高层建筑机械加压送风系统设计探讨

针对高层建筑机械加压送风系统的设计问题，介绍了分设风机法、旁通法、变风量运行法三种解决方案，在旁通法的基础上，提出了使用地上风口泄风的新方法，并结合实例进行了验算，指出新方法具有系统简单、便于控制的优点。

随着我国经济的飞速发展和人民生活水平的提高，越来越多的形式多样的高层建筑在各地大量新建。而由于高层建筑，尤其是大型商业综合体建筑功能复杂，人员密集，起火因素多，起火后火灾蔓延途径多，在起火后人员疏散时情况多变造成疏散困难，容易造成重大人员伤亡事故。因此，作为保障人员疏散安全的机械加压送风系统的作用就显得越来越重要。在实际的设计实践过程中，对楼梯间机械加压送风系统的设置方法的问题也越来越凸显了出来。

1问题的提出

GB50045—95高层民用建筑设计防火规范(2005年版)和GB50016—2006建筑设计防火规范(以下简称《建规》和《高规》)都有提出:地下室，半地下室与地上层不应共用楼梯间，当必须共用楼梯间时，在首层必须采用耐火极限不低于2．00h的不燃烧体隔墙和乙级防火门将地下、半地下部分与地上部分的连通部位完全隔开，并应有明显标志(《高规》6．2．8条、《建规》7．4．4条)。

对于大多数高层建筑，尤其是大型商业综合体，空间的价值极其宝贵，地下部分单独设置楼梯间显然造成大量空间的浪费。所以大多数情况下，建筑专业都会使用地下室、半地下室与地上层共用楼梯间，并在首层设置隔墙和乙级防火门的方法将地下、半地下部分与地上部分的连通部位完全隔开的做法。对楼梯而言，地上部分和地下部分就形成了两个单独的楼梯间。而对于大型商业综合体，经常会出现地上部分和地下部分楼梯间及其前室都没有设置可开启外窗的条件。根据《建规》

7．4．2条规定封闭楼梯间“当不能天然采光和自然通风时，应按防烟楼梯间的要求设置”。这就使得无论防烟楼梯间还是封闭楼梯间都需要设置加压送风系统。由于建筑空间的宝贵性，通常的做法是地上楼梯间与地下楼梯间共用一个正压送风道。而根据《高规》正压送风量的要求，对于20层以上高层建筑地上部分和地下部分所需加压送风量明显不同，这样就造成了屋顶正压风机设计时的难度，即按地上要求风量选取风机，则当地下部分着火时，风机所送风量远大于地下要求风量，势必会造成地下楼梯间严重超压，疏散门难以开启阻碍人员疏散。而如果按照地下要求风量选取风机，则正压风机无法满足地上楼梯间对正压风量的要求，使得地上部分着火时楼梯间正压过低不满足要求。所以如何在高层建筑地上、地下合用加压风道时合理设置正压送风系统成为一个需要探讨和解决的问题。

2现有的解决方案

对于上述问题，现有的设计中的解决办法有以下几种:

1)分设风机法。即在屋顶正压风机设置处同时设置满足地上楼梯间机械加压送风量的风机和满足地下楼梯间机械加压送风量的两部风机，所有楼梯间正压送风口均采用电动多叶风口。这样当地上部分发生火灾时，控制担负地上加压送风量的风机启动，同时打开地上楼梯间正压风口，实现对地上部分楼梯间的正压送风;当地下部分着火时打开担负地下正压风量的对应风机和地下部分楼梯间风口进行加压送风。这种是目前的普遍做法，可以满足规范要求的不同加压送风量，但是对一个风道设置两部风机，不但增加了成本，而且风道附近需要有足够的空间，无形中也造成了一定的浪费。

2)旁通法。即屋顶风机按照地上部分楼梯间加压送风量选取，在风机与风道连接前设置Y形旁通口，Y形风管的分支端一个接正压风道，另一个通向室外大气，并安装电动阀门。这样对地上部分进行正压送风时关闭电动阀门，使风机风分量全部用于对地上楼梯间的加压送风;对地下部分送风时打开电动风阀泄掉一部分风量，使送向地下的风量满足要求又不致过大。这种做法避免了风机的浪费，但是对于Y形管的设计要求比较高，要保证泄掉风量后进入风道的气流保证所需风量的同时还有足够的静压，计算复杂且不易调节保证风量满足需求。

3)变风量运行法。即改变送风机的电动机转速，如采用双速风机，低速挡用于对地下室楼梯间加压送风。但此种方法的弊端显而易见，文章讨论的情况是高层建筑，这样屋顶风机的位置在高层屋顶，当满足地上部分送风量及克服风道阻力所需风机全压时，双速风机的低速挡全压明显不能满足要求，所以此种做法并不可行。

