1、建筑加壓送風系統的探討摘要：本文綜合國內對建筑防煙樓梯間及前室（合用前室）加壓送風系統影響因素的研究，提出個人看法。對機械加壓送風原理、建筑的加壓送風方式、送風口類型的選擇、火災時開啟門的數量等影響因素進行分析與探討，最終得出一個較為全面合理的加壓送風系統的設計方案。關鍵詞：加壓送風方式；送風口類型；開啟們的數量0 引言在防排煙設計中，對防煙樓梯間及前室（合用前室）進行機械加壓送風，已被國內外暖通工程技術人員廣泛采用。機械加壓送風系統是指利用機械送風在疏散通道等人員疏散路線送入足夠的新鮮空氣，形成壓力高出其他部位的安全區域，為建筑物發生火災時提供不受煙氣侵擾的疏散路線和避難場所。為此，風機的送
2、風量需要滿足以下兩個條件：在發生火災時，若加壓部位的門處于關閉狀態，則加壓送風部位能與著火部位保持一定的壓力差；若加壓部位的門處于打開狀態，則加壓送風能在加壓部位的門洞斷面處形成足夠大的氣流速度，以有效地阻止煙氣的侵入。但由于此技術的影響因素多而復雜，且伴隨著不確定性，因而被業內人士廣泛討論，并存在著多種意見和建議。一般來說，建筑的加壓送風方式、送風口的類型選擇、建筑中開啟門的樓層數量均對建筑的加壓送風效果有著顯著的影響。通過近幾年對這一問題的學習與思考，綜合各種觀點與意見，提出個人的看法。1 加壓送風的方式針對建筑的類型、內部構造、外部環境以及經濟情況的不同，設計的加壓送風系統的加壓方式多種
3、多樣。因加壓方式的不同，送風的位置和要求也就不同，各層的加壓氣流通路也就各有所異。因此加壓送風方式的選擇，關系到整棟建筑的防煙效果的好壞。我國建筑設計防火規范（GB500162006）（以下簡稱建規）和高層民用建筑設計防火規范（GB5004595）（以下簡稱高規）中均給出了三種加壓送風方式，即：前室不送風，僅對防煙樓梯間加壓送風；防煙樓梯間及其前室分別加壓送風；防煙樓梯間采用自然排煙，僅對前室或合用前室加壓送風1-2。1.1防煙樓梯間及其前室分別加壓送風從建規和高規中所給出的三種加壓送風方式的組合形式上看，對防煙樓梯間和前室分別加壓送風的效果無疑是最好的。在樓梯間加壓送風的基礎上，對前室加壓，
4、等于在通向樓梯間的通道處又加了一道保險。同時這種方式將樓梯間防煙與前室防煙分開，在某種程度上減少了樓梯間和建筑物之間的開門時的聯系機會，即減少了開關門對建筑防煙效果的影響。如圖1所示，這種加壓送風方式在樓梯間和前室分別采用兩套獨立的送風系統，能夠較好地控制壓力的波動。當打開某層樓梯間的疏散門（也稱“一道門”）或前室的疏散門（也稱“二道門”）時，樓梯間和前室的壓力不會突然降低，并且把開門對增壓的不利影響主要限制在著火層，防煙的可靠性較高。同時這種加壓方式的加壓豎井的設計也可采用多種形式。可以是每個加壓系統獨用一個豎井，也可以兩個系統共用一個豎井，甚至可以利用電梯豎井作為加壓風道。雖然這種送風方式
5、防煙效果最較好，但是它的設計較為復雜，造價也較高。且對防煙樓梯間和前室分別加壓送風的送風方式不確定因素較多，系統硬件（系統組成部分）的聯動之間的可靠性與其他方式相比較低。具體理論分析詳見劉朝賢教授對三種加壓送風方式的可靠度進行的計算分析3-4。1.2僅對合用前室加壓送風僅對前室加壓是利用專用的豎井將空氣送入各層樓梯間的前室，而各層前室內的送風口均通過某種信號控制啟閉，如圖2所示。這樣管理人員可以僅對著火層及其相關層的前室加壓送風，而不影響其他樓層，從而大大提高風機的工作效率。但前室的空氣向樓梯間和走廊兩個方向流動，送風壓力較高，前室內的壓力變化也較大，樓梯間與其他樓層的防煙效果無法保證，因而在
6、火災中對煙氣的控制能力也較差。故僅對合用前室進行加壓送風在三種機械加壓送風方式中防煙效果最不理想，一般在樓梯間滿足自然排煙條件，而前室不滿足自然排煙條件時，才采用僅對樓梯間前室的加壓送風方式。應當注意的是，由于每個前室都是相對獨立的，在加壓送風過程中，如果正壓值過大，應當在前室設立泄壓裝置，以防止超壓現象，影響人員的疏散。1.3僅對樓梯間加壓送風僅對樓梯間加壓送風的方式是用風機將空氣送入樓梯井，氣流通過樓梯間與前室之間的門進入前室，進而在一道門處將煙氣擋住，如圖3所示。這種設計將整個樓梯井當作送風豎井，修建最容易，造價也相對較低。但也有人對這種方式的防煙效果提出質疑，認為僅對樓梯間加壓送風所需
