某高層賓館機械加壓送風系統消防安全評析

宋 雪 原

(朔州市公安消防支隊，山西 朔州 036000)

某高層賓館機械加壓送風系統消防安全評析

宋 雪 原

(朔州市公安消防支隊，山西 朔州 036000)

結合具體工程實例，運用當前常用的計算方法對高層賓館機械加壓送風系統的設計進行了評估，并從加壓送風量、管道與送風口尺寸、機械加壓送風機全壓等方面對該場所的防煙設計進行了討論，以供同類工程參考借鑒。

機械加壓送風，消防，高層建筑

0 引言

當高層建筑發生火災時，樓梯間前室、合用前室是高層建筑內部人員垂直疏散的主要通道，消防電梯是消防隊員進行撲救的主要垂直運輸工具，為了疏散和撲救的需要，必須確保在疏散和撲救過程中樓梯間和前室、合用前室、消防電梯前室內無煙。本文以某高層賓館為例，通過量化分析，評估其機械加壓送風系統的設計。

1 工程概況

某賓館總建筑面積17 544.45 m2，地下2層，地上19層，建筑總高度76.80 m，結構形式為鋼筋混凝土框架剪力墻，耐火等級一級。高層賓館的消防設計的主要問題是機械加壓送風系統風機、管道與送風口尺寸的選型是否能達到實際要求。

2 機械加壓送風系統評估分析

2.1 加壓送風量的校核

結合該賓館高度和實際情況，不能采用自然排煙方式，利用查表法、風速法、壓差法對防煙樓梯間和合用前室分別機械加壓送風防煙。

1)防煙樓梯間。

查表法：16 000 m3/h～20 000 m3/h。

壓差法：根據式(1)計算：

(1)

式中：A——總有效漏風面積，m2；b——門縫取2，窗縫取1.6； ΔP——壓力差，取50 Pa。

一個雙扇防火門，A=(1.5×2+2.1×3)×0.003 26=0.03 m2；

一個C3窗，A=(0.5×4+0.9×4)×2.55×10-4=1.428×10-3m2；

一個C4窗，A=(0.6×4+0.9×4)×2.55×10-4=1.530×10-3m2；

Ly=Ly1+Ly2=15 000+1 180=16 180 m3/h。

風速法：根據式(2)計算：

(2)

其中，A為每個門開啟斷面積，取1.5×2.1=3.15 m2；v為門在開啟時所具有的風速，一般為0.7 m/s～1.2 m/s，取0.7 m/s；a為背壓系數，機械排煙取0.8；b為送風管道漏風系數，混凝土管道取0.25；n為同時開啟門的計算數量，19層取2。

比較三種方法，取最大值，所以加壓送風量為24 806 m3/h。

2)合用前室。

查表法：18 000 m3/h～22 000 m3/h。

壓差法：

根據式(1)計算：

一個雙扇防火門，A=(1.8×2+2.1×3)×0.003 26=0.03 m2；ΔP=30 Pa；b=2；

風速法：

根據式(2)計算：

A=1.8×2.1=3.78 m2；v=0.7 m/s；a=0.8；b為混凝土管道，取0.25；21層，n=3；

比較三種方法，取最大值，所以加壓送風量為44 651 m3/h。

該賓館樓梯間、合用前室實際采用DTP-I20型單速加壓風機箱，風量為22 000 m3/h，不能滿足送風量的要求。

2.2 管道與送風口尺寸的校核

1)管道。

防排煙工程中混凝土管道煙風氣流速度的最大值為15 m/s，根據式(3)算出管道最小截面尺寸：

(3)

其中，L為機械加壓送風量，m3/h；v為管道內風速，m/s。

防煙樓梯間的管道最小截面尺寸S1，合用前室的S2計算如下：

2)送風口。

該工程防煙樓梯間實設7個送風口，合用前室實設21個送風口。加壓送風口按火災時相應的同時開啟的層數計算風口尺寸，每個風口的面積f按式(4)計算：

(4)

其中，L為加壓送風量，m3/h；n為加壓送風口同時開啟的層數(或門數)；v為風口風速，m/s，取7 m/s時相應得到的是最小有效面積；η為風口有效面積率，一般取0.85。

防煙樓梯間：

合用前室：

該工程中，實際防煙樓梯間管道尺寸為0.4 m2，合用前室為0.3 m2；送風口尺寸為0.12 m2，合用前室為0.36 m2，均不能達到應設的最小截面尺寸。

2.3 機械加壓送風機全壓的校核

機械加壓送風機的全壓，包括最不利環路管道壓頭損失和余壓。防煙樓梯余壓應為40 Pa～50 Pa，取50 Pa，前室、合用前室應為25 Pa～30 Pa，取30 Pa。

