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正壓送風(fēng)量計(jì)算的管理論文
摘要：本文在高層民用建筑的防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的正壓送風(fēng)量計(jì)算中引入最小余壓慨念，并對(duì)幾種狀況的正壓送風(fēng)量進(jìn)行了計(jì)算和討論。論述了正壓送風(fēng)量受門(mén)、送風(fēng)口的開(kāi)啟狀況的影響外，還受前室電梯數(shù)量、門(mén)縫寬度、門(mén)洞的風(fēng)速等諸因素影響，因此必須對(duì)正壓送風(fēng)量進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算。
關(guān)鍵字：正壓送風(fēng)消防電梯前室防煙樓梯間
1、問(wèn)題提出
1.1《高規(guī)》[1]第8.3.2條“高層建筑的防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯前室的機(jī)械加壓送風(fēng)量應(yīng)由計(jì)算確定，或按表8.3.2-1至表8.3.2-4的規(guī)定確定。當(dāng)計(jì)算和本表不一致時(shí)，應(yīng)按兩者中較大值確定。”該條條文說(shuō)明明確指出“采用機(jī)械加壓送風(fēng)時(shí)，由于建筑有各種不同條件，如開(kāi)門(mén)數(shù)量、風(fēng)速不同，滿足機(jī)械加壓送風(fēng)條件亦不同，宜首先進(jìn)行計(jì)算，但計(jì)算的加壓送風(fēng)量不能小于本規(guī)范表8.3.2-1～8.3.2-4的要求。”因是“宜”首先進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)在大部分設(shè)計(jì)人員為避免繁雜的計(jì)算，在機(jī)械加壓送風(fēng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)正壓送風(fēng)）設(shè)計(jì)時(shí)不是首先進(jìn)行計(jì)算，而是直接套用《高規(guī)》表8.3.2-1至表8.3.2-4的規(guī)定值，結(jié)果使許多工程的正壓送風(fēng)量偏小。
1.2選用不同送風(fēng)量計(jì)算公式所引起的誤差
1.2.1《高規(guī)》在門(mén)縫漏風(fēng)量計(jì)算時(shí)選用壓差法計(jì)算公式：
L=0.827×A×ΔP1/2×1.25=1.03375×A×ΔP1/2（1）
式中L—正壓漏風(fēng)量，m3/s；0.827—漏風(fēng)系數(shù)；A—總有效漏風(fēng)面積，m2；ΔP—壓力差，Pa；1.25—不嚴(yán)密處附加系數(shù)。
《高規(guī)》在通過(guò)門(mén)洞風(fēng)量計(jì)算時(shí)選用流速法計(jì)算公式：
Q=F×W×m（2）
式中Q—正壓風(fēng)量，m3/s；W—門(mén)洞斷面風(fēng)速，m/s；F—每檔開(kāi)啟門(mén)的幾何斷面積，m2；m—同時(shí)開(kāi)啟門(mén)的數(shù)量。