3新方法的提出

既然旁通法是利用Y形支管泄掉一定比例的风量实现地下楼梯间送风风量满足要求，那么因为正压风道在楼梯间每隔2层～3层都设有电动百叶正压送风口，我们可不可以利用上部楼梯间的正压风口泄掉多余风量而不在风机出口处设置Y形风管呢。下面以一个实际工程的楼梯间为例进行验证计算，此工程为大型商业综合体，地上20层，地下1层。其中1层～8层为高层裙房部分。风道截面积为3m2，地下部分设1000mm×800mm电动百叶送风口，地上部分1层，4层，7层，10层，13层，16层，19层设置800mm×500mm电动百叶送风口，屋顶设一部正压送风机，风量35380m3/h，风机出口全压992Pa。其中，Ly为加压送风量，m3/h;0．827为漏风系数;A为门、窗缝隙的总有效漏风面积，m2，门缝宽度:疏散门0．002m～0．004m;ΔP为压力差，疏散楼梯间取40Pa～50Pa;n为指数，一般取2;1．25为不严密处附加系数。

(2)其中，Lv为加压送风量，m3/h;F为一樘门开启的断面积，m2;v为开启门洞处平均风速，取0．7m/s～1．2m/s;a为背压系数，根据加压间密封程度取0．6～1．0;b为漏风附加率，取0．1～0．2;n为同时开启门的计算数量，对于多层建筑和20层以下的高层建筑取2，20层及20层以上取3。注:1)当前室有2个或2个以上门时，其风量按计算数值乘1．5～1．75确定，开启门时，通过门的风速不应小于0．7m/s;2)多层建筑中，若地下仅有一层楼梯间，按上述公式计算时，n取1，通过门洞处风速应适当加大，宜取0．3m/s～1．2m/s计算数值直接取用。根据公式计算，为保持门洞处风速所需送风量:Lv地上=3×3．15×0．7×1．1÷0．6×3600=43659m3/h。Lv地下=5．67×0．9×1．1÷1×3600=20207．9m3/h。由于地下楼梯间相对密封较好，故背压系数取1，由计算知，为保证门洞处风速所需的送风量远大于当疏散门关闭时，加压部位保持一定正压值所需的送风量。

本例中地上部分楼梯间加压送风量应满足43659m3，而地下部分楼梯间加压送风量应满足20208m3，而为保证在加压风机启动后，疏散门还未开启时楼梯间防火门不会由于楼梯间超压而无法开启，阻碍人员疏散，故在楼梯间还应设置泄压阀。如果只选一台屋顶正压风机，按地上楼梯间所需最大正压风量选取风机V的话，假设风机风量取44000m2/h，则当只有地下部分楼梯间需正压送风时风量多余出44000－20207．9=23792．1m3/h。此时，由于地上楼梯间与地下楼梯间共用风道，如果可以使用地上楼梯间的正压风口泄掉这多余的23792．1m3/h的风量，就可以满足地下楼梯间的正压风量要求了。由上述计算论证可知，当地上楼梯间与地下部分楼梯间共用加压风道时，可以根据地上部分楼梯间加压送风量选取一部加压风机组成楼梯间加压送风系统。

经计算确定当对地下部分楼梯间加压送风时，需要泄除的风量确定地上部分需要打开的风口数量，在设置系统时，这部分风口采用常开百叶风口，而其余风口采用电动机械百叶风口。当对地下部分加压送风时，地上部分的电动风口关闭，对地上加压时地下部分电动风口关闭。这样做既可以满足消防要求，又节约了建设成本。由于在建筑上不考虑相邻防火分区同时着火的概率，所以本文提出的方法，是针对于只对地上或地下一部楼梯间进行加压送风的方法，实际工程中，如需保证地上地下两个楼梯间能够同时加压送风，只需屋顶风机风量满足同时加压风量，相应计算打开泄压风口即可。

4结语

目前设计中对于地上地下共用风道的楼梯间加压送风系统的设计，普遍采用的分设风机法虽然可以很好地满足规范中对于楼梯间正压送风的要求，但需要安装风量不同的两台风机，并且全部使用电动百叶风口。消防正压系统是平时并不使用的系统，当一个大型商业综合体存在数个这样形式楼梯间的情况时，在消防这一项就会产生很大的投资。而旁通法和本文提出的新方法可以有效节省这一投资，又可以达到规范要求。相比之下，使用地上风口泄风的方法比起旁通法又有系统简单、便于控制的优点。希望大家可以根据实践经验，改善这种方法并推广利用。

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