓差法L與流速法L計算風(fēng)量之和。

L=L+L（1）

對前室的加壓送風(fēng)量L取流速法L與未開啟的常閉送風(fēng)閥的漏風(fēng)總量3（m3/s）之和。

L=L+L3（2）

式中，L與L為壓差法與流速法的表達式見《高規(guī)》GB50045-95（2005P198或（5）、（6））解釋

從略，3為關(guān)閉風(fēng)口漏風(fēng)量，m3/s。

30.083A·3（3）

式（3）見《上海規(guī)》P20（5.1.1-4）；

式中，0.083為閥門單位面積的漏風(fēng)量，m3/s，m3；A為每個送風(fēng)閥門總面積，m2；3為漏風(fēng)閥門的數(shù)量（應(yīng)取前室系統(tǒng)負(fù)擔(dān)層數(shù)—1筆者注）。

分析問題在于：

（1）防煙系統(tǒng)劃分不妥當(dāng)

這里是既向防煙樓梯間加壓又向前室加壓，很顯然是加壓部位不合理，抵御煙氣入侵防煙樓梯間的最佳加壓部位，是前室或合用前室，也只需在前室或合用前室這一處加壓送風(fēng)。這里又增加了一處向防煙樓梯間加壓送風(fēng)，想起到雙保險的效果，實則事與愿違！從網(wǎng)絡(luò)圖上一看就明白屬多點送風(fēng)，從這兩個點送入的風(fēng)量其流向是不確定的，只能通過流體網(wǎng)絡(luò)分析才能確定。研究表明[15]：火災(zāi)疏散過程中，分別加壓的加壓氣流，除了送入防煙樓梯間的加壓空氣全部從防煙樓梯直接對外的無效氣流通道漏失外，送入前室或合用前室中的一部分加壓空氣也通過防煙樓梯間的無效氣流通道流至室外。規(guī)范中所謂的防煙樓梯間的壓力大于前室或合用前室，是一種違背氣流流動規(guī)律的臆想！

（2）將不適用于高層建筑加壓送風(fēng)量計算的壓差法與流速法搬上了計算式。

因壓差法只適用于簡單的直流式系統(tǒng)，用于極為復(fù)雜的高層建筑加壓送風(fēng)系統(tǒng)違背了串聯(lián)氣流流動的基本規(guī)律。流速流法違背了氣流連續(xù)性流動基本規(guī)律。1、2同時開啟“”層只能說明能通至內(nèi)走道，內(nèi)走道不是室外無限空間·是不可能連續(xù)流動的。

（3）拋開壓差法與流速法宏觀上不適用于高層建筑加壓送風(fēng)量計算之外，從微觀上兩種方法中的參數(shù)都是無法確定的。

因為火災(zāi)疏散過程中是一部分防火門開啟，另一部分防火門關(guān)閉，這時壓差法中的壓力差Δ、關(guān)閉的門縫面積是無法確定的。同樣流速法中的同時開啟的門的數(shù)量“”是多少？《標(biāo)準(zhǔn)》中1是多少？還是按幾十年前老一套<20層時，取“”=2，≥20層時，取“”=3（《標(biāo)準(zhǔn)》中11～3）那只能是自欺欺人。即使防火門1、2同時開啟“”層，1層氣流只能通至內(nèi)走道，內(nèi)走道不是室外無限空間，從內(nèi)走道到達室外無限空間，氣流通路的流通面積如何計算都是無法解決的。只能以新的計算方法取而代之。

為此，根據(jù)流體力學(xué)理論提出了“當(dāng)量流通面積流量分配法”。

因為任一并聯(lián)氣流流路上當(dāng)量流通面積計算的流速V（m/s）是相等的，V=（m/s），故任一并聯(lián)通路的流量L=A·（m3/s），式中，A為某路并聯(lián)氣流的當(dāng)量流通面積（m2）。