1.2.2文獻(xiàn)[2]在門(mén)縫漏風(fēng)量計(jì)算時(shí)選用計(jì)算公式：
L''=α''×A×（2×ΔP/ρ）1/2
=0.6×A×（2×ΔP/1.2）1/2=0.7746×A×ΔP1/2（3）
式中L''—文獻(xiàn)[2]的正壓漏風(fēng)量；α''—流量系數(shù)，一般取α''=0.6～0.7；ρ—?dú)怏w密度，1.2kg/m3；其它符號(hào)同前。
文獻(xiàn)[2]在通過(guò)單個(gè)門(mén)洞風(fēng)量計(jì)算時(shí)選用計(jì)算公式：
Q''=F''×W
式中對(duì)雙扇門(mén)，同時(shí)開(kāi)門(mén)的樓層數(shù)或并列的門(mén)數(shù)≥2時(shí)F''=0.5×門(mén)寬×門(mén)高。
因此對(duì)文獻(xiàn)[2]來(lái)講，大多數(shù)狀況下：
Q''=0.5×F×W×m（4）
式中Q''—文獻(xiàn)[2]的正壓送風(fēng)量，m3/s；其它符號(hào)同前。
以上二項(xiàng)和剩安全系數(shù)1.25得文獻(xiàn)[2]總正壓送風(fēng)量。
1.2.3文獻(xiàn)[3]在正壓送風(fēng)量計(jì)算時(shí)選用計(jì)算公式：
Q''''=Fj×W
式中Q''''—文獻(xiàn)[3]的正壓風(fēng)量，m3/s；Fj—明顯氣流通路的總計(jì)算流通面積，m2；其它符號(hào)同前。
計(jì)算結(jié)果剩安全系數(shù)1.25得文獻(xiàn)[3]的總正壓送風(fēng)量。
因此文獻(xiàn)[3]的正壓送風(fēng)量Q''''是總計(jì)算流通面積Fj和風(fēng)速W的函數(shù)，計(jì)算時(shí)并未涉及到ΔP值。
1.2.4選用不同送風(fēng)量計(jì)算公式所引起的誤差
從公式（1）、（3）可以得出，當(dāng)計(jì)算門(mén)縫漏風(fēng)量時(shí)：
L∶L''=1.03375∶0.7746=1∶0.75
從公式（2）、（4）、（5）可以得出，當(dāng)計(jì)算通過(guò)同一門(mén)洞的正壓風(fēng)量時(shí)：
Q∶Q''∶QQ''''=1∶0.5∶1
筆者采用文獻(xiàn)[2][3]的計(jì)算公式對(duì)某一防煙樓梯間底層有直接對(duì)外開(kāi)門(mén)的25層樓，按防煙樓梯間50Pa、合用前室25Pa分別正壓送風(fēng)、防火門(mén)為2m×1.6m（其門(mén)縫寬3mm）、電梯門(mén)為2m×1.8m（其門(mén)縫6mm）、同時(shí)開(kāi)門(mén)的層數(shù)m=3、一部電梯、電梯井頂部有一0.1m2的排氣孔、火災(zāi)時(shí)3層合用前室的送風(fēng)口開(kāi)啟，依據(jù)文獻(xiàn)[2][3]的計(jì)算公式分別計(jì)算其正壓送風(fēng)量，結(jié)果列在表一中。
可以看出：《高規(guī)》因沒(méi)有考慮防煙樓梯間底層有直接對(duì)外開(kāi)的門(mén)，防煙樓梯間和合用前室的正壓送風(fēng)量值偏小；當(dāng)計(jì)算條件相近的情況下，按文獻(xiàn)[2]計(jì)算的防煙樓梯間正壓送風(fēng)量比按文獻(xiàn)[3]計(jì)算的結(jié)果約小40%，合用前室送風(fēng)量約小30%.
