楼梯间及其前室机械加压送风量计算方法分析

1、前言

高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井等竖向管井，如没有考虑防排烟措施，由于烟囱效应，在发生火灾时，将成为火势迅速蔓延的主要途径。高层建筑每一个水平防火分区根据人员的疏散流程，是从第一安全地带（走廊），到第二安全地带（楼梯间前室），到第三安全地带（疏散楼梯），再到室外的过程。所以，防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室，应设独立的防排烟设施。防排烟方式可分为自然排烟、机械排烟和机械加压送风方式。对此，《高层民用建筑设计防火规范》做出了明确的规定。但是，对于高层建筑防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的机械加压送风量的计算方法，并没有做出明确规定，各个设计院、甚至每个人对规范的理解有所不同，在计算中也可能采用了不同的设计方法，笔者也曾对同样的工程采用不同的方法进行计算。资料表明，对防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室的正压送风量的计算方法统计起来约有二十多种，至今尚无统一。其原因主要是影响正压送风量的因素较复杂，而且各种计算公式的出发点不同，选用不同的计算公式，其结果差别较大。本文将对高层建筑防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的机械加压送风量的计算方法进行分析。

2、计算模型的假定条件

由于在火灾发生时，门的开启状况，系统的运行控制方式多种多样，所以计算防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室的正压送风量时，首先应该确定计算模型的假定条件。根据《高层民用建筑设计防火规范》DB50045-95、《上海市民用建筑防排烟技术规程》DGJ08-88-2000，我们作出四个假设：

（1）任意一层着火时，当系统门（楼梯间开向前室、前室开向走廊的门）全闭时，正压送风系统应保证走廊→前室或合用前室→楼梯间的压力呈递增分布，防烟楼梯间压力值为40Pa至50Pa，前室或合用前室的压力值为25Pa至30Pa.

（2）同时打开任一模拟着火层及其上下一层的防火门，其它层的防火门均关闭，模拟火灾层各门洞处的风速应大于等于0.7m/s.

（3）楼梯间采用常开风口。

（4）前室或合用前室采用常闭风口。

第四个假定条件目前尚有争论。关于前室的控制方法，目前常见的有下列三种：

（1）前室或合用前室采用常闭风口，火灾时只开启着火层。

（2）前室或合用前室采用常闭风口，火灾时开启着火层及其上下相邻两层，即开启三层前室的风口。

（3）前室或合用前室采用常开风口。我们认为当前室采用带启闭信号的常闭防火门时，可设常开式加压送风口。鉴于目前国内的产品质量及管理制度不尽完善。因此设计时优先考虑常闭式加压送风口。

3、计算基本公式的选取及参数的确定

3.1 国家规范计算方法

国家规范《高层民用建筑设计防火规范》DB50045-95第8.3.1规定，不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室应设置独立的防烟设施。其加压送风量应由计算确定，或按表中规定确定，当计算值和本表不一致时，应按两者中较大值确定。条文说明中指出，作为计算理论依据选用两个公式作为基本计算公式：

（1）采用机械加压送风的防烟楼梯间及其前室，消防电梯前室及合用前室，其加压送风量按照当门关闭时保持一定正压值计算（压差法），送风量为

Ly=0.827f△P1/b-3600-1.25（1）

式中△P—门窗两侧的压差值，根据加压部位取25-50Pa

b—指数，对于门缝及较大漏风面积取2，对于窗缝取1.6

0.827—计算常数

1.25—不严密处附加系数

f—门窗缝隙的计算漏风总面积，m2

（2）。采用机械加压送风的防烟楼梯间及其前室，消防电梯及合用前室，当门开启时，保持门洞处一定风速所需的风量（风速法）

Lv=3600nFv（1+b）/a （2）

F—每个门的开启面积，m2

v—开启门洞处的平均风速，取0.6-1.0m/s

a—背压系数，根据加压间密封程度取0.6-1.0

b—漏风附加率，取0.1-0.2

n—同时开启门的计算数量。当建筑物为20层以下时取2，当建筑物为20层及其以上时取3.