7、的送風量較大。另外，由于空氣必須先通過一道門才能進入前室，因此一道門的通暢程度及前室的大小都對前室的壓力有重要影響。對此，高甫生教授對一座32層的綜合性建筑進行實體的加壓送風實驗，實驗分別對僅對樓梯間加壓送風和樓梯間與前室分別加壓送風兩種方式做了測試。實驗證實了當防煙樓梯間連接前室時，只要防煙樓梯間的加壓送風量適當，也可滿足前室的正壓值要求。并且高教授將風量調低至28450 m3/h時，發現樓梯間與前室的壓差、前室與走廊的壓差以及樓梯間與走廊之間的壓差均在規范要求范圍內5（壓差值如表1所示）。說明僅對樓梯間加壓送風時，建筑防煙所需的加壓送風量要小于規范規定的35000m3/h。因此從加壓送風系
8、統的軟、硬件的可靠度綜合來看，在一般建筑中采用僅對樓梯間加壓送風的方式更為合理。一方面避免了聯動過多而帶來一個部件失靈造成整個系統失效的危險，另一方面也能較好的保證加壓送風的防煙效果。但僅對樓梯間加壓這種方式的防煙有效性并不是一定的。朱耀杰通過FDS數值模擬發現：當僅對樓梯間加壓，而其前室為合用前室時，雖然樓梯間中沒有煙氣或者只有少量煙氣，但是會使煙氣進入電梯井，不利其它樓層人員的疏散6。因此，對于非合用前室情況，僅對樓梯間加壓送風的方式相對于樓梯間和前室分別加壓的方式，不確定因素少，且設計條件成熟，造價低，應當優先考慮。而在有合用前室的建筑中，不宜采用僅對防煙樓梯間加壓，而應采用對防煙樓梯間
9、與合用前室分別加壓的加壓方式。2 送風口類型的選擇加壓送風口的類型一般分為兩種，常開型風口系統和常閉型風口系統。常見的常開型風口系統有自垂式百葉風口和常開式百葉風口兩種。防煙樓梯間為保證其加壓的均勻性，均采用常開型風口系統，且采用自垂式風口類型居多，一般不建議使用常開式百葉風口（防止氣流倒灌）。特別在北方供暖區，一般采用自垂式風口，以防止冬季煙囪效應，造成建筑冷風滲透量過大。常閉型風口一般為電控式，且能手動打開，多用于樓梯間的前室和合用前室。目前，前室的風口選型存在較大爭議。有人認為，前室加壓送風的目的是防止煙氣進入前室，對于未發生火災的樓層，前室沒有必要加壓送風，應采用常閉型風口。也有人認為
10、，常閉型風口運行時，若前室風口開啟而前室的門未開啟，會引起前室的超壓，不利于疏散。且常閉型風口電氣控制步驟多，對日常管理維護要求高，可靠性較低。再者常閉型風口一般都有一定規格要求，電動執行機構部分也要占據一部分尺寸，因此在土建留洞上常受到限制。而采用常開型風口時，當樓梯間與前室的防火門全部關閉時，前室的送風量將均勻地分配在每一層。當打開樓梯間及前室門時，開門前室的壓力會迅速下降，樓梯間的送風量將流入開門前室。隨著開門層數的增加，樓梯間的送風量將逐漸分散開，形成開門層數對風量的再分配。筆者認為，常開型送風口是不建議使用的。首先，常開型風口在火災時對所有樓層均送風，會導致著火層前室的升壓有延遲。其
11、次，若選擇常開型風口，為確保著火層及其上下相鄰層前室所需的加壓送風量，加壓送風機的計算風量將會很大，送風豎井也會加大。而按照火災時開門層數來選擇風機，雖然可減少送風量，但當前室及樓梯間的門開啟時，前室壓力將迅速下降，這就不能保證門洞的最小風速要求了。再次，劉朝賢教授通過對前室常開型風口的風量研究計算，認為前室風口全開時，各個風口的風量分配是極不均勻的7，而并不是通常所認為的“前室的送風量將均勻地分配在每一層”。此外應當注意的是，若使用常閉型風口，當開啟著火層的疏散門時，會對著火層前室的風量形成再分配，在二道門處會形成較大的門洞風速。這樣雖然可以阻止逆流的煙氣，卻有可能給著火層供給氧氣，促進燃燒