還應(yīng)該指出：文獻(xiàn)[2]正壓送風(fēng)量的上下限是由于通過(guò)門(mén)洞最低風(fēng)速取值為0.7～1.2m/s不同所致；文獻(xiàn)[3]的正壓送風(fēng)量是防煙樓梯間和合用前室分別正壓送風(fēng)，當(dāng)防煙樓梯間至前室的門(mén)（簡(jiǎn)稱(chēng)一道門(mén)）關(guān)閉、通過(guò)開(kāi)啟的前室至走道的門(mén)（簡(jiǎn)稱(chēng)二道門(mén)）的最低風(fēng)速為0.5m/s，當(dāng)一、二道門(mén)均開(kāi)啟、通過(guò)任一道門(mén)的最低風(fēng)速為0.7m/s時(shí)計(jì)算所得結(jié)果；而《高規(guī)》正壓送風(fēng)量的上下限是按層數(shù)、風(fēng)道材料、防火門(mén)漏風(fēng)量等因素確定的。而且文獻(xiàn)[2]正壓送風(fēng)量的上限，采用了1.2m/s最低風(fēng)速，這在實(shí)際的工程計(jì)算中很少用到。因此正確地選用正壓送風(fēng)量計(jì)算公式是非常必要的。
2、正壓送風(fēng)量計(jì)算的基礎(chǔ)理論
文獻(xiàn)[2][3]為高層民用建筑正壓送風(fēng)量計(jì)算計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行了很好的探討和研究，借助計(jì)算機(jī)使大量繁雜的正壓送風(fēng)量計(jì)算變的簡(jiǎn)單。本文在正壓送風(fēng)量計(jì)算時(shí)引入最小余壓[4]慨念，即當(dāng)一道門(mén)或二道門(mén)開(kāi)啟時(shí)，為保證通過(guò)門(mén)洞最小風(fēng)速，門(mén)前仍保持最小余壓Pmin.這樣計(jì)算的結(jié)果更接近工程實(shí)際情況。
2.1幾個(gè)主要計(jì)算公式
a）通過(guò)門(mén)縫漏風(fēng)量的計(jì)算公式同（1）；
b）通過(guò)開(kāi)啟門(mén)的風(fēng)量計(jì)算公式同（2）；
c）并聯(lián)氣流通路的面積A并
（6）式中A并—并聯(lián)氣流通路的總面積，m2；Ai—并聯(lián)氣流支路的面積，m2.
d）串聯(lián)氣流通路的面積A串
（7）式中A串—串聯(lián)氣流通路的總面積，m2；Aj—串聯(lián)氣流支路的面積，m2.
e）并聯(lián)和串聯(lián)混合漏風(fēng)通路的綜合流通面積Az
當(dāng)氣流通過(guò)并聯(lián)和串聯(lián)混合漏風(fēng)通路時(shí)，應(yīng)計(jì)算并聯(lián)和串聯(lián)空氣通路的綜合流通面積Az.
2.2通過(guò)門(mén)洞的風(fēng)速W
綜合文獻(xiàn)[2][3][5]通過(guò)門(mén)洞的風(fēng)速W按如下取值：
a）對(duì)防煙樓梯間及其前室分別正壓送風(fēng)時(shí)：當(dāng)一道門(mén)關(guān)、二道門(mén)開(kāi)時(shí)，通過(guò)開(kāi)門(mén)門(mén)洞風(fēng)速為W1=0.5m/s；當(dāng)一、二道門(mén)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，要求通過(guò)任一門(mén)洞處的風(fēng)速為W2=0.7m/s；
b）當(dāng)僅對(duì)防煙樓梯間或前室正壓送風(fēng)時(shí)，通過(guò)開(kāi)門(mén)門(mén)洞的風(fēng)速W3=0.75/s；
c）當(dāng)對(duì)消防電梯前室正壓送風(fēng)時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟門(mén)洞的風(fēng)速W4=0.5/s.
2.3最小余壓Pmin
考慮到最小余壓是個(gè)十分復(fù)雜的數(shù)值，本文在正壓送風(fēng)量計(jì)算時(shí)采用與最小風(fēng)速0.7～1.2m/s相對(duì)應(yīng)的中間值6Pa為最小余壓Pmin=6Pa.