按照压差法和风速法分别计算，取其较大值作为计算加压送风量。这种方法的出发点是采用机械加压送风的防烟楼梯间及其前室，消防电梯前室及合用前室，当门关闭时需要保持一定的正压值，当门开启时需要保持一定的门洞风速。根据两种方法的计算结果的差值来确定泄压阀的开启面积。

3.2 上海规程计算方法

按照《上海市民用建筑防排烟技术规程》DGJ08-88-2000计算，加压送风机的送风量应由保持加压部位规定正压值所需的送风量，门开启时保持门洞处规定风速所需的送风量以及采用常闭送风阀门的总漏风量三部分组成。

（1）保持加压部位规定正压值所需的送风量

L1=0.827 AΔP1/n-1.25-N1-3600 （3）

A—每层电梯门及疏散门的总有效漏风面积m2.门缝宽度：疏散门，0.002-0.004m； 电梯门0.005-0.006m.ΔP—压力差（Pa）； 楼梯间取40-50Pa，前室取25-30Pan—指数，一般取2. 1.25—不严密处附加系数N1—漏风门的数量，当采用常开风口时，取楼层数，当采用常闭风口时，取1.

（2）开启时保持门洞处规定风速所需的送风量

L2=FvN2-3600 （4）

F—每层开启门的总断面积，m2 v—门洞断面风速m/s取0.7-1.2m/s N2—开启门的数量，当采用常开风口时，20层及以下取2，20层以上取3，当采用常闭风口时，取1.

（3）。 采用常闭送风阀门的总漏风量

L3=0.083AFN3-3600 （5）

AF—每层送风阀门的总面积。

0.083—阀门单位面积的漏风量。

N3—漏风阀门的数量，当采用常开风口时，取0，当采用常闭风口时，取楼层数。

所以，加压送风机的送风量

L=L1+L2+L3 （6）

上海规程制定的理由是：因为门洞开启时，虽然加压送风开门区域中的压力会下降，但远离门洞开启楼层的加压送风区域或管井仍具有一定的压力，存在着门缝、阀门和管道的渗漏风，使实际开启门洞风速达不到设计要求。因此，按保持加压区域内一定正压值所需送风量、保持该区域门洞风速所需送风量以及采用常闭送风阀门的总漏风量三部分之和计算加压送风量是较合理、较安全的。

3.3 两种方法的比较

比较国家规范和上海规程，在计算楼梯间的加压送风量时，上海规程增加了着火时非开启门的漏风量，即保持加压部位规定正压值所需的送风量L1.而这一点在国家规范中体现在漏风附加率b和背压系数a上。所以最终的计算值相差不大。

在计算前室或合用前室时，上海规程增加了着火时非开启阀门的总漏风量L3，但是在计算保持门洞风速所需送风量时，开启门的数量取1.而国家规范是按照20层及以下取2，20层以上取3.这样计算后的值相差较大，一般是按照上海规程计算出的加压送风量小于按照国家规范计算出的加压送风量。

3.4 两种方法的结合

结合两种计算方法，笔者认为，在计算前室的正压送风量时，应该是由以下三部分组成：

（1）保持着火层的门（前室开向走道）开启时，规定门洞风速所需的送风量。开启门的数量取1，即着火层的门。这一点与上海规程一致。

（2）着火层电梯门的总漏风量（仅对于合用前室）。取消了上海规程中的保持加压部位规定正压值所需的送风量L1。

另外，还应计算当着火层门关闭时，保持前室和楼梯间一定正压值所需的送风量，二者的差值作为计算余压阀大小的依据。

设计中，可以在楼梯间或前室设置泄压阀，也可以在送风机出风管路上设置压差旁通阀，或者采用变频风机使其满足实际所需正压送风量，以保证楼梯间及前室所需要的正压值。