風管沿程壓力損失的計算按式(5)：

(5)

式中：ΔPm——風管沿程摩擦損失，Pa；λ——摩擦阻力系數，混凝土風道為0.04；l——計算管路流道的當量長度，m；de——風管當量直徑，m；ρ——熱空氣密度，取1.2 kg/m3；v——熱煙氣在計算管路里的平均流速，m/s。

對于熱煙氣在計算管路里的平均流速，最不利送風口為15 m/s，其他管段流速按照送風口流速平均衰減計算，如共有2個送風口，則每節管段衰減15÷2=7.5 m/s，共有7個送風口，則每節管段衰減15÷7=2.143 m/s。

1)防煙樓梯間。

當量直徑按式(6)計算：

(6)

其中，a為風管的寬度，m；b為風管的高度，m。

由圖1可見，防煙樓梯間每隔兩層設一個送風口，共設有7個，該建筑層高3.6 m，所以l=3.6×3=10.8 m。具體各風管沿程壓力損失計算見表1。

對于一般的風管，全壓可按式(7)估算：

P=ΔPm(1+k)+ΔP

(7)

其中，k為整個管網局部壓力損失與沿程壓力損失的比值，取1。

P=267×(1+1)+50=584 Pa。

2)合用前室。

由圖2可見，合用前室每層設一個常閉型送風口，共設有21個，設最不利情況下，該建筑合用前室最頂三層開三個送風口。表2為具體各風管沿程壓力損失計算。

表1 防煙樓梯間風管沿程壓力損失

表2 合用前室風管沿程壓力損失

對于一般的風管，全壓估算：

P=150×(1+1)+30=330 Pa。

通過以上全壓計算發現，該賓館合用前室所采用的加壓風機機箱DTP-I20型單速加壓風機箱全壓為400 Pa，可以滿足合用前室全壓的要求，但不能滿足防煙樓梯間的要求。

3 結語

樓梯間、前室、合用前室及消防電梯前室的加壓送風量不宜過大也不宜過小，過大會使樓梯間或前室內氣壓過大，逃生人員開門困難；過小會使疏散通道內不能持續保持合理的正壓值，逃生通道的安全性無法得到有效的保證。因此《高層民用建筑設計防火規范》規定，高層建筑防煙樓梯間及前室、合用前室、消防電梯前室的機械加壓送風量應由計算確定，當計算值和規定值不一致時，應按規定值和計算值中的較大值確定。當前的機械加壓送風量計算方法多種多樣，有關規范也沒有做出明確的統一，很多設計人員為了方便，一般都是直接套用《高規》中的規定數值或者使用自己熟悉的某種計算方法來確定送風量的大小，因此所得的送風量值相互間差別較大，使許多工程的送風量大小滿足不了相應的要求。

值得探討的是，在計算該建筑樓梯間和合用前室的機械加壓送風量時，是根據最不利的安全開門工況進行確定的，規范中規定樓梯間的最不利安全開門工況是外門敞開，且同時開門的樓層處于兩道門同時開啟的狀況，合用前室的最不利的安全開門工況是同時開門的樓層均處于樓梯間門關、合用前室門開的情況。但是，在實際火災中，人員密集場所人員眾多，逃生時很可能形成連續人流，所以合用前室的最不利安全開門工況是有可能處于兩道門同時開啟的狀況，此時，合用前室壓力低于樓梯間壓力，樓梯間對前室可進行送風，對前室計算送風量可減去樓梯間的送風量，這一點亦可從《高規》第8.3.2條查表的加壓送風量中看出，合用前室所需送風量小于樓梯間所需送風量。

[1] 杜 紅.防排煙工程[M].北京：中國人民公安大學出版社,2003.

[2] GB 50045-95，高層民用建筑設計防火規范(2005年版)[S].

[3] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].第2版.北京:中國建筑工業出版社,2008.

Fire-fighting security estimation of mechanical pressurized air supply system of the high-rise hotel

SONG Xue-yuan

(ShuozhouPublicFire-FightingDepartment,Shuozhou036000,China)

Combining with the specific engineering examples, applies current common calculation method, estimates the design of mechanical pressurized air supply system, and discusses smoke protection design from aspects of pressurized air supply volume, size of pipeline and air supply entrance and mechanical pressurized air supply system and so on, with a view to provide some guidance for similar engineering.

mechanical pressurized air supply, fire-fighting, high-rise building

1009-6825(2014)15-0134-03

2014-03-14

宋雪原(1988- )，女，助理工程師

TU998.1

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