3、防煙樓梯間及其前室、合用前室分別加壓送風(fēng)的正壓送風(fēng)量計(jì)算方法
3.1六種常見(jiàn)的防煙樓梯間及其前室、合用前室分別加壓送風(fēng)狀況。
各種狀況下：當(dāng)一道門(mén)均關(guān)、m層二道門(mén)開(kāi)時(shí)，合用前室的送風(fēng)量最大；當(dāng)m層的一道門(mén)和二道門(mén)均開(kāi)時(shí)，防煙樓梯間的送風(fēng)量最大。本文分別以合用前室、防煙樓梯間的最大送風(fēng)量為它們的最不利開(kāi)門(mén)條件下的正壓送風(fēng)量（簡(jiǎn)稱(chēng)最不利正壓送風(fēng)量）。
3.2防煙樓梯間及其前室、合用前室分別加壓送風(fēng)的最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法，如表四。
現(xiàn)以表四序號(hào)1中的圖一（對(duì)應(yīng)表三序號(hào)1的狀況）為例，防煙樓梯間底層及其合用前室底層無(wú)直接對(duì)外開(kāi)的門(mén)，防煙樓梯間及其合用前室的送風(fēng)口均開(kāi)啟時(shí)，分別分析合用前室、防煙樓梯間的最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法。
3.2.1合用前室最不利正壓送風(fēng)量Q合前
合用前室最不利正壓送風(fēng)量，發(fā)生在一道門(mén)均關(guān)、m層的二道門(mén)開(kāi)時(shí)。
a）通過(guò)電梯門(mén)縫的氣流通路
式中箭頭為串聯(lián)關(guān)系，方括號(hào)為并聯(lián)關(guān)系；N—電梯數(shù)量；n—系統(tǒng)樓層數(shù)；m—同時(shí)開(kāi)門(mén)的層數(shù)，當(dāng)n<20時(shí)m=2，當(dāng)n≥20時(shí)m=3；Ad—電梯門(mén)縫面積；Ap—電梯井頂通氣孔面積；F2—二道門(mén)面積（門(mén)寬×門(mén)高）；kf—?dú)饬鞣峙湎禂?shù)。
b）電梯井綜合流通面積Az（1）
Kf=Ad/（A1+Ad）
式中Aa（1）—串聯(lián)支路綜合流通面積，m2；Az（1）—狀況1的電梯井綜合流通面積，m2；A1—一道門(mén)門(mén)縫積，m2；其它符號(hào)同前。
c）每個(gè)關(guān)門(mén)合用前室送風(fēng)量
Q關(guān)=L2+L3（1）-L1（1），m/s
L1（1）=α×A1×（P1-P2）1/2L2=α×A2×P21/2
L3（1）=α×Az（1）×P21/2/（n-m）
式中α=1.03375；L2—通過(guò)二道門(mén)門(mén)縫，從關(guān)門(mén)合用前室漏到走道的漏風(fēng)量，m3/s；L3（1）—通過(guò)電梯門(mén)縫，從關(guān)門(mén)合用前室漏到電梯井的漏風(fēng)量，m3/s；L1（1）—通過(guò)一道門(mén)門(mén)縫從防煙樓梯間漏到關(guān)門(mén)合用前室的漏風(fēng)量，m3/s；A1—一道門(mén)的門(mén)縫面積，m2；A2—二道門(mén)的門(mén)縫面積，m2；P1—防煙樓梯間余壓，50Pa；P2—合用前室余壓，25Pa；n—正壓送風(fēng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)樓層數(shù)；其它符號(hào)同前。
d）每個(gè)開(kāi)門(mén)合用前室送風(fēng)量
Q開(kāi)=Q21-L11-L31（1），m/s
Q21=W1×F2W1=0.5m/sL11=α×A1×（P1-Pmin）1/2
式中Q21—通過(guò)開(kāi)啟的二道門(mén)，從開(kāi)門(mén)合用前室流入走道的風(fēng)量，m3/s；L11—通過(guò)一道門(mén)門(mén)縫，從余壓50Pa的防煙樓梯間漏到保持最小余壓Pmin的開(kāi)門(mén)合用前室漏風(fēng)量，m3/s；L31（1）—通過(guò)電梯門(mén)縫、電梯井，從余壓25Pa的關(guān)門(mén)合用前室漏到保持最小余壓Pmin的開(kāi)門(mén)合用前室漏風(fēng)量，m3/s；Pmin—最小余壓，6Pa；其它符號(hào)同前。
e）合用前室最不利正壓送風(fēng)量
Q合前=m×Q開(kāi)+（n-m）×Q關(guān)，m/s
3.2.2防煙樓梯間最不利正壓送風(fēng)量Q樓梯