12、，給人員疏散和消防救援帶來更大的危險性。綜上所述，從安全的角度出發，前室的送風口還是選擇常閉型較為妥當。當然，前室風口類型的選擇，要針對具體情況，不能盲目設計安裝。對于一般的民用住宅等普通建筑物，層數不高，在樓梯間與前室均加壓送風的情況下，考慮到維護力度不足，及對疏散安全的考慮，前室可以設計成常開型風口。但在施工時，應當合理設計送風豎井，并進過計算選擇合適的風機。其他情況，由于煙氣的高速流動性，考慮到對著火層的及時加壓保護，還是應當選用常閉型風口（若是極為重要的樓層，也可采用僅對此樓層前室加壓的防煙方式8）；并根據實際情況，考慮在前室設置泄壓裝置，并進行日常的檢查與維護。3 火災中開啟門的數量
13、開啟門的數量是影響加壓送風效果的一個重要因素，也是機械加壓送風系統在設計計算時的一個重要參數。在用流速法計算風量時，就需要用到火災時建筑中同時開啟門的數量這一參數。我國高規在條文解釋中建議，同時開啟門的數量n：在20層以下時取2；20層以上時取32。然而這種說法并不準確。由于是根據開啟著火層疏散通道時所保持門洞處的風速進行計算，故此層的疏散門均應開啟。因此不能稱為同時開啟門的數量，而應改為同時開啟疏散門樓層的數量，因為開啟門的數量包括同一層門的數量與在不同層門的數量。此外，一般在計算中，同時開啟疏散門的層數被理解為著火層及其上層或上、下層同時開啟也是不準確的。火災時，防火門的開關是動態的，可能
14、出現在有人員疏散的任意一層，門的開關也發生在任意瞬間。應此n的取值應當與各層的疏散人數、防煙系統的負擔層數、防火門的疏散特性、疏散一個人所需的平均時間、門的開度、門從推開到自動關閉的時間、允許疏散時間、系統的保證率等諸多因素有關9-11。且規范中擴大了n的范圍。由于消防電梯前室的開門數以及不加壓的前室的開門數，對建筑內的氣流通路影響不大，故均不在n的取值范圍內。所以，在n的取值上不能盲目的套用規范，計算時要理解n的意義，從而根據實際情況確定n的取值。火災發生時，由于要疏散人群，各層走道與前室的門（即所說的二道門）和前室與樓梯間之間的門（即一道門）都有可能被逃生人員打開。當門被開啟時，就會在建筑
15、內形成新的氣流通路，影響各層的加壓送風量，從而影響防煙的效果。因此從本質上來說，建筑樓層中門的啟閉，就是加壓送風時，氣流通路的改變。對此，在送風量的計算中，我們可以將開啟門的數量n，理解為建筑中的氣流通路數N。故設計時要根據氣流通路數N來進行設計計算。4 結束語綜合上述觀點，在設計建筑的加壓送風系統時，要徹底的理解了防煙的機理，在了解實際建筑環境情況后進行設計。設計時要注意加壓防煙方式的選擇，送風口的選型，及風機的選型等。切不可盲目地套用規范，而造成防煙的失效與不必要的損失浪費。參考文獻1 建筑設計防火規范（GB50016-2006）.中國計劃出版社.2 高層民用建筑設計防火規范（2005年版
16、）（GB50045-95）.中國計劃出版社.3劉朝賢.防煙樓梯間及其前室（包括合用前室）兩種加壓防煙方案的可靠性探討J. 四川制冷， 1998（1）：1-6.4劉朝賢.高層建筑加壓送風防煙系統軟_硬件部分可靠性分析J. 暖通空調，2004（11）：74-80.5高甫生，王硯玲，邱旭東.高層建筑加壓送風系統的試驗研究J.暖通空調.2003， 33（4）：31-356朱耀杰.高層建筑樓梯間及電梯井火災煙氣運動與控制數值模擬D.太原理工大學碩士論文，2010.7劉朝賢，徐亞娟. 高層建筑前室加壓送風口全開時風量分配的研究J. 制冷與空調， 2002（1）：5-10.8 劉朝賢.防煙樓梯間及其前室（包括合用前室）只對著火層前室加壓防煙的探討J.制冷與空調（四川）.1998，（03）：1-49劉朝賢. 防煙樓梯間及其前室加壓防煙系統火災疏散時開啟門數量的探討J. 制冷與空調（四川）. 1998， （02）：6-1010劉朝賢. 四種加壓防煙方案氣流通路數與防火門門洞處氣流速度J. 制冷與空調（四川）. 1999， （03）：1-811劉朝賢.對加壓送風防煙中同時開啟門數量的理解與分析J.暖通空調.2008，38（2）：70-74.：陳汪海濤，男，安徽合肥人，*年11月出生，現為中國人民武裝警察部隊學院防火工程專業工程碩士。主要研究領域為建筑防排煙工程。
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