當(dāng)量流通面積A的計算：

①對并聯(lián)氣流必須按照流體力學(xué)中并聯(lián)氣流面積的公式計算。

并聯(lián)氣流的總面積A為所有各并聯(lián)氣流分部面積a+a......a之和。

②對串聯(lián)氣流a+a......a的當(dāng)量流通面積A。

4.2 范例計算

運用新的“當(dāng)量流通面積流量分配法”并采用多項謀略舉措，對即使所有防火門都同時開啟，都能確保安全疏散，用此范例，以資佐證。

（1）假設(shè)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)層數(shù)為32層，只向前室或合用前室加壓送風(fēng)內(nèi)走道設(shè)機械排煙系統(tǒng)，排煙風(fēng)量L=L1K+煙氣max。

以內(nèi)走道壓力P=0Pa為控制點控制L。

按同時開啟門數(shù)量“”=100%，計算網(wǎng)絡(luò)圖如圖6所示。

圖6 計算網(wǎng)絡(luò)圖

Fig.6 Network diagram

符號：為防煙樓梯間；非為非著火層前室；火為著火層前室；非為非著火層內(nèi)走道；火為著火房間；非為非著火房間；1為前室加壓送風(fēng)機；1為排煙風(fēng)機。

范例著火房間為旅館客房，尺寸為6.9m×3.9m，其排出的煙氣量按6h-1計。

煙氣量煙max=3.9m×6.9m×60m3/(h·m2) =1615m3/h=0.449m3/s

設(shè)A1=A2=M底=M頂。按四種規(guī)格的防火門計算：

1.6m×2.0m=3.2m2

1.2m×2.0m=2.4m2

1.0m×2.0m=2.0m2

0.8m×2.0m=1.6m2

（2）對四種規(guī)格防火門的氣流流路按“當(dāng)量流通面積流量分配法”的計算數(shù)據(jù)以及風(fēng)量計算結(jié)果均列于表4。

表4 氣流流路及風(fēng)量計算表

注：①表4中L1為前室加壓送風(fēng)機風(fēng)量未包括前室加壓送風(fēng)系統(tǒng)31個關(guān)閉風(fēng)口的漏風(fēng)量；

②表4中內(nèi)走道排煙風(fēng)機1的風(fēng)量也未包括排煙系統(tǒng)31個關(guān)閉風(fēng)口的漏風(fēng)量。

（3）小結(jié)

從表4中看出隨防火門面積的減少，前室加壓送風(fēng)系統(tǒng)L1的風(fēng)量和內(nèi)走道排煙系統(tǒng)L的風(fēng)量相應(yīng)減小，見表5。

表5 隨防火門面積的減少，各量的變化表

從表5中數(shù)據(jù)看出，前室加壓送風(fēng)量L1，和內(nèi)走道排煙L都隨防火門面積的減少而減少；L1減少的速度更快，從經(jīng)濟性角度應(yīng)盡量縮小防火門的尺寸。

上表的數(shù)據(jù)是按最不利情況下即所有常閉型防火門100%都開啟算得的，是絕對安全的。是采取各種謀略措施和全新的加壓送風(fēng)量計算方法等的成果。

本文對西南交通大學(xué)謝永亮老師的協(xié)作表示感謝。

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Analysis of the Technical Standards for Building Smoke Control Systems and Specifications

Liu Chaoxian

( China Southwest Architectural Design and Research Institute Co., Ltd, Chengdu, 610041 )

According to the fire statistics provided by the third chapter of "building fire design", volume 3 of the fire protection handbook of China, edited by guo tienan, ministry of public security of the People's Republic of China, "the number of people directly fumigated by smoke in a fire is 3/4 of the total number of deaths in a fire. It shows that the implementation of smoke control design specifications still cannot guarantee the safe evacuation in fire. This is consistent with the author's 40 years of theoretical research on smoke control and exhaust. The new and old specifications are analyzed accordingly.

simultaneously open the number of doors1(‘’); activation; moderation; equivalence method; strategy

TU834

A

劉朝賢（1934.1-），男，大學(xué)，教授級高級工程師，碩士生導(dǎo)師，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家

2018-09-01

1671-6612（2018）05-483-11