防煙樓梯間最不利正壓送風(fēng)量，發(fā)生在m層一道門(mén)、二道門(mén)均開(kāi)時(shí)。
Lt1（1）=α×A1×（P2-Pmin）1/2Qt1=W2×F1W2=0.7m/s
Q樓梯=m×Qt1-（n-m）×Lt1（1）
式中Lt1（1）—通過(guò)一道門(mén)門(mén)縫，從余壓25Pa的關(guān)門(mén)合用前室漏到保持最小余壓Pmin的防煙樓梯間的漏風(fēng)量，m3/s；Qt1—通過(guò)開(kāi)門(mén)合用前室的一道門(mén)風(fēng)量，m3/s；其它符號(hào)同前。
3.2.3對(duì)應(yīng)表三序號(hào)2～6的狀況，因篇幅所限不多贅述，它們的計(jì)算方法對(duì)應(yīng)地列在表四的序號(hào)2～6中。當(dāng)沒(méi)有電梯N=0時(shí)，即為前室。對(duì)應(yīng)于表四序號(hào)1～6防煙樓梯間及其前室、合用前室的最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法，筆者編計(jì)算機(jī)計(jì)算程序，其部分計(jì)算結(jié)果（剩安全系數(shù)1.25，流量單位轉(zhuǎn)換為m3/h）對(duì)應(yīng)地列在表八的序號(hào)1～6中。
4、防煙樓梯間自然排煙，前室、合用前室的最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法
防煙樓梯間自然排煙，前室、合用前室的最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法列在表五中。其部分計(jì)算結(jié)果列在表九中。
5、防煙樓梯間（前室不送風(fēng)）最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法
防煙樓梯間（前室不送風(fēng)）最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法列在表六中。其部分計(jì)算結(jié)果列在表十中。本文在防煙樓梯間最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算時(shí)，將關(guān)門(mén)前室內(nèi)余壓取0Pa，這樣正壓送風(fēng)量的計(jì)算值更安全。
6、消防電梯前室的最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法
消防電梯前室的最不利正壓送風(fēng)量計(jì)算方法列在表七中。其部分計(jì)算結(jié)果列在表十一中。
7、結(jié)束語(yǔ)
綜合表八～十一的正壓送風(fēng)量計(jì)算值，可以看出必須對(duì)高層建筑不同的開(kāi)門(mén)狀況、門(mén)的數(shù)量、風(fēng)速、門(mén)和門(mén)縫的幾何尺寸及電梯數(shù)量等困素進(jìn)行認(rèn)真工程計(jì)算。
a）認(rèn)真地選用高層建筑正壓送風(fēng)量計(jì)算公式和計(jì)算是非常必要的。不能簡(jiǎn)單地套用一個(gè)公式，還應(yīng)對(duì)影響正壓送風(fēng)量的諸因素進(jìn)行綜合分析比較，選用正確的計(jì)算方法。在計(jì)算門(mén)縫的漏風(fēng)量、通過(guò)開(kāi)啟門(mén)洞的風(fēng)量時(shí)宜選用《高規(guī)》推薦的公式（1）、（2），并要正確地分析氣流通路，計(jì)算氣流的綜合流通面積。
b）高層建筑的防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯前室的正壓送風(fēng)量，在防火門(mén)尺寸、前室電梯數(shù)量相同的條件下，受門(mén)洞的風(fēng)速、門(mén)縫寬度影響極大。
c）高層建筑的防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯前室的正壓送風(fēng)量達(dá)不到《高規(guī)》第8.3.2條要求，不僅應(yīng)從施工質(zhì)量上找原因，還應(yīng)從正壓送風(fēng)量的理論計(jì)算進(jìn)行分析。
d）在正壓送風(fēng)量計(jì)算時(shí)引入最小余壓慨念，可以使計(jì)算結(jié)果更接近工程的實(shí)際情況。
參考文獻(xiàn)
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